CN112197163A - 一种蒸汽疏水阀状态监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热能工程技术领域，尤其是涉及一种蒸汽疏水阀状态监测系统及方法，监测系统包括无线声波变送器、智能网关和远程终端设备；智能网关与无线声波变送器通讯连接以用于收集和转发所述无线声波变送器采集到的数据；远程终端设备与智能网关通讯连接以通过智能网关提供的数据分析诊断蒸汽疏水阀健康状态；其中，无线声波变送器包括导波管和安装在导波管上的声波传感器和热电偶传感器，且导波管安装在蒸汽疏水阀下游的管道上。本发明的监测系统可对蒸汽疏水阀实施良好的管理，避免因蒸汽疏水阀故障发现不及时造成的蒸汽波动、设备失效和影响产品质量的各种问题，进而提高设备状态检测效果，实现降低能耗、提高经济效益、提升设备保障力。
Description
技术领域
本发明涉及热能工程技术领域，尤其是涉及一种蒸汽疏水阀状态监测系统及方法。
背景技术
蒸汽在卷烟生产制造各环节中应用广泛，起着非常重要的作用，相应的，蒸汽疏水阀作为蒸汽系统的关键部件而被普遍使用。蒸汽疏水阀是一种自动阀门，其主要利用介质温度、液位、动态特性的变化来分流蒸汽和凝结水，既不是依靠手动、电动、气动或液动的外力来执行其开关动作达到阻汽疏水，而是在工作时，蒸汽疏水阀内件结构利用介质温度变化或凝结水液位变化和凝结水动态特性来自动排除凝结水并保持不泄露新鲜蒸汽，是一种提高加热效率并节约能源的全自动阀门。
在蒸汽的输送分配过程中，都需要配置疏水阀进行排水阻汽，以最大效率利用蒸汽。但由于疏水阀处于蒸汽与冷凝水的衔接点，有时受水锤、腐蚀、管道内杂质垃圾及冷凝的影响会导致疏水阀失效(泄露或积水)。这些现象在现有蒸汽疏水阀上均有发生，一旦疏水阀内部有泄露不能及时判断，可能造成蒸汽的大量损失，同时也会影响产品质量。
目前，蒸汽疏水阀的工作状况如何，是否正常工作，或是凝结水排除不畅而产生积水现象，或是蒸汽疏水阀关闭不严产生蒸汽大量泄漏现象，异常或正常情况，都需要靠人工通过红外线温度检测、或使用超声波检测，或使用专用的蒸汽疏水阀检测仪，或通过观察上游的仪表显示数值，或触摸检查管线和蒸汽疏水阀阀体温度，或通过打开检查口来判断蒸汽疏水阀是否正常运行。这给蒸汽疏水阀的运行管理带来了诸多不便，而且存在检测不及时、不准确以及对检测人员技术经验要求较高、耗时费力等诸多问题。
由此可见，基于蒸汽系统的工作特性，常规的设备监测方式普遍难以有效识别蒸汽系统故障，因此，开发一种新型的蒸汽疏水阀状态监测系统及方法，以解决上述问题，是本领域技术人员亟需解决的一项技术问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种蒸汽疏水阀状态监测系统，该监测系统可有效检测蒸汽疏水阀是否有蒸汽泄漏和积水堵塞，避免因蒸汽疏水阀故障发现处理不及时造成的蒸汽波动、设备失效和影响产品质量的各种问题；
本发明的第二目的在于提供一种蒸汽疏水阀状态监测方法，旨在提高设备状态监测效果、提升设备保障力。
本发明提供一种蒸汽疏水阀状态监测系统，包括无线声波变送器、智能网关和远程终端设备；
所述智能网关与所述无线声波变送器通讯连接以用于收集和转发所述无线声波变送器采集到的数据；
所述远程终端设备与所述智能网关通讯连接以通过所述智能网关提供的数据分析诊断蒸汽疏水阀健康状态；
其中，所述无线声波变送器包括导波管和安装在所述导波管上的声波传感器和热电偶传感器，且所述导波管安装在蒸汽疏水阀下游的管道上。
进一步，所述智能网关与所述无线声波变送器通过RS485-Modbus RTU协议或RJ45-Modbus TCP协议通讯连接。
进一步，所述远程终端设备与所述智能网关通过4G、5G或无线通讯连接。
进一步，所述远程终端设备使用Plantweb Insight蒸汽疏水阀智能检测软件。
进一步，所述声波传感器监测的频率范围为20～60kHz，所述热电偶传感器监测的温度范围为-40～260℃。
进一步，还包括监控装置，所述监控装置与所述远程终端设备连接以用于对蒸汽疏水阀进行全方位视频监控。
进一步，所述远程终端设备包括PC端、手机或平板。
进一步，所述蒸汽疏水阀包括但不限于自由浮球式疏水阀、自由半浮球式疏水阀、杆浮球式疏水阀、倒吊桶式疏水阀、组合式过热蒸汽疏水阀、膜盒式疏水阀、波纹管式疏水阀、双金属片式疏水阀、热动力式疏水阀、圆盘式蒸汽保温型疏水阀和孔板式疏水阀。
本发明还公开了上述监测系统对蒸汽疏水阀进行状态监测的方法，包括以下步骤：
S1、通过无线声波变送器实时采集蒸汽疏水阀下游管道的温度及其发出的振动频率；
S2、智能网卡收集并转发无线声波变送器采集到的数据至远程终端设备；
S3、远程终端设备根据采集到的数据及蒸汽疏水阀的性能参数，对蒸汽疏水阀的状态进行分析诊断。
进一步，所述性能参数包括蒸汽疏水阀的类型、管线尺寸和入口压力；
所述蒸汽疏水阀的状态包括是否有泄漏排放、能源消耗成本和健康状态。
本发明的蒸汽疏水阀状态监测系统，与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明的蒸汽疏水阀状态监测系统包括无线声波变送器、智能网关和远程终端设备，通过在蒸汽疏水阀的下游管道安装无线声波变送器，由无线声波变送器实时监测蒸汽疏水阀的状态数据，并通过智能网关的接收和转发该数据至远程终端设备，由远程终端设备对蒸汽疏水阀的状态进行监控，并通过数据对比分析及时判断故障，提前预警，防止蒸汽疏水阀故障影响工艺。因此，本发明的监测系统可对蒸汽疏水阀实施良好的管理，避免因蒸汽疏水阀故障发现不及时造成的蒸汽波动、设备失效和影响产品质量的各种问题，进而提高设备状态检测效果，实现降低能耗、提高经济效益、提升设备保障力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明蒸汽疏水阀状态监测系统的示意图。
附图标记说明：
1：智能网关；2：远程终端设备；3：导波管；4：声波传感器；5：热电偶传感器；6：蒸汽疏水阀。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明提供一种蒸汽疏水阀状态监测系统，包括无线声波变送器、智能网关1和远程终端设备2；所述智能网关1与所述无线声波变送器通讯连接以用于收集和转发所述无线声波变送器采集到的数据；所述远程终端设备2与所述智能网关1通讯连接以通过所述智能网关1提供的数据分析诊断蒸汽疏水阀6健康状态；其中，所述无线声波变送器包括导波管3和安装在所述导波管3上的声波传感器4和热电偶传感器5，且所述导波管3安装在蒸汽疏水阀6下游的管道上。
为解决现有技术中蒸汽疏水阀6使用目视检测、温度检测、超声检测等方法，存在检测不及时、不准确以及对检测人员技术经验要求较高、耗时费力等诸多问题。本发明提供了一种蒸汽疏水阀状态监测系统，具体包括无线声波变送器、智能网关1和远程终端设备2，其中，无线声波变送器包括导波管3和安装在导波管3上的声波传感器4和热电偶传感器5，并且该无线声波变送器为非侵入式安装，仅需将导波管3通过外部卡扣卡接在蒸汽疏水阀6的下游管道即可，不需要拆卸管道、动力电缆和信号电缆等设施，无线声波变送器中的声波传感器4和热电偶传感器5对蒸汽疏水阀6下游管道中的温度及振动频率进行实时采集，而智能网关1与无线声波变送器通讯连接以收集和转发无线声波变送器采集到的数据，并将该数据传输至远程终端设备2，由远程终端设备2对智能网关1提供的数据进行分析诊断，进而判定蒸汽疏水阀6的健康状态，给予操作者一个直观的分析结果。因此，该监测系统彻底解决了蒸汽疏水阀6存在的无法及时有效检测，从而造成蒸汽压力波动进而影响产品质量的问题，通过疏水阀无线状态检测系统，实现了蒸汽疏水阀6运行状态的有效监控，大大提升了维修工的点检效率，同时解决了疏水阀数量较多，不能在有效时间内完成检查的问题。与传统的人工检测相比，该监测系统极大的提高了检测的实时性以及准确率，同时消除了点检的个体差异性，避免点检过渡依赖维修经验的情况，维修人员可以及时发现损坏的蒸汽疏水阀6并及时更换，提升作业效率的同时，也提升了作业质量，有效避免了生产过程中因其损坏而带来的蒸汽浪费，提高了设备用气的稳定性。此外，该监测系统具体良好的扩展性，当蒸汽疏水阀6的监测点增多时，可随时增加检测点，具有灵活的扩展性。
在上述技术方案的基础上，进一步，所述智能网关1与所述无线声波变送器通过RS485-Modbus RTU协议或RJ45-Modbus TCP协议通讯连接。
具体地，智能网关1通过RS485-Modbus RTU协议或RJ45-Modbus TCP协议与无线声波变送器通讯连接，以实现蒸汽疏水阀6多状态参数的通讯，进而提高监测系统的准确性和稳定性。
在上述技术方案的基础上，进一步优选地，所述远程终端设备2与所述智能网关1通过4G、5G或无线通讯连接。
本发明的监测系统为无线非侵入系统，其中远程终端设备2与智能网关1之间可直接通过4G、5G或无线等方式通讯连接。
在上述优选技术方案的基础上，进一步，所述远程终端设备2使用PlantwebInsight蒸汽疏水阀智能检测软件。
Plantweb Insight蒸汽疏水阀智能检测软件可基于大数据概率论通过分析无线声波变送器采集的信息诊断蒸汽疏水阀6的故障状态，进而为设备维护人员提供依据。
在上述优选技术方案的基础上，更为优选地，所述声波传感器4监测的频率范围为20～60kHz，所述热电偶传感器5监测的温度范围为-40～260℃。
在本发明中，为保证无线声波变送器能够有效监测蒸汽疏水阀6的健康状态，需要选择监测的频率范围为20～60kHz的声波传感器4，监测的温度范围为-40～260℃的热电偶传感器5，当所监测到的声波频率与温度超过预定值后，远程终端设备2即可判定蒸汽疏水阀6是否存在故障。
为便于工作人员对蒸汽疏水阀6的工作状态进行全方位检测，还包括监控装置，所述监控装置与所述远程终端设备2连接以用于对蒸汽疏水阀6进行全方位视频监控。
在上述优选技术方案的基础上，进一步，所述远程终端设备2包括PC端、手机或平板。
在本发明中远程终端设备2具体可以是PC端、手机或平板中的任意一种，使用手机、平板等移动终端，用户可以更便捷的随时随地进行数据记录和查看。
在上述技术方案的基础上，进一步，所述蒸汽疏水阀6包括但不限于自由浮球式疏水阀、自由半浮球式疏水阀、杆浮球式疏水阀、倒吊桶式疏水阀、组合式过热蒸汽疏水阀、膜盒式疏水阀、波纹管式疏水阀、双金属片式疏水阀、热动力式疏水阀、圆盘式蒸汽保温型疏水阀和孔板式疏水阀。
本发明还公开了上述监测系统对蒸汽疏水阀进行状态监测的方法，包括以下步骤：
S1、通过无线声波变送器实时采集蒸汽疏水阀6下游管道的温度及其发出的振动频率；
S2、智能网关收集并转发无线声波变送器采集到的数据至远程终端设备2；
S3、远程终端设备2根据采集到的数据及蒸汽疏水阀6的性能参数，对蒸汽疏水阀6的状态进行分析诊断。
当使用该监测系统对蒸汽疏水阀6进行状态监测时，首先通过无线声波变送器实时采集蒸汽疏水阀6下游管道的温度及其发出的振动频率，然后由智能网关收集并转发无线声波变送器采集到的数据至远程终端设备2，最终由远程终端设备2根据采集到的数据及蒸汽疏水阀6的性能参数，对蒸汽疏水阀6的状态进行分析诊断。使用该方法对蒸汽疏水阀6进行故障诊断，准确率可达100％，并且实现预警响应时间小于10s。
在上述优选技术方案的基础上，进一步，所述性能参数包括蒸汽疏水阀6的类型、管线尺寸和入口压力；所述蒸汽疏水阀6的状态包括是否有泄漏排放、能源消耗成本和健康状态。
因不同性能参数蒸汽疏水阀6的耐压、耐温性能存在较大区别，因此，使用该方法对蒸汽疏水阀6的状态进行分析诊断时，需要在远程终端设备2的Plantweb Insight蒸汽疏水阀智能检测软件中提前输入蒸汽疏水阀6的类型、管线尺寸和入口压力，以便于PlantwebInsight检测软件基于大数据概率论准确分析蒸汽疏水阀6的故障状态。并且，该软件对蒸汽疏水阀6的状态分析判断所执行的信息包括是否有泄漏排放、能源消耗成本和健康状态，即维修人员可根据检测软件反馈的信息随时随地掌握每台蒸汽疏水阀6的状态，提前获知维修的位置，进而保证设备用气的稳定性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种蒸汽疏水阀状态监测系统，其特征在于，包括无线声波变送器、智能网关(1)和远程终端设备(2)；
所述智能网关(1)与所述无线声波变送器通讯连接以用于收集和转发所述无线声波变送器采集到的数据；
所述远程终端设备(2)与所述智能网关(1)通讯连接以通过所述智能网关(1)提供的数据分析诊断蒸汽疏水阀(6)健康状态；
其中，所述无线声波变送器包括导波管(3)和安装在所述导波管(3)上的声波传感器(4)和热电偶传感器(5)，且所述导波管(3)安装在蒸汽疏水阀(6)下游的管道上。
2.根据权利要求1所述的监测系统，其特征在于，所述智能网关(1)与所述无线声波变送器通过RS485-Modbus RTU协议或RJ45-Modbus TCP协议通讯连接。
3.根据权利要求2所述的监测系统，其特征在于，所述远程终端设备(2)与所述智能网关(1)通过4G、5G或无线通讯连接。
4.根据权利要求3所述的监测系统，其特征在于，所述远程终端设备(2)使用PlantwebInsight蒸汽疏水阀智能检测软件。
5.根据权利要求4所述的监测系统，其特征在于，所述声波传感器(4)监测的频率范围为20～60kHz，所述热电偶传感器(5)监测的温度范围为-40～260℃。
6.根据权利要求5所述的监测系统，其特征在于，还包括监控装置，所述监控装置与所述远程终端设备(2)连接以用于对蒸汽疏水阀(6)进行全方位视频监控。
7.根据权利要求6所述的监测系统，其特征在于，所述远程终端设备(2)包括PC端、手机或平板。
8.根据权利要求1-7任一项所述的监测系统，其特征在于，所述蒸汽疏水阀(6)包括自由浮球式疏水阀、自由半浮球式疏水阀、杆浮球式疏水阀、倒吊桶式疏水阀、组合式过热蒸汽疏水阀、膜盒式疏水阀、波纹管式疏水阀、双金属片式疏水阀、热动力式疏水阀、圆盘式蒸汽保温型疏水阀和孔板式疏水阀。
9.使用权利要求1-8任一项所述的监测系统对蒸汽疏水阀进行状态监测的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过无线声波变送器实时采集蒸汽疏水阀(6)下游管道的温度及其发出的振动频率；
S2、智能网关(1)收集并转发无线声波变送器采集到的数据至远程终端设备(2)；
S3、远程终端设备(2)根据采集到的数据及蒸汽疏水阀(6)的性能参数，对蒸汽疏水阀(6)的状态进行分析诊断。
10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S3中，所述性能参数包括蒸汽疏水阀(6)的类型、管线尺寸和入口压力；
所述蒸汽疏水阀(6)的状态包括是否有泄漏排放、能源消耗成本和健康状态。
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