CN112924115A - 高温高压管道阀门内漏监测装置和方法 - Google Patents

高温高压管道阀门内漏监测装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高温高压管道阀门内漏监测装置和方法。高温高压管道阀门内漏监测装置包括模型训练用测试台架和阀门内漏监测系统。模型训练用测试台架用于模拟待监测高温高压管道阀门、模拟待监测高温高压管道阀门的现场工况条件、对训练用高温高压管道阀门进行开度控制，从而获得训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据。阀门内漏监测系统用于利用训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据训练阀门泄漏量预测模型，并利用待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据和阀门泄漏量预测模型对待监测高温高压管道阀门进行泄漏量预测。高温高压管道阀门内漏监测方法应用于上述装置中。本发明具有抗干扰能力强、精度高、可持续优化等优点。

Description

高温高压管道阀门内漏监测装置和方法
技术领域
本发明涉及高温高压管道阀门内漏监测技术领域，具体涉及一种基于数据挖掘的高温高压管道阀门内漏监测装置和方法。
背景技术
高温高压管道阀门对于火力发电站的系统来说是必不可少的流体控制设备，是电厂中最为常见，也是使用最广泛的热力设备。例如疏水阀门是汽轮机内部组成结构之一，在发电厂运行过程中具有非常重要的作用，疏水阀门使用过程中，内漏是一种较为常见的质量问题。
随着火力发电厂机组设计参数的不断的提高，火电厂中高温高压管道阀门一旦发生泄漏，一方面可能造成阀门损坏，对设备的安全运行构成严重威胁，甚至危及人身安全；另一方面还会产生能量损失，降低火力发电机组的效率。如果能早期诊断出阀门泄漏状态，则一方面可以及时维修或更换损坏的阀门，减少维修费用和改善操作性能；另一方面，可有效防止电厂事故的扩大、提高火电厂运行的安全性和经济性。
然而，在目前电力与石化相关企业当中，对阀门泄漏的检测仅仅依靠一些简易方法，或采取定期检修、集中修理等办法来管理所有阀门。工程经验表明，一般情况下，需要拆卸与修理的阀门只占所有阀门的一半左右。但是，检修人员却对所有阀门进行处理，因此不仅造成大量人力、物力以及精力的浪费，而且也给阀门使用企业增加了额外费用。
目前，阀门检漏方法主要有超声波检漏、声发射检漏、温度测定（红外）等物探方法和示踪检漏、压力检漏、内窥等非物探方法。但对于系统庞大的大型火力发电厂，以上各种检漏方法均存在各种缺陷，往往达不到预期的效果。比如声发射检漏比较适合供水管网的检漏，不太适应电厂的噪声环境，干扰严重，结果不够准确。超声波检漏易受到外界噪声信号的干扰，在检漏过程中需采取一些降噪滤波的信号处理手段；卤素检漏仪内探头法不太适合小型阀门检测，且检测设备的价格异常昂贵，也对工作环境有很多要求等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种精度较高、抗干扰能力较强且可持续优化的高温高压管道阀门内漏监测装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种高温高压管道阀门内漏监测装置，用于对待监测高温高压管道阀门的内漏情况进行监测，所述高温高压管道阀门内漏监测装置包括：
模型训练用测试台架，所述模型训练用测试台架用于利用训练用高温高压管道阀门模拟所述待监测高温高压管道阀门、模拟所述待监测高温高压管道阀门的现场工况条件、对所述训练用高温高压管道阀门进行开度控制，从而获得若干不同工况条件下、所述训练用高温高压管道阀门的不同开度下所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据；
阀门内漏监测系统，所述阀门内漏监测系统用于利用所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据训练得到阀门泄漏量预测模型，并利用所述待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据和所述阀门泄漏量预测模型对所述待监测高温高压管道阀门进行泄漏量预测。
所述模型训练用测试台架包括管道、设置于所述管道上的所述训练用高温高压管道阀门、设置于所述管道上并用于对所述训练用高温高压管道阀门进行阀前压力检测的阀前压力传感器、用于对所述训练用高温高压管道阀门进行阀前温度测量的阀前温度传感器、用于对所述训练用高温高压管道阀门进行阀后温度测量的阀后温度传感器、用于对所述模型训练用测试台架所处环境进行温度检测的台架环境温度传感器、设置于所述管道上并用于对所述管道中的流量进行检测的流量传感器。
所述阀前温度传感器、所述阀后温度传感器贴装于所述管道的管壁上。
所述阀前压力传感器、所述阀前温度传感器设置于所述训练用高温高压管道阀门的上游，所述阀后温度传感器、所述流量传感器设置于所述训练用高温高压管道阀门的下游。
所述阀门内漏监测系统包括用于利用所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据训练得到阀门泄漏量预测模型，并利用所述待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据和所述阀门泄漏量预测模型对所述待监测高温高压管道阀门进行泄漏量预测的处理器以及用于显示泄漏量预测结果的显示器。
本发明还提供一种上述高温高压管道阀门内漏监测装置适用的高温高压管道阀门内漏监测方法，其方案是：
一种高温高压管道阀门内漏监测方法，包括以下步骤：
步骤1：利用所述模型训练用测试台架中的训练用高温高压管道阀门模拟所述待监测高温高压管道阀门、利用所述模型训练用测试台架模拟所述待监测高温高压管道阀门的现场工况条件、对所述训练用高温高压管道阀门进行开度控制，从而获得若干不同工况条件下、所述训练用高温高压管道阀门的不同开度下所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据；
步骤2：利用所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据训练得到满足需求的所述阀门泄漏量预测模型；
步骤3：获取所述待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据；
步骤4：利用所述待监测高温高压管道阀门的阀门泄漏量相关数据和所述阀门泄漏量预测模型预测得到所述待监测高温高压管道阀门的泄漏量预测值，从而实现对待监测高温高压管道阀门的内漏情况的监测。
所述步骤1中，所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据包括用于对所述阀门泄漏量预测模型进行训练用的用于构成阀门内漏数据集的数据和用于对所述阀门泄漏量预测模型进行测试用的用于构成阀门内漏测试集的数据。
所述步骤1中，所述训练用高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据包括所述训练用高温高压管道阀门的阀前压力、阀前温度、阀后温度、环境温度和流量；所述步骤3中，所述待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据包括所述待监测高温高压管道阀门的阀前压力、阀前温度、阀后温度、环境温度。
所述步骤4中，预设泄漏量阈值，当所述待监测高温高压管道阀门的泄漏量预测值超过所述泄漏量阈值时发出报警信号并发布所述待监测高温高压管道阀门的泄漏量预测值。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明具有抗干扰能力强、精度高、模型可持续优化、受季节等因素影响小等优点，能够较好地对高温高压管道阀门的泄漏状态实现监控。
附图说明
附图1为本发明的高温高压管道阀门内漏监测装置中模型训练用测试台架的示意图。
附图2为本发明的高温高压管道阀门内漏监测装置中阀门内漏监测系统的示意图。
附图3为获取待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据的系统示意图。
以上附图中：1（1’）、阀前压力传感器；2（2’）、阀前温度传感器；3（3’）、阀后温度传感器；4（4’）、台架环境温度传感器；5（5’）、管道；6、训练用高温高压管道阀门；6’、待监测高温高压管道阀门；7、流量传感器；8、处理器；9、显示器。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：一种用于对待监测高温高压管道阀门的内漏情况进行监测的高温高压管道阀门内漏监测装置，包括模型训练用测试台架和阀门内漏监测系统两大部分。
模型训练用测试台架用于利用训练用高温高压管道阀门6模拟待监测高温高压管道阀门6’、模拟待监测高温高压管道阀门6’的现场工况条件、对训练用高温高压管道阀门6进行开度控制，从而获得若干不同工况条件下、训练用高温高压管道阀门6的不同开度下训练用高温高压管道阀门6对应的泄漏量相关数据。
如附图1所示，模型训练用测试台架包括管道5、设置于管道5上的训练用高温高压管道阀门6、设置于管道5上并用于对训练用高温高压管道阀门6进行阀前压力检测的阀前压力传感器1、用于对训练用高温高压管道阀门6进行阀前温度测量的阀前温度传感器2、用于对训练用高温高压管道阀门6进行阀后温度测量的阀后温度传感器3、用于对模型训练用测试台架所处环境进行温度检测的台架环境温度传感器4、设置于管道5上并用于对管道5中的流量进行检测的流量传感器7。其中，阀前压力传感器1、阀前温度传感器2设置于训练用高温高压管道阀门6的上游入口段，阀后温度传感器3、流量传感器7设置于训练用高温高压管道阀门6的下游出口段。阀前温度传感器2、阀后温度传感器3贴装于管道5的管壁上，而台架环境温度传感器4安装在附近即可。管道5与生产现场的管道在管径、材质、保温性等方面均一致，训练用高温高压管道阀门6与待监测高温高压管道阀门6’型号一致。
阀门内漏监测系统用于利用训练用高温高压管道阀门6对应的泄漏量相关数据训练得到阀门泄漏量预测模型，并利用待监测高温高压管道阀门6’对应的阀门泄漏量相关数据和阀门泄漏量预测模型对待监测高温高压管道阀门6’进行泄漏量预测。
如附图2所示，阀门内漏监测系统包括通信连接的处理器8和显示器9，处理器8用于利用训练用高温高压管道阀门6对应的泄漏量相关数据训练得到阀门泄漏量预测模型，并利用待监测高温高压管道阀门6’对应的阀门泄漏量相关数据和阀门泄漏量预测模型对待监测高温高压管道阀门6’进行泄漏量预测，显示器9用于显示泄漏量预测结果。
上述高温高压管道阀门内漏监测装置适用的高温高压管道阀门内漏监测方法包括以下步骤：
步骤1：利用模型训练用测试台架中的训练用高温高压管道阀门6模拟待监测高温高压管道阀门6’、利用模型训练用测试台架模拟待监测高温高压管道阀门6’的现场工况条件、对训练用高温高压管道阀门6进行开度控制，从而获得若干不同工况条件下、训练用高温高压管道阀门6的不同开度下训练用高温高压管道阀门6对应的泄漏量相关数据。
该步骤中，训练用高温高压管道阀门6对应的阀门泄漏量相关数据包括训练用高温高压管道阀门6的阀前压力、阀前温度、阀后温度、环境温度和流量（反映泄漏量）。所获得的大量训练用高温高压管道阀门6对应的泄漏量相关数据分为两组，包括用于对阀门泄漏量预测模型进行训练用的用于构成阀门内漏数据集的数据和用于对阀门泄漏量预测模型进行测试用的用于构成阀门内漏测试集的数据。因此，可以先利用模型训练用测试台架来获得构成阀门内漏数据集的若干数据，再利用模型训练用测试台架来获得构成阀门内漏测试集的若干数据。
步骤2：利用数据训练得到满足需求的阀门泄漏量预测模型。
该步骤中，对阀门泄漏量预测模型的训练包括两部分，分别是建立阀门泄漏量预测模型后利用阀门内漏数据集训练而初步得到阀门泄漏量预测模型，再利用阀门内漏测试集对初步得到的阀门泄漏量预测模型进行测试，并对阀门泄漏量预测模型进行相应调整，直至测试精度达到要求后停止训练，得到满足需求的阀门泄漏量预测模型。
上述步骤1、2中，也可以先获得阀门内漏数据集的数据，从而初步训练阀门泄漏量预测模型，再获得阀门内漏测试集的数据，对阀门泄漏量预测模型进行测试。
步骤3：获取待监测高温高压管道阀门6’对应的阀门泄漏量相关数据。待监测高温高压管道阀门6’对应的阀门泄漏量相关数据包括待监测高温高压管道阀门6’的阀前压力、阀前温度、阀后温度和环境温度。待监测高温高压管道阀门6’的系统结构与模型训练用测试台架的结构类似，差别在于无流量传感器7，如附图3所示，包括阀前压力传感器1’、阀前温度传感器2’、阀后温度传感器3’、台架环境温度传感器4’、管道5’和待监测高温高压管道阀门6’。
步骤4：利用待监测高温高压管道阀门6’的阀门泄漏量相关数据和阀门泄漏量预测模型预测得到待监测高温高压管道阀门6’的泄漏量预测值，从而实现对待监测高温高压管道阀门6’的内漏情况的监测。即将步骤3中获得的待监测高温高压管道阀门6’对应的阀门泄漏量相关数据应用于步骤2中训练得到的阀门泄漏量预测模型中。从而预测出待监测高温高压管道阀门6’的泄漏量预测值。该步骤中，可以预设泄漏量阈值，当待监测高温高压管道阀门6’的泄漏量预测值超过泄漏量阈值时，发出报警信号并发布待监测高温高压管道阀门6’的泄漏量预测值。
与现有超声波检漏、声发射检漏、温度测定（红外）等物探方法和示踪检漏、压力检漏、内窥等非物探等方法相比，本方案具有抗干扰能力强、精度高、模型可持续优化、受季节因素影响小等优势。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高温高压管道阀门内漏监测装置，用于对待监测高温高压管道阀门的内漏情况进行监测，其特征在于：所述高温高压管道阀门内漏监测装置包括：
模型训练用测试台架，所述模型训练用测试台架用于利用训练用高温高压管道阀门模拟所述待监测高温高压管道阀门、模拟所述待监测高温高压管道阀门的现场工况条件、对所述训练用高温高压管道阀门进行开度控制，从而获得若干不同工况条件下、所述训练用高温高压管道阀门的不同开度下所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据；
阀门内漏监测系统，所述阀门内漏监测系统用于利用所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据训练得到阀门泄漏量预测模型，并利用所述待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据和所述阀门泄漏量预测模型对所述待监测高温高压管道阀门进行泄漏量预测。
2.根据权利要求1所述的高温高压管道阀门内漏监测装置，其特征在于：所述模型训练用测试台架包括管道、设置于所述管道上的所述训练用高温高压管道阀门、设置于所述管道上并用于对所述训练用高温高压管道阀门进行阀前压力检测的阀前压力传感器、用于对所述训练用高温高压管道阀门进行阀前温度测量的阀前温度传感器、用于对所述训练用高温高压管道阀门进行阀后温度测量的阀后温度传感器、用于对所述模型训练用测试台架所处环境进行温度检测的台架环境温度传感器、设置于所述管道上并用于对所述管道中的流量进行检测的流量传感器。
3.根据权利要求2所述的高温高压管道阀门内漏监测装置，其特征在于：所述阀前温度传感器、所述阀后温度传感器贴装于所述管道的管壁上。
4.根据权利要求2所述的高温高压管道阀门内漏监测装置，其特征在于：所述阀前压力传感器、所述阀前温度传感器设置于所述训练用高温高压管道阀门的上游，所述阀后温度传感器、所述流量传感器设置于所述训练用高温高压管道阀门的下游。
5.根据权利要求1所述的高温高压管道阀门内漏监测装置，其特征在于：所述阀门内漏监测系统包括用于利用所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据训练得到阀门泄漏量预测模型，并利用所述待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据和所述阀门泄漏量预测模型对所述待监测高温高压管道阀门进行泄漏量预测的处理器以及用于显示泄漏量预测结果的显示器。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的高温高压管道阀门内漏监测装置采用的高温高压管道阀门内漏监测方法，其特征在于：所述高温高压管道阀门内漏监测方法包括以下步骤：
步骤1：利用所述模型训练用测试台架中的训练用高温高压管道阀门模拟所述待监测高温高压管道阀门、利用所述模型训练用测试台架模拟所述待监测高温高压管道阀门的现场工况条件、对所述训练用高温高压管道阀门进行开度控制，从而获得若干不同工况条件下、所述训练用高温高压管道阀门的不同开度下所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据；
步骤2：利用所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据训练得到满足需求的所述阀门泄漏量预测模型；
步骤3：获取所述待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据；
步骤4：利用所述待监测高温高压管道阀门的阀门泄漏量相关数据和所述阀门泄漏量预测模型预测得到所述待监测高温高压管道阀门的泄漏量预测值，从而实现对待监测高温高压管道阀门的内漏情况的监测。
7.根据权利要求6所述的高温高压管道阀门内漏监测方法，其特征在于：所述步骤1中，所述训练用高温高压管道阀门对应的泄漏量相关数据包括用于对所述阀门泄漏量预测模型进行训练用的用于构成阀门内漏数据集的数据和用于对所述阀门泄漏量预测模型进行测试用的用于构成阀门内漏测试集的数据。
8.根据权利要求6所述的高温高压管道阀门内漏监测方法，其特征在于：所述步骤1中，所述训练用高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据包括所述训练用高温高压管道阀门的阀前压力、阀前温度、阀后温度、环境温度和流量；所述步骤3中，所述待监测高温高压管道阀门对应的阀门泄漏量相关数据包括所述待监测高温高压管道阀门的阀前压力、阀前温度、阀后温度、环境温度。
9.根据权利要求6所述的高温高压管道阀门内漏监测方法，其特征在于：所述步骤4中，预设泄漏量阈值，当所述待监测高温高压管道阀门的泄漏量预测值超过所述泄漏量阈值时发出报警信号并发布所述待监测高温高压管道阀门的泄漏量预测值。
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