CN113324180A - 火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统 - Google Patents

火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统，属于金属材料及自动控制技术领域，包括管道壁温监测系统、管道保温监测系统、管道热膨胀监测系统、管道支吊架受力监测系统、管道振动监测系统、管道腐蚀监测系统、管道泄漏监测系统、管道应力监测系统以及管道无损及理化检测历史数据分析系统。本发明的系统在火力发电厂应用后，可以数字化分析精细指导生产，提高设备可靠性和运行安全性，高效监控管道性能，延长管道及附属设备的使用寿命，减少事故发生率以及停产维修时间；能降低生产运营成本，增加经济效益，大幅减轻工人劳动强度，改善作业环境，减少员工数量，提高工作效率。

Description

火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统
技术领域
本发明涉及一种火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统，属于金属材料及自动控制技术领域。
背景技术
目前，国内火电机组DCS系统主要关注管道内部介质的参数及运行情况，对介质温度、压力、流量等进行实时监视。对于管道及支吊架本身的状态没有进行在线监测，主要依靠专业人员进行现场巡检来发现是否存在问题，这就造成材料状态反馈的不及时和不全面。
同时，每次在大小修时均进行管道及支吊架热工逐一现场检查，然后进行管道及支吊架调整；支吊架更换、调整、管道改造、技术服务等费用较大，且人为原因导致的调整不到位，不彻底，或是过度调节等屡屡发生。还有就是，支吊架调整后，热态效果如何，完全无法评估。
运行人员为了管道材料的寿命，为了避免管道内部氧化层剥落，控制介质温度的升降温速率，但不能精准评价金属材料的升降温速率。
管道保温材料的保温性能如何，效果如何，也没有科学评价手段；管道振动是否在允许范围之内、热膨胀位移是否在设计范围之内等等均无法在线监测及评估。
因此，火力发电厂四大管道状态监测及风险评估系统的研究意义重大且很有必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的用于火力发电厂高温与高压管道状态监测及风险评估系统，既能克服火电厂高温与高压管道的状态信息数字化低的问题，而提供一种数字化的状态监测系统，使管道状态信息化、集成化、数字化、自动化、智能化，又能将历次离线检验检测数据进行在线展示，并进行趋势风险分析。通过本发明的状态监测手段，可以获得金属管道内外壁温温差，金属壁温升温速率、保温效果、热膨胀释放情况以及振动情况等，大大提高了机组运行的安全水平。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统，其特征是，包括管道壁温监测系统、管道保温监测系统、管道热膨胀监测系统、管道支吊架受力监测系统、管道振动监测系统、管道腐蚀监测系统、管道泄漏监测系统、管道应力监测系统以及管道无损及理化检测历史数据分析系统。
所述管道壁温监测系统，壁温监测装置安装在管道外表面，紧贴管道，利用管道内部介质的温度与管道外壁的温度差进行升降温速率控制，识别启停机过程中的异常情况；
所述管道保温监测系统，包括安装于管道上的沿介质流向分布的介质温度传感器、管道外侧壁温检测装置、保温层最外层与外包户铁皮之间的温度监测装置，环境温度监测装置通过保温层内外介质的温度及保温材料的性能进行保温效果分析；
所述管道热膨胀监测系统，包括安装于滑动支架上的位移传感器、吊杆处的接触传感器等，通过位移量与同等工况下设计数据的对比，以及开关量信息号的采集，完成热膨胀监测与风险报警；
所述管道支吊架受力监测系统，主要通过安装于支架上的力传感器进行受力测量，通过实际工况下的载荷数据与设计数据的对比，判断支吊架受力是否超载或失载；力传感器有螺纹连接方式，也有垫片安装方式；
所述管道振动监测系统，主要通过安装于管道上或管件上或支架上的速度传感器、加速度传感器进行振动测量，记录存储正常工况下的数据，将实时工况与之进行对比，判断振动是否超标；并可自动判断是否出现突变，用以判断管道状态是否又急剧变化，进行风险预判；
所述管道腐蚀监测系统，主要通过安装于管道上牺牲阳极保护法腐蚀电流监测装置实时记录，判断腐蚀速率；
所述管道泄漏监测系统，包括安装于管道上的压力传感器、次声波传感器以及周围环境的温度传感器，通过管道泄漏时介质压力的波动、次声波的定位以及周围介质的温度变化精准判断是否泄漏，并判断泄漏的位置；
所述管道应力监测系统，在常温高压管道上，通过常温应变测量技术测量管道的应力，判断管道的工作状态，分析管件及连接设备的受力情况；在高温管道上，安装高温应变监测装置，动态监测管道变坏情况，监视高温管道的动态变化风险；
所述管道无损及理化检测历史数据分析系统，将历次大小修金属检验检测数据信息化，然后存入系统，以时间为横坐标，进行数据趋势分析，从而判断失效风险。
本发明通过管道壁温监测系统，获得管道相关温度承诺书，然后利用管道保温监测系统，分析管道保温效果；同时可根据管道热膨胀监测系统、管道支吊架受力监测系统、管道应力监测系统分析该温度及机组负荷情况下的管系的热膨胀、受力及应力状况；确保机组安全启动后，利用管道振动监测系统、管道腐蚀监测系统、管道泄漏监测系统的运行实时安全状况。最后，利用管道无损及理化检测历史数据分析系统，进行管道状态趋势分析，分析在目前的热膨胀、载荷、应力、振动以及腐蚀速率的情况管道失效的风险等级。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
（1）管道壁温监测系统，可以代替现有的通过控制蒸汽温度变化速率来确保机组及设备安全的运行方法，更加直接，有利于科学指导运行。
（2）管道保温监测系统，解决了目前没有在线监测的运行难题，代替原来人工保温测量及计算，大大解放了人力。
（3）管道热膨胀监测系统，实现了管系热膨胀在线监测，代替了原来需要人工在线巡查工作，大大提高了机组启停过程中的安全性和可靠性。
（4）管道支吊架受力监测系统，实现管道支吊架载荷的在线监测，为支吊架的调整提供了参考依据，也为支吊架的调整效果提供了验收依据；同时，运行过程中，特别是启停机过程中，管系的安全性大大提高。
（5）管道腐蚀监测系统、管道泄漏监测系统以及管道应力监测系统，均实现了相关状态的数字化管理，根据数字变化趋势及波动情况可以反映管系状态健康与否。
（6）管道无损及理化检测历史数据分析系统，将闲置的监测数据利用起来，进行大数据处理，分析设备劣化趋势，结合现场状态，预测失效风险。
本发明的系统在火力发电厂应用后，可以数字化分析精细指导生产，提高设备可靠性和运行安全性，高效监控管道性能，延长管道及附属设备的使用寿命，减少事故发生率以及停产维修时间；能降低生产运营成本，增加经济效益，大幅减轻工人劳动强度，改善作业环境，减少员工数量，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例
参见图1，本实施例中，一种火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统，包括管道壁温监测系统、管道保温监测系统、管道热膨胀监测系统、管道支吊架受力监测系统、管道振动监测系统、管道腐蚀监测系统、管道泄漏监测系统、管道应力监测系统以及管道无损及理化检测历史数据分析系统。
管道壁温监测系统，壁温监测装置安装在管道外表面，紧贴管道，利用管道内部介质的温度与管道外壁的温度差进行升降温速率控制，识别启停机过程中的异常情况；
管道保温监测系统，包括安装于管道上的沿介质流向分布的介质温度传感器、管道外侧壁温检测装置、保温层最外层与外包户铁皮之间的温度监测装置，环境温度监测装置通过保温层内外介质的温度及保温材料的性能进行保温效果分析；
管道热膨胀监测系统，包括安装于滑动支架上的位移传感器、吊杆处的接触传感器等，通过位移量与同等工况下设计数据的对比，以及开关量信息号的采集，完成热膨胀监测与风险报警；
管道支吊架受力监测系统，主要通过安装于支架上的力传感器进行受力测量，通过实际工况下的载荷数据与设计数据的对比，判断支吊架受力是否超载或失载；力传感器有螺纹连接方式，也有垫片安装方式；
管道振动监测系统，主要通过安装于管道上或管件上或支架上的速度传感器、加速度传感器进行振动测量，记录存储正常工况下的数据，将实时工况与之进行对比，判断振动是否超标；并可自动判断是否出现突变，用以判断管道状态是否又急剧变化，进行风险预判；
管道腐蚀监测系统，主要通过安装于管道上牺牲阳极保护法腐蚀电流监测装置实时记录，判断腐蚀速率；
管道泄漏监测系统，包括安装于管道上的压力传感器、次声波传感器以及周围环境的温度传感器，通过管道泄漏时介质压力的波动、次声波的定位以及周围介质的温度变化精准判断是否泄漏，并判断泄漏的位置；
管道应力监测系统，在常温高压管道上，通过常温应变测量技术测量管道的应力，判断管道的工作状态，分析管件及连接设备的受力情况；在高温管道上，安装高温应变监测装置，动态监测管道变坏情况，监视高温管道的动态变化风险；
管道无损及理化检测历史数据分析系统，将历次大小修金属检验检测数据信息化，然后存入系统，以时间为横坐标，进行数据趋势分析，从而判断失效风险。
工作方法：通过管道壁温监测系统，获得管道相关温度承诺书，然后利用管道保温监测系统，分析管道保温效果；同时可根据管道热膨胀监测系统、管道支吊架受力监测系统、管道应力监测系统分析该温度及机组负荷情况下的管系的热膨胀、受力及应力状况；确保机组安全启动后，利用管道振动监测系统、管道腐蚀监测系统、管道泄漏监测系统的运行实时安全状况。最后，利用管道无损及理化检测历史数据分析系统，进行管道状态趋势分析，分析在目前的热膨胀、载荷、应力、振动以及腐蚀速率的情况管道失效的风险等级。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统，其特征是，包括管道壁温监测系统、管道保温监测系统、管道热膨胀监测系统、管道支吊架受力监测系统、管道振动监测系统、管道腐蚀监测系统、管道泄漏监测系统、管道应力监测系统以及管道无损及理化检测历史数据分析系统；所述管道壁温监测系统，壁温监测装置安装在管道外表面，紧贴管道，利用管道内部介质的温度与管道外壁的温度差进行升降温速率控制，识别启停机过程中的异常情况；所述管道保温监测系统，包括安装于管道上的沿介质流向分布的介质温度传感器、管道外侧壁温检测装置、保温层最外层与外包户铁皮之间的温度监测装置，环境温度监测装置通过保温层内外介质的温度及保温材料的性能进行保温效果分析；所述管道热膨胀监测系统，包括安装于滑动支架上的位移传感器、吊杆处的接触传感器，通过位移量与同等工况下设计数据的对比，以及开关量信息号的采集，完成热膨胀监测与风险报警；所述管道支吊架受力监测系统，主要通过安装于支架上的力传感器进行受力测量，通过实际工况下的载荷数据与设计数据的对比，判断支吊架受力是否超载或失载；力传感器有螺纹连接方式，也有垫片安装方式；所述管道振动监测系统，主要通过安装于管道上或管件上或支架上的速度传感器、加速度传感器进行振动测量，记录存储正常工况下的数据，将实时工况与之进行对比，判断振动是否超标；并可自动判断是否出现突变，用以判断管道状态是否又急剧变化，进行风险预判；所述管道腐蚀监测系统，主要通过安装于管道上牺牲阳极保护法腐蚀电流监测装置实时记录，判断腐蚀速率；所述管道泄漏监测系统，包括安装于管道上的压力传感器、次声波传感器以及周围环境的温度传感器，通过管道泄漏时介质压力的波动、次声波的定位以及周围介质的温度变化精准判断是否泄漏，并判断泄漏的位置；所述管道应力监测系统，在常温高压管道上，通过常温应变测量技术测量管道的应力，判断管道的工作状态，分析管件及连接设备的受力情况；在高温管道上，安装高温应变监测装置，动态监测管道变坏情况，监视高温管道的动态变化风险；所述管道无损及理化检测历史数据分析系统，将历次大小修金属检验检测数据信息化，然后存入系统，以时间为横坐标，进行数据趋势分析，从而判断失效风险。
2.根据权利要求1所述的火电厂高温/高压管道状态监测与风险评估系统，其特征是，通过管道壁温监测系统，获得管道相关温度承诺书，然后利用管道保温监测系统，分析管道保温效果；同时可根据管道热膨胀监测系统、管道支吊架受力监测系统、管道应力监测系统分析该温度及机组负荷情况下的管系的热膨胀、受力及应力状况；确保机组安全启动后，利用管道振动监测系统、管道腐蚀监测系统、管道泄漏监测系统的运行实时安全状况；最后，利用管道无损及理化检测历史数据分析系统，进行管道状态趋势分析，分析在目前的热膨胀、载荷、应力、振动以及腐蚀速率的情况管道失效的风险等级。
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