CN117408062A - 一种电厂除尘器运行状态监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电厂除尘器运行监控技术领域，具体涉及一种电厂除尘器运行状态监测系统。包括：数据采集组件，适于与除尘器本体配合安装，数据采集组件用于实时监测除尘器本体的结构特征数据；数据模块，其内置有结构建模单元、数据处理分析单元和预警单元，结构建模单元用于确定除尘器本体的极限状态的结构强度预警阈值；数据处理分析单元用于计算除尘器本体的实时结构强度值。根据实际数据建立除尘器本体结构模型，能够保证不同的除尘器本体均能有各自独立的结构强度预警阈值，使得除尘器运行状态监测系统的预警状态能够与除尘器运行的实际状态相匹配，减小电厂电除尘器运行期间监测系统发出的预警的误差，确保除尘器结构安全。

Description

一种电厂除尘器运行状态监测系统

技术领域

本发明涉及电厂除尘器运行监控技术领域，具体涉及一种电厂除尘器运行状态监测系统。

背景技术

随着火电厂的运行年限增加，电厂内电除尘器及灰斗等设备由于除尘器荷载增大、设备腐蚀及自然老化、运行巡检有疏漏等原因，容易发生坍塌事故，影响机组正常运行。

在火电厂的日常运行期间，对除尘器的结构安全性评估一般定期在现场进行监测，之后进行强度计算，无法实时体现除尘器结构状态，更无法对运行中有可能差生的危险进行预警，进而无法调整除尘器运行方式来避免结构损伤的发生。

现有技术中为了对除尘器的结构安全进行实时监测，将用于桥梁、多高层建筑等结构上的结构健康监测系统安装在除尘器上，但由于桥梁、建筑物等大型结构的荷载特点与电除尘器不同，如影响电除尘结构安全性的主要荷载为灰荷载，而且不同厂房内的电除尘器的结构之间也不相同，造成现有技术中应用在电除尘器上的安全监测系统运行误差较大。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中火电厂电除尘器上的安全监测系统进行预警的误差较大的缺陷，从而提供一种电厂除尘器运行状态监测系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电厂除尘器运行状态监测系统，包括：

数据采集组件，适于与除尘器本体配合安装，数据采集组件用于实时监测除尘器本体的结构特征数据；

数据模块，其内置有结构建模单元、数据处理分析单元和预警单元，结构建模单元用于根据实际数据建立除尘器本体的结构模型，并确定除尘器本体的极限状态的结构强度预警阈值；数据采集组件与数据处理分析单元电连接，数据处理分析单元用于实时接收结构特征数据，并根据结构特征数据计算除尘器本体的实时结构强度值；结构建模单元和数据处理分析单元均与预警单元电连接，预警单元用于判断实时结构强度值与结构强度预警阈值的比值是否大于预设比例值，若大于则发出第一预警信号。

可选地，结构特征数据包括应力应变数据、位移数据和风速数据。

可选地，数据采集组件包括：

应力应变监测件，适于安装在除尘器支架上，用于实时监测除尘器支架的应力应变数据；

位移监测件，适于安装在除尘器固定件上，用于实时监测除尘器本体的位移数据；

风速监测件，适于安装在除尘器支架顶部，用于实时监测环境的风速数据。

可选地，应力应变监测件包括应力计和应变计，应力计安装在除尘器支架的立柱上，应变计安装在除尘器支架的横梁上。

可选地，还包括运行状态采集组件，适于与除尘器本体配合安装，运行状态采集组件用于实时监控除尘器本体的输灰运行数据，运行状态采集组件与数据处理分析单元电连接，数据处理分析单元用于接收输灰运行数据，并根据输灰运行数据和结构特征数据计算除尘器本体的实时结构强度值。

可选地，输灰运行数据包括灰斗料位数据、进料温度数据和出料温度数据。

可选地，运行状态采集组件包括

料位监测件，适于安装在除尘器灰斗壁上，料位监测件用于实时监控除尘器灰斗壁内的灰斗料位数据；

温度监测件，适于安装在除尘器本体的进料口和出料口处，温度监测件用于实时监控除尘器本体的进料温度数据和出料温度数据。

可选地，运行状态采集组件与预警单元电连接，预警单元还用于判断进料温度数据和/或出料温度数据是否小于预设温度值，若小于则发出第二预警信号。

可选地，预警单元还用于判断灰斗料位数据是否大于预设料位值，若大于则发出第三预警信号。

可选地，还包括，预警单元发出第一预警信号时，控制除尘器本体降低运行电压或停止运行。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的除尘器运行状态监测系统，包括：数据采集组件，适于与除尘器本体配合安装，数据采集组件用于实时监测除尘器本体的结构特征数据；数据模块，其内置有结构建模单元、数据处理分析单元和预警单元，结构建模单元用于根据实际数据建立除尘器本体的结构模型，并确定除尘器本体的极限状态的结构强度预警阈值；数据采集组件与数据处理分析单元电连接，数据处理分析单元用于实时接收结构特征数据，并根据结构特征数据计算除尘器本体的实时结构强度值；结构建模单元和数据处理分析单元均与预警单元电连接，预警单元用于判断实时结构强度值与结构强度预警阈值的比值是否大于预设比例值，若大于则发出第一预警信号。

除尘器运行状态监测系统与除尘器配合安装，与除尘器共同运行。除尘器运行状态监测系统通过实际数据建立的除尘器本体结构模型确定除尘器本体的极限状态的结构强度预警阈值，并通过对除尘器的结构特征数据进行实时监测，根据结构特征数据得出实时结构强度值，将实时结构强度值与结构强度预警阈值对比判断是否进行预警。根据实际数据建立除尘器本体结构模型，能够保证不同使用年限、不同安装位置、不同工作环境下的除尘器本体均能有各自独立的结构强度预警阈值，使得除尘器运行状态监测系统的预警状态能够与除尘器运行的实际状态相匹配，减小电厂电除尘器运行期间监测系统发出的预警的误差，确保除尘器结构安全。

2.本发明提供的除尘器运行状态监测系统，还包括运行状态采集组件，适于与除尘器本体配合安装，运行状态采集组件用于实时监控除尘器本体的输灰运行数据，运行状态采集组件与数据处理分析单元电连接，数据处理分析单元用于接收输灰运行数据，并根据输灰运行数据和结构特征数据计算除尘器本体的实时结构强度值。通过将输灰运行数据和结构特征数据耦合计算实时结构强度值，使得计算得到的实时结构强度值更加接近除尘器的真实运行状态，提升监测系统进行预警的准确度。

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为本发明的实施方式中提供的除尘器运行状态监测系统在除尘器本体上安装的示意图。

图2为本发明的实施方式中提供的除尘器仓泵的结构示意图。

附图标记说明：1、除尘器支架；2、除尘器固定件；3、除尘器灰斗；4、除尘器仓泵；5、应力应变监测件；6、位移监测件；7、风速监测件；8、料位监测件；9、温度监测件。

具体实施方式

下面将结合附图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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1和图2所示为本实施例提供的一种除尘器运行状态监测系统。图1中所示为除尘器运行状态监测系统在除尘器上安装的状态，图1中的点划线为简化后的除尘器支架1结构，其中数据模块未示出。电厂除尘器运行状态监测系统包括数据采集组件、运行状态采集组件和数据模块。

数据采集组件适于与除尘器本体配合安装，数据采集组件用于实时监测除尘器本体的结构特征数据。运行状态采集组件适于与除尘器本体配合安装，运行状态采集组件用于实时监控除尘器本体的输灰运行数据。

数据模块其内置有结构建模单元、数据处理分析单元和预警单元，结构建模单元用于根据实际数据建立除尘器本体的结构模型，并确定除尘器本体的极限状态的结构强度预警阈值；运行状态采集组件和数据采集组件均与数据处理分析单元电连接，数据处理分析单元用于实时接收结构特征数据和输灰运行数据，并根据结构特征数据和输灰运行数据计算除尘器本体的实时结构强度值；结构建模单元和数据处理分析单元均与预警单元电连接，预警单元用于判断实时结构强度值与结构强度预警阈值的比值是否大于预设比例值，若大于则发出第一预警信号。

结构特征数据包括应力应变数据、位移数据和风速数据。数据采集组件包括应力应变监测件5、作为位移监测件6的位移计和作为风速监测件7的风速仪。应力应变监测件5适于安装在除尘器支架1上，用于实时监测除尘器支架1的应力应变数据。位移监测件6适于安装在除尘器固定件2上，用于实时监测除尘器本体的位移数据。风速监测件7适于安装在除尘器支架1顶部，用于实时监测环境的风速数据。其中，应力应变监测件5包括应力计和应变计，应力计安装在除尘器支架1的立柱上，应变计安装在除尘器支架1的横梁上。

输灰运行数据包括灰斗料位数据、进料温度数据和出料温度数据。运行状态采集组件包括作为料位监测件8的灰斗料位计和作为温度监测件9的热电偶。料位监测件8适于安装在除尘器灰斗3壁上，料位监测件8用于实时监控除尘器灰斗3壁内的灰斗料位数据。温度监测件9适于安装在除尘器本体的进料口和出料口处，温度监测件9用于实时监控除尘器本体的进料温度数据和出料温度数据。

为了进一步提升除尘器运行的安全性，将运行状态采集组件与预警单元电连接，预警单元还用于判断进料温度数据和出料温度数据是否小于预设温度值，若小于则发出第二预警信号。预警单元还用于判断灰斗料位数据是否大于预设料位值，若大于则发出第三预警信号。

预警单元发出第一预警信号或第二预警信号或第三预警信号时，控制除尘器本体降低运行电压或停止运行。具体地，预警单元在工作时根据发出的预警信号给出不同级别报警，报警级别一级最低，四级最高。预警单元发出第二预警信号或第三预警信号时，进行一级报警；预警单元发出第一预警信号或预警单元发出第二预警信号和第三预警信号时，进行二级报警；预警单元发出第一预警信号和第二预警信号或预警单元发出第一预警信号和第三预警信号时，进行三级报警；预警单元发出第一预警信号、第二预警信号和第三预警信号时，进行四级报警。预警单元进行一级报警、二级报警和三级报警时均可以采用降低运行电压的方式来改善除尘器的运行状态，若除尘器在降低运行电压后，实时结构强度值恢复到正常状态，报警解除，则恢复除尘器的运行电压至正常运行电压，若警报未解除，则停机检修。预警单元进行四级报警时需立即停机进行检修。

本实施例提供的除尘器运行状态监测系统主要有数据采集组件、运行状态采集组件和数据模块组成。数据采集组件包括应力计、应变计、位移计和风速仪，应力计安装于除尘器支架1的钢立柱上，应变计安装于除尘器支架1的钢横梁上，应力计及应变计的安装位置及数量根据强度计算结果选定，应力计和应变计一般选用振弦应力计和振弦应变计；位移计根据现场情况安装于除尘器本体外的固定点处；风速仪安装于钢支架顶端。运行状态采集组件包括灰斗料位计和两组热电偶，灰斗料位计安装于除尘器灰斗3壁上，单个灰斗设高、低两组料位计，一般选用无源核子料位计。其中一组热电偶安装于除尘器灰斗3至除尘器仓泵4的连接管壁上，另一组热电偶安装于除尘器仓泵4出口管道壁上，热电偶一般选用K型热电偶，在每台除尘器仓泵4进出口各设置一组。对于数据采集组件和运行状态采集组件，除尘器上每个除尘器灰斗3对应安装一套。本实施例中，数据模块选用为PLC柜以及上位机和相应软件。料位计还可选用机械式料位计、电容料位计、射频导纳料位计等类型。应力计和应变计还可选用压磁电感、钢环、电容、光弹等类型。

灰斗料位计对除尘器灰斗3内灰斗料位数据进行连续监测，热电偶分别对除尘器仓泵4进出口管道温度进行监测，并给出进料温度数据和出料温度数据。根据接收的灰斗料位数据、进料温度数据和出料温度数据计算出输灰特征值，对输灰情况进行判定。应力计、应变计、位移计以及风速仪分别对钢支架应力值、钢支架应变值、柱顶位移值以及实际风速进行监测，并给出应力应变数据、位移数据和风速数据，根据应力应变数据、位移数据和风速数据计算出结构特征值，对结构强度进行判定。综合输灰特征值及结构特征值耦合计算得到实时结构强度值与结构强度预警阈值进行对比分析，判断是否给出报警信号，同步可与除尘器的运行联锁，对电场给出降压或停运指令，确保除尘器结构安全。

根据除尘器原始设计资料通过结构计算软件(如3D3S、PKPM、STAAD)建立结构模型进行结构强度计算，确定结构的极限状态，给出然后根据所定义的极限状态确定结构强度的结构强度预警阈值，进而通过对结构实际应力应变数据、位移数据和风速数据的测量配合灰斗料位数据、进料温度数据和出料温度数据，按照强度计算公式计算出实际结构特征值，与预警阈值进行对比，最终进行安全评估。同步的结合输灰判定结果给出不同级别报警。通过多组数据耦合可有效判断出除尘器结构强度所处范围，实时保证结构稳定，更加准确地判断出除尘器的实时运行情况，减少监测系统正常状态误报和风险状态不报警的监测误差。通过监测和诊断除尘器结构的健康状况，及时发现结构损伤，同时对除尘器进行下灰监测和堵灰判断，对可能出现的灾害进行预测，进而与除尘器连锁运行，提高除尘器运行的安全性。

作为替代的实施方式，在运行年限较少的除尘器本体或自带运行监测功能的除尘器本体上安装的除尘器运行状态监测系统可不设置运行状态采集组件。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，包括：

数据采集组件，适于与除尘器本体配合安装，所述数据采集组件用于实时监测所述除尘器本体的结构特征数据；

数据模块，其内置有结构建模单元、数据处理分析单元和预警单元，所述结构建模单元用于根据实际数据建立除尘器本体的结构模型，并确定除尘器本体的极限状态的结构强度预警阈值；所述数据采集组件与所述数据处理分析单元电连接，所述数据处理分析单元用于实时接收所述结构特征数据，并根据所述结构特征数据计算除尘器本体的实时结构强度值；结构建模单元和数据处理分析单元均与预警单元电连接，所述预警单元用于判断所述实时结构强度值与所述结构强度预警阈值的比值是否大于预设比例值，若大于则发出第一预警信号。

2.根据权利要求1所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，所述结构特征数据包括应力应变数据、位移数据和风速数据。

3.根据权利要求2所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，所述数据采集组件包括：

应力应变监测件(5)，适于安装在除尘器支架(1)上，用于实时监测除尘器支架(1)的应力应变数据；

位移监测件(6)，适于安装在除尘器固定件(2)上，用于实时监测除尘器本体的位移数据；

风速监测件(7)，适于安装在除尘器支架(1)顶部，用于实时监测环境的风速数据。

4.根据权利要求3所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，所述应力应变监测件(5)包括应力计和应变计，所述应力计安装在除尘器支架(1)的立柱上，所述应变计安装在除尘器支架(1)的横梁上。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，还包括运行状态采集组件，适于与除尘器本体配合安装，所述运行状态采集组件用于实时监控所述除尘器本体的输灰运行数据，所述运行状态采集组件与所述数据处理分析单元电连接，所述数据处理分析单元用于接收所述输灰运行数据，并根据所述输灰运行数据和所述结构特征数据计算除尘器本体的实时结构强度值。

6.根据权利要求5所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，所述输灰运行数据包括灰斗料位数据、进料温度数据和出料温度数据。

7.根据权利要求6所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，运行状态采集组件包括：

料位监测件(8)，适于安装在除尘器灰斗(3)壁上，所述料位监测件(8)用于实时监控所述除尘器灰斗(3)壁内的灰斗料位数据；

温度监测件(9)，适于安装在除尘器本体的进料口和出料口处，所述温度监测件(9)用于实时监控除尘器本体的进料温度数据和出料温度数据。

8.根据权利要求6所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，所述运行状态采集组件与所述预警单元电连接，所述预警单元还用于判断进料温度数据和/或出料温度数据是否小于预设温度值，若小于则发出第二预警信号。

9.根据权利要求8所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，所述预警单元还用于判断灰斗料位数据是否大于预设料位值，若大于则发出第三预警信号。

10.根据权利要求1至4任一项所述的电厂除尘器运行状态监测系统，其特征在于，还包括，所述预警单元发出所述第一预警信号时，控制除尘器本体降低运行电压或停止运行。