CN117906075A - 一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法和系统 - Google Patents

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孙克学
宋文海
蒋大斌
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Abstract

本发明公开了一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法和系统，包括；根据待监测管道的实际走向，将待监测管道分为若干管段，测量各管段的实测温度值tm；根据各管段的实测温度值tm以及T时间周期内各管段温度的平均值Amean‑m，判断各管段是否出现泄漏，当出现泄漏时，则触发预警，该方法和系统具有泄漏判断灵敏度高、全方位覆盖的特点，同时能够进行自动报警。

Description

一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法和系统
技术领域
本发明属于设备监测技术领域，涉及一种管道泄漏判断及预警方法和系统，具体涉及一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法和系统。
背景技术
管道是连接两个、多个设备之间运送介质的运输系统，广泛应用于火力发电领域。目前火力发电厂的主蒸汽管道蒸汽主流压力参数已达到25MPa至30MPa，温度参数达到550℃至610℃，受限于“深度调峰”的运行模式，火力发电厂高温高压管道启停频繁，大口径承压管道环焊缝、角焊缝开裂风险显著增加。2016年8月11日，当阳市马店矸石发电有限责任公司热电联产项目在试生产过程中其主蒸汽管道焊缝缺陷在高温高压作用下扩展，局部裂开出现蒸汽泄漏，随着时间的延长，焊缝裂开面积扩大，剩余焊缝无法承受工作压力造成管道断裂，事故造成22人死亡，4人重伤。因此对火力发电厂高温高压管道泄漏预警系统的需求已迫在眉睫。
火力发电厂高温高压管道外壳包覆有保温(石岩棉等)及蒙皮(铁皮)材料，保温层厚度可达300mm，当管道发生细微泄漏时，由于保温层的存在，其宏观并无明显的“冒气、啸叫”等现象，或其泄漏位置特殊，无法或不易观测，最终导致细小裂纹向大裂纹扩展，最终导致管道爆裂失效。
综上，目前关于火力发电厂高温高压管道泄漏的预警还依赖于人为观测，其存在观测死角多、发现不及时、人工报警效率低等诸多缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法和系统，该方法和系统具有泄漏判断灵敏度高、全方位覆盖的特点，同时能够进行自动报警。
为达到上述目的，本发明公开了一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法，包括；
根据待监测管道的实际走向，将待监测管道分为若干管段，测量各管段的实测温度值tm；
根据各管段的实测温度值tm以及T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m，判断各管段是否出现泄漏，当出现泄漏时，则触发预警。
还包括：获取正常工作时，T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m。
获取正常工作时，T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m的过程为：
将待监测管道分为N个管段；
以各管段两端的弯头为中心点，以各管段的轴线为中心线，在距离管段轴线Hn处，等角度间隔布置3组热成像温度监控设备，其中，同一管段上的3组热成像温度监控设备均指向该管段上弯头的中心点；
通过3N个热成像温度监控设备实时记录待监测管道上所在位置处保温层外表面的温度；
计算各管段在T时间周期内管段温度的平均值Amean-m，其中，1≤m≤3N，m为整数。
各热成像监控设备的视角为α，各管段的长度为Ln，则满足：Hn≥Ln/(2tan(α/2))。
当任一管段的实测温度值tm≥ηAmean-m，其中，η为温度变化系数，η＞1，则认为该管段泄漏，并触发预警，同时记录触发预警的时刻T1-n。
当任一管段出现泄漏时，则计算T1-n时刻点后，该管段的升温速率k，当k≥10℃/min，则触发报警，以提醒工作人员紧急撤离。
本发明公开了一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警系统，包括数据处理终端，根据待监测管道的实际走向，待监测管道分为若干管段，各管段上均设置有热成像监控设备，所述热成像监控设备的输出端与数据处理终端的输入端相连接，通过热成像监控设备检测所在管段的实测温度值tm，数据处理终端根据各管段的实测温度值tm以及预设T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m，判断各管段是否出现泄漏，当出现泄漏时，则触发预警。
当任一管段的实测温度值tm≥ηAmean-m，其中，η为温度变化系数，η＞1，则认为该管段泄漏，并触发预警，数据处理终端记录触发预警的时刻T1-n。
还包括声光报警器，所述声光报警器与数据处理终端相连接。
当任一管段出现泄漏时，则计算T1-n时刻点后，该管段的升温速率k，当k≥10℃/min，则触发声光报警器进行报警，以提醒工作人员紧急撤离。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法和系统在具体操作时，将待监测管道分为N个管段，以各管段在T时间周期内管段温度的平均值Amean-m为数据基础，根据各管段的实测温度值tm及Amean-m判断各管段是否发生泄漏，判断的准确性较高，同时覆盖较为全面，另外，当发生泄漏时，则触发预警，以实现火力发电厂高温高压管道泄漏的判断及预警。
附图说明
图1为本发明中各参数的关系图；
图2a为本发明中热成像温度监控设备的安装示意图；
图2b为图2a中A-A方向的截面图；
图3为本发明的方法流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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，都应当属于本发明保护的范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
实施例一
参考图3，本发明所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法包括以下步骤：
1)针对火力发电厂高温高压管道，所述火力发电厂高温高压管道为主蒸汽管道或高温再热蒸汽管道，按照待监测管道的实际走向，将待监测管道分为N个管段，即竖直管段或水平管段，其中，各管段的长度为Ln，其中1≤n≤N，n为整数，以各管段两端的弯头为中心点，以各管段的轴线为中心线，在距离各管段轴线Hn处，等角度间隔布置3组热成像温度监控设备，其中，所述热成像监控设备的视角为α，满足：Hn≥Ln/(2tan(α/2))；所述3组热成像温度监控设备均指向所属管段中弯头的中心点，通过所述3N个热成像温度监控设备的安装，实现管道温度监控的全方位覆盖，参考图1、图2a及图2b；
2)通过3N个热成像温度监控设备实时记录待监测管道上所在位置处保温层外表面的温度，并通过信号线缆传输至数据处理终端，在机组运行状态下，以采集T时间周期内的各通道温度信号数据作为基础数据，计算各管段在T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m，其中，1≤m≤3N，m为整数；
3)信号处理终端根据各管段在T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m判断各管段是否发生泄漏，具体过程为：
当任一管段发生泄漏时，则高温高压气体先沿微小裂缝泄漏出来，通过保温层使得保温蒙皮迅速升温，在正常状态下，管道保温层外表面的温度低于50℃，当发生上述的管道泄漏情形，则泄露区域的保温蒙皮温度迅速上升至200℃以上，因此在判断时，当任一管段的实测温度值tm≥ηAmean-m，则触发警示程序，同时记录触发警示程序的时刻T1-n，其中，η为温度变化系数，η＞1，设置η参数的目的在于消除昼夜温差、天气因素及机组负荷波动造成的温度数据波动影响，减少误报警，数据处理终端自动分析T1-n时刻点之后，该管段的温升速率k，当k≥10℃/min，则触发报警程序，以提醒火力发电站运行及现场人员紧急撤离，降低管道泄漏、爆裂损失。
实施例二
本发明公开了一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警系统，包括数据处理终端，根据待监测管道的实际走向，待监测管道分为若干管段，各管段上均设置有热成像监控设备，所述热成像监控设备的输出端与数据处理终端的输入端相连接，通过热成像监控设备检测所在管段的实测温度值tm，数据处理终端根据各管段的实测温度值tm以及预设T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m，判断各管段是否出现泄漏，当出现泄漏时，则触发预警，具体的，当任一管段的实测温度值tm≥ηAmean-m，其中，η为温度变化系数，η＞1，则认为该管段泄漏，并触发预警，数据处理终端记录触发预警的时刻T1-n。
本实施例中，还包括声光报警器，所述声光报警器与数据处理终端通过信号线缆相连接，在工作时，当任一管段出现泄漏时，则计算T1-n时刻点后，该管段的升温速率k，当k≥10℃/min，则触发声光报警器进行报警，以提醒工作人员紧急撤离。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法，其特征在于，包括；
根据待监测管道的实际走向，将待监测管道分为若干管段，测量各管段的实测温度值tm；
根据各管段的实测温度值tm以及T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m，判断各管段是否出现泄漏，当出现泄漏时，则触发预警。
2.根据权利要求1所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法，其特征在于，还包括：获取正常工作时，T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m。
3.根据权利要求2所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法，其特征在于，获取正常工作时，T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m的过程为：
将待监测管道分为N个管段；
以各管段两端的弯头为中心点，以各管段的轴线为中心线，在距离管段轴线Hn处，等角度间隔布置3组热成像温度监控设备，其中，同一管段上的3组热成像温度监控设备均指向该管段上弯头的中心点；
通过3N个热成像温度监控设备实时记录待监测管道上所在位置处保温层外表面的温度；
计算各管段在T时间周期内管段温度的平均值Amean-m，其中，1≤m≤3N，m为整数。
4.根据权利要求3所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法，其特征在于，各热成像监控设备的视角为α，各管段的长度为Ln，则满足：Hn≥Ln/(2tan(α/2))。
5.根据权利要求1所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法，其特征在于，当任一管段的实测温度值tm≥ηAmean-m，其中，η为温度变化系数，η＞1，则认为该管段泄漏，并触发预警，同时记录触发预警的时刻T1-n。
6.根据权利要求5所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警方法，其特征在于，当任一管段出现泄漏时，则计算T1-n时刻点后，该管段的升温速率k，当k≥10℃/min，则触发报警，以提醒工作人员紧急撤离。
7.一种火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警系统，其特征在于，包括数据处理终端，根据待监测管道的实际走向，待监测管道分为若干管段，各管段上均设置有热成像监控设备，所述热成像监控设备的输出端与数据处理终端的输入端相连接，通过热成像监控设备检测所在管段的实测温度值tm，数据处理终端根据各管段的实测温度值tm以及预设T时间周期内各管段温度的平均值Amean-m，判断各管段是否出现泄漏，当出现泄漏时，则触发预警。
8.根据权利要求7所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警系统，其特征在于，当任一管段的实测温度值tm≥ηAmean-m，其中，η为温度变化系数，η＞1，则认为该管段泄漏，并触发预警，数据处理终端记录触发预警的时刻T1-n。
9.根据权利要求8所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警系统，其特征在于，还包括声光报警器，所述声光报警器与数据处理终端相连接。
10.根据权利要求9所述的火力发电厂高温高压管道泄漏判断及预警系统，其特征在于，当任一管段出现泄漏时，则计算T1-n时刻点后，该管段的升温速率k，当k≥10℃/min，则触发声光报警器进行报警，以提醒工作人员紧急撤离。
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