CN202148928U - 用于汽轮发电机的安全监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于汽轮发电机的安全监控系统，其特征在于，该安全监控系统包括：能够实时采集所述汽轮发电机的有功功率和无功功率的数据采集模块；与所述数据采集模块耦合并能够将所述数据采集模块所采集的有功功率和无功功率对应到关于有功功率和无功功率的坐标系上的相应位置的判断模块，在该坐标系中定义有安全运行区域；以及与所述判断模块耦合并能够显示所述坐标系、相应位置以及所述安全运行区域的显示模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于汽轮发电机的安全监控方法，具体地，涉及一种用于火力发电厂的汽轮发电机的安全监控方法。
背景技术
在火力发电行业，目前广泛应用分布式控制系统从各设备获取数据，然后将数据传送给实时数据库，管理人员使用控制系统可以监控整个设备的运转。控制系统还可以包括历史数据库，历史数据库可以存储每个工艺过程点的以前的数据。
以汽轮发电机为例，运行人员能看到的汽轮发电机的状态监测曲线都是以时间轴为横坐标，状态参数(例如电压、电流、有功功率、无功功率、励磁电流等)为纵坐标。在这种情况下，运行人员只能根据汽轮发电机的状态监测曲线判断设备是否运行在安全范围内，而不能直观地判断汽轮发电机的有功功率和无功功率是否在安全运行范围。
实用新型内容
为解决现有技术中不能直观判断汽轮发电机的有功功率和无功功率是否在安全运行范围，本实用新型的目的是提供一种用于汽轮发电机的安全监控系统。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种用于汽轮发电机的安全监控系统，其中，该安全监控系统包括：能够实时采集所述汽轮发电机的有功功率和无功功率的数据采集模块；与所述数据采集模块耦合并能够将所述数据采集模块所采集的有功功率和无功功率对应到关于有功功率和无功功率的坐标系上的相应位置的判断模块，在该坐标系中定义有安全运行区域，该安全运行区域被定义为由描述所述汽轮发电机的有功功率输出值的曲线、描述所述汽轮发电机的功率因素的曲线、描述在所述汽轮发电机的额定励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线以及描述在所述汽轮发电机的额定定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线围成的封闭区域；以及与所述判断模块耦合并能够显示所述坐标系、相应位置以及所述安全运行区域的显示模块。
本实用新型提供的安全监控系统，能够在汽轮发电机运行时采集该汽轮发电机的有功功率和无功功率，并将该有功功率和无功功率对应到坐标系的相应位置，将该相应位置与安全运行区域进行比较就能得出汽轮发电机是运行正常还是异常。本实用新型提供的系统可以很直观地判断汽轮发电机是否运行正常。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是根据本实用新型的实施方式的安全监控系统的结构示意图；以及
图2是根据本实用新型的实施方式的坐标系的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
本文中提到的术语“耦合”可以是指装置之间以有线的方式进行直接连接，或经由其他中间装置进行间接连接，也可以是指以无线的方式进行通信。
图1示出了根据本实用新型的实施方式的安全监控系统的结构示意图。如图1所示，根据本实用新型的一个实施方式，提供了一种用于汽轮发电机的安全监控系统，其中，该安全监控系统可以包括：
能够实时采集所述汽轮发电机的有功功率和无功功率的数据采集模块10；
与所述数据采集模块10耦合并能够将所述数据采集模块10所采集的有功功率和无功功率对应到关于有功功率和无功功率的坐标系上的相应位置的判断模块20，在该坐标系中定义有安全运行区域，该安全运行区域被定义为由描述所述汽轮发电机的有功功率输出值的曲线、描述所述汽轮发电机的功率因素的曲线、描述在所述汽轮发电机的额定励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线以及描述在所述汽轮发电机的额定定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线围成的封闭区域；以及
与所述判断模块20耦合并能够显示所述坐标系、相应位置以及所述安全运行区域的显示模块30。
所述数据采集模块10可以例如为本领域中公知的采集汽轮发电机的有功功率和无功功率的装置。
所述显示模块30可以例如为液晶显示器。
所述坐标系可以以程序的形式内嵌在判断模块20中，该坐标系可以为二维坐标系，其横坐标可以为汽轮发电机的无功功率，纵坐标可以为汽轮发电机的有功功率。可替换地，坐标系的横坐标可以为汽轮发电机的有功功率，纵坐标可以为汽轮发电机的无功功率。
描述汽轮发电机的有功功率输出值的曲线可以是预先设定的，描述汽轮发电机的功率因素的曲线也是可以预先设定且可以根据需要合适选择，描述在汽轮发电机的额定励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线以及描述在所述汽轮发电机的额定定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线可以是汽轮发电机的固有特性，或者在出厂时已经设定好的。
上述安全运行区域定义了汽轮发电机的安全运行范围。当采集到的汽轮发电机某时刻的有功功率和无功功率所对应的坐标系中的位置位于该安全运行区域内时，说明该汽轮发电机正常运行，当位于安全运行区域以外时，说明汽轮发电机运行异常。需要在该汽轮发电机运行异常时进行报警。因此，在本实用新型的一个实施方式中，安全监控系统还可以包括：
与所述判断模块20耦合并能够在所述相应位置位于所述安全运行区域以外的情况下进行报警的报警模块80。
当所述相应位置位于所述安全运行区域以外时，判断模块20判断出与该相应位置相关联的所述汽轮发电机运行异常，并可以向报警模块80发送报警指示。报警模块80在接收到该报警指示后可以进行报警。
所述报警模块80可以例如是声音报警装置、光学报警装置和振动装置中的至少一者。
另外，在实际运行中，由于用作冷却介质的氢气(用于冷却汽轮发电机)的压力很难达到额定值，因此，励磁电流极限和定子电流极限会低于额定值。由此，在坐标系中描述在汽轮发电机的励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线和描述在汽轮发电机定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线与上述相应的额定曲线存在偏差，这样，描述所述汽轮发电机的功率因素的曲线、描述在所述汽轮发电机的额定励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线、描述在所述汽轮发电机的额定定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线、描述在所述汽轮发电机的实际励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线、描述在所述汽轮发电机的实际定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线围成了一个封闭的区域，我们可以将该封闭的区域成为风险区域，即，如果所述相应位置在该风险区域中，则与该相应位置相关联的汽轮发电机虽然运行正常，但会存在运行异常的风险。由此，根据本实用新型的进一步的实施方式，安全监控系统还可以包括与所述判断模块20耦合并能够在所述相应位置位于所述风险区域的情况下进行风险预警的预警模块90。
与报警模块80类似，当相应位置位于所述风险区域中时，判断模块20判断出与该相应位置相关联的所述汽轮发电机的运行存在风险，并可以向预警模块90发出预警指示。预警模块90接收到该预警指示后可以进行预警。预警模块90可以例如是声音报警装置、光学报警装置和振动装置中的至少一者。
为了确定风险区域，需要确定上述描述在所述汽轮发电机的实际励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线、描述在所述汽轮发电机的实际定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线。可以采用本领域技术人员公知的曲线拟合的方法来得到实际励磁电流极限下的曲线和实际定子电流极限下的曲线，而曲线拟合需要大量的历史数据。由此，根据本实用新型的一个实施方式，安全监控系统还可以包括：
与所述数据采集模块10耦合并能够存储所述汽轮发电机的有功功率数据、无功功率数据、汽轮发电机的功率因素数据、汽轮发电机的励磁电流数据、汽轮发电机的定子电流数据的数据存储模块40；
与所述数据存储模块40耦合并能够给数据存储模块40中存储的数据添加时间标签的数据处理模块50；
与所述数据处理模块50和/或数据存储模块40耦合并能够校验数据准确性的校验模块60；以及
与所述校验模块60耦合并能够根据所述数据在所述坐标系中定义所述安全运行区域和/或风险区域的曲线拟合模块70。
可以在不同条件下(例如不同氢气压力下)采集汽轮发电机的有功功率、无功功率、励磁电流和定子电流的极限值，并将该极限值存储到数据存储模块40中。数据处理模块50可以对这些数据添加时间标签以方便操作人员了解数据是什么时候采集到的。校验模块60可以用于校验数据的准确性。所用的校验方法可以采用本领域技术人员公知的方法，例如例外筛除、对比校验等。曲线拟合模块70可以使用这些数据来拟合不同条件下的描述在所述汽轮发电机的实际励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线、描述在所述汽轮发电机的实际定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线。优选地，曲线拟合模块70可以将拟合好的曲线存储到数据存储模块40中。
判断模块20还可以与曲线拟合模块70和/或数据存储模块40耦合，当汽轮发电机在某特定条件下运行时，判断模块20可以从曲线拟合模块70和/或数据存储模块40获取与该特定条件相对应的拟合曲线，以用于定义风险区域。
数据存储模块40可以例如为不可移动存储器或可移动存储器，可移动存储器可以包括闪存、记忆棒、数字多功能盘(DVD)等。
上述判断模块20、数据处理模块50、校验模块60以及曲线拟合模块70可以是单独的控制器或集成到单个控制器中。合适的控制器可以包括单片机、微处理器、PLC控制器、DSP芯片、FGPA电路、专用集成电路等。
图2示出了根据本实用新型的实施方式的坐标系的示意图。如图2所示，横坐标是无功功率(正负值表示相位)，纵坐标是有功功率，曲线A-F是描述汽轮发电机的有功功率输出值的曲线，曲线A-B2和F-E2是描述汽轮发电机的功率因素的两条曲线，该曲线的斜率表示有功功率和无功功率的比。功率因素的曲线可以根据需求合适选择。曲线B2-C2和E2-D2是描述在汽轮发电机的额定励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线，曲线C2-D2是描述在汽轮发电机的额定定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线，曲线B1-C1和E1-D1是描述在汽轮发电机的实际励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线，以及曲线C1-D1是描述在汽轮发电机的实际定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线。这样，安全运行区域为A-B2-C2-D2-E2-F围成的区域，风险区域为B1-B2-C2-D2-E2-E1-D1-C1围成的区域，绝对安全运行区域为A-B1-C1-D1-E1-F围成的区域。当所述位置在安全运行区域以外时，说明与该位置相关联的汽轮发电机运行异常，此时可以将该位置标记为红色的点，以指示运行异常。当位置位于风险区域中时，说明与该位置相关联的权利发电机的运行可能存在风险，此时可以将该位置标记为黄色的点，以指示存在风险。当位置位于绝对安全运行区域内时，说明与该位置相关联的汽轮发电机运行正常，此时可以将该位置标记为绿色的点，以指示运行正常。本领域技术人员可以理解，该实施方式只是采用较为常用的标示以及颜色来分别表示运行异常、存在风险和运行正常，但本实用新型不局限于这里公开的特定的方式。
上述报警或预警的方式还可以使用其他的光学报警装置(例如灯)和/或声学报警装置(例如蜂鸣器)来在汽轮发电机运行异常时进行报警。
上述方法可以通过使用控制器来实现。合适的控制器可以包括但不限于单片机、DSP芯片、PLC控制器、FPGA电路等。
通过以上的方法可以很直观地了解汽轮发电机是否处于正常运行状态下，并且在汽轮发电机运行异常时可以进行报警。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (7)
1.一种用于汽轮发电机的安全监控系统，其特征在于，该安全监控系统包括：
能够实时采集所述汽轮发电机的有功功率和无功功率的数据采集模块(10)；
与所述数据采集模块(10)耦合并能够将所述数据采集模块(10)所采集的有功功率和无功功率对应到关于有功功率和无功功率的坐标系上的相应位置的判断模块(20)，在该坐标系中定义有安全运行区域，该安全运行区域被定义为由描述所述汽轮发电机的有功功率输出值的曲线、描述所述汽轮发电机的功率因素的曲线、描述在所述汽轮发电机的额定励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线以及描述在所述汽轮发电机的额定定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线围成的封闭区域；以及
与所述判断模块(20)耦合并能够显示所述坐标系、相应位置以及所述安全运行区域的显示模块(30)。
2.根据权利要求1所述的安全监控系统，其特征在于，该系统还包括：
与所述判断模块(20)耦合并能够在所述相应位置位于所述安全运行区域以外的情况下进行报警的报警模块(80)。
3.根据权利要求2所述的安全监控系统，其特征在于，所述报警模块(80)是声音报警装置、光学报警装置和振动装置中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的安全监控系统，其特征在于，在所述坐标系中还定义有风险区域，该风险区域被定义为由所述描述所述汽轮发电机的功率因素的曲线、描述在所述汽轮发电机的额定励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线、描述在所述汽轮发电机的额定定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线、描述在所述汽轮发电机的实际励磁电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线、描述在所述汽轮发电机的实际定子电流极限下的汽轮发电机的有功功率和无功功率的曲线围成的封闭区域，所述安全监控系统还包括与所述判断模块(20)耦合并能够在所述相应位置位于所述风险区域的情况下进行风险预警的预警模块(90)。
5.根据权利要求4所述的安全监控系统，其特征在于，所述预警模块(90)是声音报警装置、光学报警装置和振动装置中的至少一者。
6.根据权利要求1所述的安全监控系统，其特征在于，该安全监控系统还包括：
与所述数据采集模块(10)耦合并能够存储所述汽轮发电机的有功功率数据、无功功率数据、汽轮发电机的功率因素数据、汽轮发电机的励磁电流数据、汽轮发电机的定子电流数据的数据存储模块(40)；
与所述数据存储模块(40)耦合并能够给数据存储模块(40)中存储的数据添加时间标签的数据处理模块(50)；
与所述数据处理模块(50)和/或数据存储模块(40)耦合并能够校验数据准确性的校验模块(60)；以及
与所述校验模块(60)耦合并能够根据所述数据在所述坐标系中定义所述安全运行区域和/或风险区域的曲线拟合模块(70)。
7.根据权利要求6所述的安全监控系统，其特征在于，所述判断模块(20)还与所述数据存储模块(40)和/或所述曲线拟合模块(70)耦合。
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