CN207895276U - 一种热力法水电站冷却智能监控系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种热力法水电站冷却智能监控系统，属于水电站公用辅助的冷却设备控制技术领域。该系统包括冷却器、集水池、状态监测构件、数据采集存储分析器、计算机、报警器。本系统利用高精度传感器测出冷却水在冷却器进出口的平均流速、温度、高程、压力、热源温度，将各时刻测量数据实时采集传输进行存储、分析，基于热力法得出冷却水的冷却热量和相对冷却效率；将热源温度、冷却热量和相对冷却效率与给定期望形成偏差负反馈智能控制，基于熵函数得出监测周期内轴承热源温度、冷却热量和相对冷却效率的信息熵频谱，作为水轮发电机组故障监测与诊断、状态检修的指标，将监测信号与正常给定期望构成故障报警系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热力法水电站冷却智能监控系统，属于水电站公用辅助的冷却设备控制技术领域。
背景技术
水电站冷却系统是水轮发电机组辅助设备非常重要的组成部分，其目的是保证各轴承等产热元件的冷却，保证水轮发电机组稳定、安全、可靠、经济的运行。
目前水电站水轮发电机组的冷却主要停留在人工检测控制阶段，不能及时有效发现解决：冷却水管结垢、冷却效果达不到预期、轴承损坏、水轮发电机组故障，甚至引起烧机烧瓦等系列的严重事故问题，导致巨大的经济损失。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种热力法水电站冷却智能监控系统，本实用新型针对建成水电站轴承等产热元件冷却智能控制和对轴承产热元件设备等状态监测发出报警信号、故障诊断与检修问题，解决冷却水管结垢，冷却水进出口监测失常导致的烧机烧瓦事故，减少人力的投入，使电站安全经济运行。
本实用新型热力法水电站冷却智能监控系统基于热力法能够准确的测出冷却水的冷却热量和冷却效率，利用偏差负反馈自动控制机理建立冷却系统的智能控制，对故障发出报警信号；同时，对各状态量储存于数据采集存储分析器，对周期大数据进行信息熵计算得出频谱，反映机组运行过程中的冷却系统冷却设备状态的不确定程度，对频谱分析实现冷却系统和冷却设备的状态监测，及时发现潜在故障并检修；通过本实用新型热力法水电站冷却智能监控系统能有效提高水电站的安全可靠运行、提高经济经济效益，推进智慧电厂的建设。
本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种热力法水电站冷却智能监控系统，包括冷却器6、集水池1、状态监测构件、数据采集存储分析器10、计算机9、报警器8，
冷却器6内竖直排布有冷却水管7，冷却水管7的进水端设置在冷却器6中部的壳体外，冷却水管7的进水端与供水管连通，冷却水管7的出水端设置在冷却器6底部的壳体外且与进水端异侧，冷却水管7的出水端通过排水管与集水池1连通；
状态监测系统包括轴承温度监测传感器、流速仪I4、流速仪II5、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅱ，轴承温度监测传感器的探头设置在水轮发电机组的轴承上，流速仪I4设置在冷却器6的供水管上且靠近冷却水管7的进水端，温度传感器Ⅰ、压力传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅰ集成设置在供水管上且靠近流速仪I4，流速仪II5设置在冷却器6的排水管上且靠近冷却水管7的出水端，温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅱ集成设置在排水管上且靠近流速仪II5；
数据采集存储分析器10内设置有依次连接的数据信号接收模块Ⅰ、数据存储模块Ⅰ、数据分析模块、数据信号发送模块Ⅰ，轴承温度监测传感器、流速仪I4、流速仪II5、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅱ分别通过数据线与数据信号接收模块连接；
计算机内设置有依次连接的数据信号接收模块Ⅱ、数据存储模块Ⅱ、频谱分析处理模块，数据信号发送模块Ⅱ，数据信号发送模块Ⅰ通过数据线与数据信号接收模块Ⅱ连接，计算机上设置有显示屏，频谱分析处理模块与显示屏连接；
报警器8设置在数据采集存储分析器10一侧，报警器通过数据线与计算机连接；
进一步地，所述供水管包括主供水管、备用供水管，冷却水管7的进水端通过三通管与主供水管、备用供水管连通，主供水管上设置有主供水流量调节阀3，主供水流量调节阀3上设置有流量调节控制模块Ⅰ，备用供水管上设置有备用供水流量调节阀2，备用供水流量调节阀2上设置有流量调节控制模块Ⅱ，流量调节控制模块Ⅰ、流量调节控制模块Ⅱ分别与计算机的数据信号发送模块Ⅰ连接。
进一步地，所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ为高精度数字温度传感器Tsic506；
进一步地，所述流速仪I、流速仪II为DPL-LS12型多普勒流速仪；
进一步地，所述压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ为PTKR200管道水压力传感器；
进一步地，所述高程监测传感器为S3光学水准仪；
进一步地，所述数据采集存储分析器为AT89C51单片机；
进一步地，所述数据分析模块内设置有数据分析函数（信息熵计算函数）；
进一步地，所述频谱分析处理模块包含频谱分析函数，通过频谱信号分析处理模块得出冷却水冷却热量、相对效率、轴承温度信息熵频谱；根据频谱信号分析，在计算机的显示屏中显示冷却系统的故障，如冷却水管结垢、冷却水流量不足、轴承温度过高等故障；
进一步地，所述报警器采用杭亚YS-BJ02工业声光报警器。
本实用新型的有益效果：
（1）本实用新型利用高精度传感器测出冷却水在冷却器进出口的平均流速、温度、高程、压力、热源温度，将各时刻测量数据实时采集传输进行存储、分析，基于热力法得出冷却水的冷却热量和相对冷却效率；将热源温度、冷却热量和相对冷却效率与给定期望形成偏差负反馈智能控制；同时，基于熵函数得出监测周期内轴承热源温度、冷却热量和相对冷却效率的信息熵频谱，作为水轮发电机组故障监测与诊断、状态检修的指标；将监测信号与正常给定期望构成故障报警系统，当冷却系统发生故障时，发出对应的报警信号；
（2）本实用新型热力法水电站冷却智能监控装置中报警装置和频谱分析处理模块能对故障点做出相应的动作，具有很高的可靠性，保证水水轮发电机组安全稳定经济运行；对于未来智能电厂实现智能控制提供数据支持；此外，该系统还具有结构简单、功能完善、维护方便的优点。
附图说明
图1为实施例热力法冷却系统智能监控的示意图；
其中：1-集水池、2-备用供水流量调节阀、3-主供水流量调节阀、4-流速仪I、5-流速仪II、6-冷却器、7-冷却水管、8-报警器、9-计算机、10-数据采集存储分析器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1所示，一种热力法水电站冷却智能监控系统，包括冷却器6、集水池1、状态监测构件、数据采集存储分析器10、计算机9、报警器8，
冷却器6内竖直排布有冷却水管7，冷却水管7的进水端设置在冷却器6中部的壳体外，冷却水管7的进水端与供水管连通，冷却水管7的出水端设置在冷却器6底部的壳体外且与进水端异侧，冷却水管7的出水端通过排水管与集水池1连通；
状态监测系统包括轴承温度监测传感器、流速仪I4、流速仪II5、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅱ，轴承温度监测传感器的探头设置在水轮发电机组的轴承上，流速仪I4设置在冷却器6的供水管上且靠近冷却水管7的进水端，温度传感器Ⅰ、压力传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅰ集成设置在供水管上且靠近流速仪I4，流速仪II5设置在冷却器6的排水管上且靠近冷却水管7的出水端，温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅱ集成设置在排水管上且靠近流速仪II5；
数据采集存储分析器10内设置有依次连接的数据信号接收模块Ⅰ、数据存储模块Ⅰ、数据分析模块、数据信号发送模块Ⅰ，轴承温度监测传感器、流速仪I4、流速仪II5、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅱ分别通过数据线与数据信号接收模块连接；
计算机内设置有依次连接的数据信号接收模块Ⅱ、数据存储模块Ⅱ、频谱分析处理模块，数据信号发送模块Ⅱ，数据信号发送模块Ⅰ通过数据线与数据信号接收模块Ⅱ连接，计算机上设置有显示屏，频谱分析处理模块与显示屏连接；
报警器8设置在数据采集存储分析器10一侧，报警器通过数据线与计算机连接。
本实施例供水管包括主供水管、备用供水管，冷却水管7的进水端通过三通管与主供水管、备用供水管连通，主供水管上设置有主供水流量调节阀3，主供水流量调节阀3上设置有流量调节控制模块Ⅰ，备用供水管上设置有备用供水流量调节阀2，备用供水流量调节阀2上设置有流量调节控制模块Ⅱ，流量调节控制模块Ⅰ、流量调节控制模块Ⅱ分别与计算机的数据信号发送模块Ⅰ连接。
本实施例温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ为高精度数字温度传感器Tsic506。
本实施例流速仪I、流速仪II为DPL-LS12型多普勒流速仪。
本实施例压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ为PTKR200管道水压力传感器。
本实施例高程监测传感器为S3光学水准仪。
本实施例数据采集存储分析器为AT89C51单片机。
本实施例数据分析模块内设置有数据分析函数（信息熵计算函数）。
本实施例频谱分析处理模块包含频谱分析函数，通过频谱信号分析处理模块得出冷却水冷却热量、相对效率、轴承温度信息熵频谱；根据频谱信号分析，在计算机的显示屏中显示冷却系统的故障，如冷却水管结垢、冷却水流量不足、轴承温度过高等故障。
本实施例报警器采用杭亚YS-BJ02工业声光报警器。
主供水流量调节阀3、备用供水流量调节阀2控制供水管内冷却水的流速和压力，冷却器进出口、轴承产热元件处布置有高精度测量传感器用来测出同一时刻冷却水的流速、压力、温度、进出口高程、轴承、产热元件间的温度，将测量数据实时采集存储到数据采集存储分析器内进行存储，并通过数据分析模块进行热力法信息熵函数分析得出各个时刻的的冷却热量、冷却效率和轴承产热元件的温度，并传输给计算机，通过计算机内的频谱分析处理模块得出冷却水冷却热量、相对效率、轴承温度信息熵频谱并与给定期望形成偏差负反馈智能控制模式和报警模式；
和计算机给定的期望值比较：
（1）若热源温度低于期望温度且冷却效率和冷却热量大于期望值时则调节阀不动作；
（2）若热源温度高于期望温度且冷却效率和冷却热量大于期望值时则调节阀动作加大冷却流量，发出报警信号，做出停机准备；
（3）若热源温度低于期望温度且冷却效率和冷却热量小于期望值时时则调节阀做一定程度的动作加大冷却流量保证一定裕量；
（4）若热源温度高于期望温度且冷却效率和冷却热量小于期望值时时则对调节阀动作加大冷却流发出报警信号，做出停机准备；
利用信息熵函数和频谱函数记录各检修周期的时域频谱图，分析得出系统故障的原因显示在计算机中，实现对水轮发电机组的故障监测诊断和状态检修。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种热力法水电站冷却智能监控系统，其特征在于：包括冷却器（6）、集水池（1）、状态监测构件、数据采集存储分析器（10）、计算机（9）、报警器（8），
冷却器（6）内竖直排布有冷却水管（7），冷却水管（7）的进水端设置在冷却器（6）中部的壳体外，冷却水管（7）的进水端与供水管连通，冷却水管（7）的出水端设置在冷却器（6）底部的壳体外且与进水端异侧，冷却水管（7）的出水端通过排水管与集水池（1）连通；
状态监测系统包括轴承温度监测传感器、流速仪I（4）、流速仪II（5）、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅱ，轴承温度监测传感器的探头设置在水轮发电机组的轴承上，流速仪I（4）设置在冷却器（6）的供水管上且靠近冷却水管（7）的进水端，温度传感器Ⅰ、压力传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅰ集成设置在供水管上且靠近流速仪I（4），流速仪II（5）设置在冷却器（6）的排水管上且靠近冷却水管（7）的出水端，温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅱ集成设置在排水管上且靠近流速仪II（5）；
数据采集存储分析器（10）内设置有依次连接的数据信号接收模块Ⅰ、数据存储模块Ⅰ、数据分析模块、数据信号发送模块Ⅰ，轴承温度监测传感器、流速仪I（4）、流速仪II（5）、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、高程监测传感器Ⅰ、高程监测传感器Ⅱ分别通过数据线与数据信号接收模块连接；
计算机内设置有依次连接的数据信号接收模块Ⅱ、数据存储模块Ⅱ、频谱分析处理模块，数据信号发送模块Ⅱ，数据信号发送模块Ⅰ通过数据线与数据信号接收模块Ⅱ连接，计算机上设置有显示屏，频谱分析处理模块与显示屏连接；
报警器（8）设置在数据采集存储分析器（10）一侧，报警器通过数据线与计算机连接。
2.根据权利要求1所述热力法水电站冷却智能监控系统，其特征在于：供水管包括主供水管、备用供水管，冷却水管（7）的进水端通过三通管与主供水管、备用供水管连通，主供水管上设置有主供水流量调节阀（3），主供水流量调节阀（3）上设置有流量调节控制模块Ⅰ，备用供水管上设置有备用供水流量调节阀（2），备用供水流量调节阀（2）上设置有流量调节控制模块Ⅱ，流量调节控制模块Ⅰ、流量调节控制模块Ⅱ分别与计算机的数据信号发送模块Ⅰ连接。
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