CN209979226U - 一种汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，方便远程监测阀门运行状态，有益于工作人员对调节阀进行及时有效的调整，提高实发功率的控制效果。该系统包括传感器模块、控制模块、显示模块、供电模块、云服务器和远程监测终端；控制模块包括控制器、存储器和无线通信模块，所述控制器的输入端连接传感器模块，输出端连接显示模块、存储器和通信模块；控制器接收传感器模块采集的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置数据，同时驱动显示模块和无线通信模块，将获取的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置数据发送给存储器和显示模块，同时控制器通过无线通信模块与云服务器通信连接；所述云服务器与远程监测终端通信连接。

Description

一种汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统

技术领域

本实用新型涉及火力发电厂领域，具体涉及一种汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统。

背景技术

在火力发电过程中，主蒸汽调节阀的运行状态直接影响着实发功率的控制平稳性和快速性。然而，阀门的长时间连续运行导致实际特性偏离设计特性，直接影响了实发功率的调控效果。因此，有必要对主蒸汽调节阀的实际运行状态定期监测，为工作人员调整阀门位置提供及时有效的信息。但是目前缺乏对阀门运行状态远程监测的系统，难以实现对阀门及时有效的调整。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，方便远程监测阀门运行状态，有益于工作人员对调节阀进行及时有效的调整，提高实发功率的控制效果。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，该系统包括传感器模块、控制模块、显示模块、供电模块、云服务器和远程监测终端；

所述控制模块包括控制器、存储器和无线通信模块，所述控制器的输入端连接传感器模块，输出端连接显示模块、存储器和通信模块；所述控制器接收传感器模块采集的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置数据，同时驱动显示模块和无线通信模块，将获取的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置数据发送给存储器和显示模块，同时控制器通过无线通信模块与云服务器通信连接；所述云服务器与远程监测终端通信连接。

进一步的，所述控制器为STM32F103ZET6型单片机；所述存储器包括Flash存储器和SD Card存储器。

进一步的，所述传感器模块包括设置在蒸汽管道上的调节级压力传感器和主汽压力传感器以及设置在蒸汽调节阀上的阀门位置传感器。

进一步的，所述调节级压力传感器与控制器之间连接有第一运算放大电路和AD转换器；所述第一运算放大电路包括并联的第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的正相输入端经电阻与调节级压力传感器连接，所述第二运算放大器的正相输入端经三个串联电阻与调节级压力传感器连接，所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别经电阻与AD转换器的输入端连接；所述AD转换器的输出端与控制器的输入端连接。

进一步的，所述主汽压力传感器的输出端连接有第二运算放大电路，所述第二运算放大电路包括串联的第三运算放大器和第四运算放大器，所述主汽压力传感器经电阻与第三运算放大器的正相输入端连接，第三运算放大器的输出端经电阻与第四运算放大器的正相输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与AD转换器的输入端连接。

进一步的，所述阀门位置传感器的输出端与控制器之间连接有光耦隔离器，所述阀门位置传感器的输出端经电阻与光耦隔离器的二极管阳极连接，所述光耦隔离器的三极管集电极与控制器的输入端连接。

进一步的，所述供电模块包括锂电池和稳压电路，所述稳压电路包括两片并联的LM2596-5稳压芯片和两片并联的AMS117-3.3芯片，锂电池的电压经两片LM2596-5稳压芯片稳压后产生两路5V电压，其中一路输出给显示模块、传感器模块供电；另外一路输出到两片AMS117-3.3芯片的输入端，经两片AMS117-3.3芯片稳压后产生3.3V的电压输出给控制器供电。

进一步的，所述无线通信模块为ATK-ESP8266型无线模块；所述显示模块为TFTLCD薄膜晶体管液晶显示屏。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型便于对各个问题机组的主蒸汽调节阀运行状态进行实时远程监测，在保证正常生产的同时为机组工作人员提供调节阀实际运行状态结果，为现场工作人员对阀门位置的调整提供有效的信息，提高实发功率的控制性能。

(2)本实用新型结构简单，能有效的远程监测阀门运行状态。

附图说明

图1是本实用新型实施例的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统的整体结构框图；

图2是本实用新型实施例的控制器的电路图；

图3是本实用新型实施例的Flash存储器的电路图；

图4是本实用新型实施例的SD card存储的电路图；

图5是本实用新型实施例的无线通信模块的电路图；

图6是本实用新型实施例的第一运算放大电路与AD转换器的电路图；

图7是本实用新型实施例的第二运算放大电路的电路图；

图8是本实用新型实施例的光耦隔离器的电路图；

图9是本实用新型实施例的显示模块的电路图；

图10是本实用新型实施例的供电模块的电路图；

其中，1、传感器模块；2、控制模块；3、控制器；4、存储器；5、无线通信模块；6、显示模块；7、云服务器；8、远程监测终端；9、供电模块；10、AD转换器；11、调节级压力传感器；12、主汽压力传感器；13、阀门位置传感器；14、第一运算放大电路；15、第二运算放大电路，16、光耦隔离器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”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，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，本实用新型提供了一种汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，该监测系统包括传感器模块1、控制模块2、显示模块6、供电模块9、云服务器7和远程监测终端8。

所述控制模块2包括控制器3、存储器4和无线通信模块5，所述控制器3连接传感器模块1、显示模块6、存储器4和通信模块5；控制器3接收传感器模块采集的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置数据，同时驱动显示模块6、无线通信模块5，并将获取的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置数据发送给存储器4存储、显示模块6显示，同时通过无线通信模块5将调节级压力、主汽压力和阀门位置数据传输至云服务器7；云服务器7与远程监测终端8通信连接，将数据实时下发给移动终端用户或监控中心的远程监测终端8，通过远程监测终端8显示调节级压力、主汽压力和阀门位置的监测数据。

在本实施例中，所述控制器3采用基于Cortex-M3内核的STM32F103ZET6芯片，该STM32F103ZET6芯片的电路如图2所示。

在本实施例中，所述存储器4包括Flash存储器和SD Card存储器。

请参阅附图3，所述Flash存储器采用W25Q128型存储器，擦写周期多达10W次，用于放置LCD显示所需字库；所述W25Q128型存储器的SO、CLK、SI引脚分别与控制器STM32F103ZET6芯片的B7、B4、B5引脚连接；所述W25Q128型存储器的片选引脚CS与控制器STM32F103ZET6芯片的B6引脚连接；

所述SD card存储器具有128Mb容量，用来存储调节级压力、主汽压力和阀门位置的监测数据。请参阅附图4，所述SD card存储器的数据引脚DATA0、DATA1、DATA2、DATA3与控制器STM32F103ZET6芯片的E0、E1、E2、E3引脚连接，所述SD card存储器的时钟引脚CLK与控制器STM32F103ZET6芯片的E5引脚连接，所述SD card存储器的CMD引脚与控制器STM32F103ZET6芯片的E4引脚连接，SD card存储器接收控制器STM32F103ZET6芯片获取的调节级压力、主汽压力和阀门位置的监测数据并存储。

在本实施例中，所述无线通信模块5采用ATK-ESP8266型无线模块，所述ATK-ESP8266型无线模块的电路如图5所示，所述ATK-ESP8266型无线模块的串口引脚TXD、RXD与控制器STM32F103ZET6芯片的A2、A3引脚连接，所述ATK-ESP8266型无线模块的RST引脚与控制器STM32F103ZET6芯片的A4引脚连接，所述ATK-ESP8266型无线模块的WIFI接口I0.0引脚与控制器STM32F103ZET6芯片的A15引脚连接，ATK-ESP8266型无线模块采用串口与控制器STM32F103ZET6芯片通信，内置TCP/IP协议栈，能够实现串口与WIFI之间的转换；ATK-ESP8266型无线模块通过串口通信方式接收来自控制器STM32F103ZET6芯片获取的调节级压力、主汽压力和阀门位置的监测数据，经过协议转化以WIFI无线方式将数据发送到云服务器7。

在本实施例中，所述显示模块6采用2.8寸的TFTLCD薄膜晶体管液晶显示屏，通过FSMC接口与控制器STM32F103ZET6芯片连接，获取并显示调节级压力、主汽压力和阀门位置数据。请参阅附图9，TFTLCD的各引脚与控制器STM32F103ZET6芯片的I/O端口连接。

所述传感器模块1包括设置在蒸汽管道上的调节级压力传感器11和主汽压力传感器12以及设置在蒸汽调节阀上的阀门位置传感器13。

所述调节级压力传感器11与控制器STM32F103ZET6之间连接有第一运算放大电路14和AD转换器10(U7)，如图6所示，所述第一运算放大电路包括并联的第一运算放大器U4A和第二运算放大器U4B，第一运算放大器U4A的正相输入端经电阻R21与调节级压力传感器连接，输出端经电阻R23与AD转换器10的输入引脚AIN1连接，第二运算放大器U4B的正相输入端经串联电阻R22、R6和R5与调节级压力传感器连接，输出端经电阻R25与AD转换器U7的输入引脚AIN2连接；AD转换器10的输出引脚DOUT、DIN引脚、CS引脚、SYNC引脚分别与控制器STM32F103ZET6的引脚F2、F3、F4、F5、F6连接。

调节级压力传感器11采集汽轮机调节级压力信号经过第一运算放大电路14放大后，传输至AD转换器10，经高精度24位AD转换器10转换后，传送至控制器STM32F103ZET6。

所述主汽压力传感器12的输出端连接有第二运算放大电路15，如图7所示，所述第二运算放大电路15包括串联的第三运算放大器U6A和第四运算放大器U6B，所述主汽压力传感器经电阻R24与第三运算放大器U6A的正相输入端连接，第三运算放大器U6A的输出端经电阻R29与第四运算放大器U6B的正相输入端连接，所述第四运算放大器U6B的输出端与AD转换器10的输入引脚AIN3连接。

主汽压力传感器12采集主汽压力信号经过第二运算放大电路15放大后，传送至高精度24位AD转换器10，经高精度24位AD转换器10转换后，传送至控制器STM32F103ZET6。

所述阀门位置传感器13的输出端与控制器STM32F103ZET6之间连接有光耦隔离器16(U5)，请参阅附图8，所述阀门位置传感器的输出端经电阻R38与光耦隔离器16的二极管阳极连接，所述光耦隔离器16的三极管集电极与控制器STM32F103ZET6的引脚F7连接。

阀门位置传感器13输出的阀门位置信号经光耦隔离器16传送至控制器STM32F103ZET6。

所述供电模块9包括7V～12V锂电池和稳压电路，稳压电路的电路图如图10所示，所述稳压电路包括两片并联的LM2596-5稳压芯片和两片并联的AMS117-3.3芯片，锂电池的电压经两片LM2596-5稳压芯片稳压后产生两路5V的电压输出，其中一路输出给显示模块6、传感器模块1供电；另外一路输出接到两片AMS117-3.3芯片的输入端，经两片AMS117-3.3芯片稳压后产生3.3V的电压输出给STM32芯片供电，其中C5和C8是旁路电容，主要是抑制干扰，而C7和C9是电解电容，起到滤波作用。

所述控制器STM32F103ZET6通过无线通信模块5与云服务器7通信连接，控制器STM32F103ZET6通过无线通信模块5将获取的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置的监测数据传输至云服务器7，云服务器7与远程监测终端8通信连接，用于将数据实时下发给移动终端用户或监控中心的远程监测终端8，通过远程监测终端8显示汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置的监测数据。

在本实施例中，所述远程监测终端8为PC机或智能手机。所述调节级压力传感器11、主汽压力传感器12以及阀门位置传感器13分别现有技术结构，在本申请中不再赘述。

如图1所示，本实用新型提出的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统使用时，通过调节级压力传感器采集汽轮机调节级压力信号，调节级压力信号经过第一运算放大电路放大后，传输至AD转换器，经高精度24位AD转换器转换后，传送至控制器STM32F103ZET6；通过主汽压力传感器采集主汽压力信号，主汽压力信号经过第二运算放大电路放大后，传送至高精度24位AD转换器，经高精度24位AD转换器转换后，传送至控制器STM32F103ZET6；通过阀门位置传感器采集主蒸汽调节阀的阀门位置信号，阀门位置信号经光耦隔离器U2传送至控制器STM32F103ZET6；控制器STM32F103ZET6接收调节级压力、主汽压力和阀门位置数据，同时驱动显示模块6、无线通信模块5，并将获取调节级压力、主汽压力和阀门位置数据发送给存储器4存储、显示模块6显示，同时通过无线通信模块5将调节级压力、主汽压力和阀门位置数据传输至云服务器7；云服务器7通过远程监测终端8显示调节级压力、主汽压力和阀门位置的监测数据。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)便于对各个问题机组的主蒸汽调节阀运行状态进行实时远程监测，在保证正常生产的同时为机组工作人员提供调节阀实际运行状态结果，为现场工作人员对阀门位置的调整提供有效的信息，提高实发功率的控制性能。

(2)结构简单，能有效的远程监测阀门运行状态。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，其特征是，包括传感器模块、控制模块、显示模块、供电模块、云服务器和远程监测终端；

所述控制模块包括控制器、存储器和无线通信模块，所述控制器的输入端连接传感器模块，输出端连接显示模块、存储器和通信模块；所述控制器接收传感器模块采集的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置数据，同时驱动显示模块和无线通信模块，将获取的汽轮机调节级压力、主汽压力和阀门位置数据发送给存储器和显示模块，同时控制器通过无线通信模块与云服务器通信连接；所述云服务器与远程监测终端通信连接。

2.根据权利要求1所述的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，其特征是，所述控制器为STM32F103ZET6型单片机；所述存储器包括Flash存储器和SD Card存储器。

3.根据权利要求1所述的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，其特征是，所述传感器模块包括设置在蒸汽管道上的调节级压力传感器和主汽压力传感器以及设置在蒸汽调节阀上的阀门位置传感器。

4.根据权利要求3所述的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，其特征是，所述调节级压力传感器与控制器之间连接有第一运算放大电路和AD转换器；所述第一运算放大电路包括并联的第一运算放大器和第二运算放大器，所述第一运算放大器的正相输入端经电阻与调节级压力传感器连接，所述第二运算放大器的正相输入端经三个串联电阻与调节级压力传感器连接，所述第一运算放大器和第二运算放大器的输出端分别经电阻与AD转换器的输入端连接；所述AD转换器的输出端与控制器的输入端连接。

5.根据权利要求3所述的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，其特征是，所述主汽压力传感器的输出端连接有第二运算放大电路，所述第二运算放大电路包括串联的第三运算放大器和第四运算放大器，所述主汽压力传感器经电阻与第三运算放大器的正相输入端连接，第三运算放大器的输出端经电阻与第四运算放大器的正相输入端连接，所述第四运算放大器的输出端与AD转换器的输入端连接。

6.根据权利要求3所述的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，其特征是，所述阀门位置传感器的输出端与控制器之间连接有光耦隔离器，所述阀门位置传感器的输出端经电阻与光耦隔离器的二极管阳极连接，所述光耦隔离器的三极管集电极与控制器的输入端连接。

7.根据权利要求1所述的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，其特征是，所述供电模块包括锂电池和稳压电路，所述稳压电路包括两片并联的LM2596-5稳压芯片和两片并联的AMS117-3.3芯片，锂电池的电压经两片LM2596-5稳压芯片稳压后产生两路5V电压，其中一路输出给显示模块、传感器模块供电；另外一路输出到两片AMS117-3.3芯片的输入端，经两片AMS117-3.3芯片稳压后产生3.3V的电压输出给控制器供电。

8.根据权利要求1所述的汽轮机主蒸汽调节阀运行状态远程监测系统，其特征是，所述无线通信模块为ATK-ESP8266型无线模块；所述显示模块为TFTLCD薄膜晶体管液晶显示屏。

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