CN212618234U - 一种锅炉过热器寿命的实时监测系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种锅炉过热器寿命的实时监测系统。该系统包括：实时温度获取模块，用于获取过热器的实时温度；数据处理模块，用于对实时温度按照预设时间段进行取均值处理，得到过热器在每个预设时间段内的均值温度；预警建议模块，用于接收并存储所述过热器在每个预设时间段内的均值温度；还用于根据所述蠕变寿命损耗，与预先设置的预警级别，生成监控信息；计算模块，用于计算过热器在当前均值温度下的蠕变寿命值，以及确定过热器的蠕变寿命损耗；展示模块，用于接收并展示所述监控信息。通过执行本技术方案，电厂运行人员可以实时掌握过热器管的健康状况，合理调整运行策略和安排检修周期。

Description

一种锅炉过热器寿命的实时监测系统

技术领域

本申请实施例涉及电站设备监测技术领域，尤其涉及一种锅炉过热器寿命的实时监测系统。

背景技术

随着社会经济的快速发展，锅炉在工业生产和人们生活中的角色越来越重要，锅炉设备安全问题，是关系到人民群众生命财产安全的头等大事，也是影响企业生存与发展的重大问题。近年来我国锅炉设备事故造成的非计划停运次数较多，特别是过热器管泄漏事故引起的非计划停运，过热器是锅炉的关键部件，传热方式是以对流传热为主，过热器管泄漏是以高温蠕变损伤为主的失效方式。因此对过热器寿命的监测十分重要。

过热器寿命主要指蠕变寿命，蠕变寿命是指在特定温度和恒定应力下材料发生蠕变直至断裂的时间。目前过热器蠕变寿命计算方法一般采用割管进行蠕变或持久试验。常用的计算方法主要有：等温线外推法、时间-温度参数法、θ函数法等。

但是目前根据检测和割管试验结果对寿命进行计算和评估，这种方法严格意义上属于离线方法，对过热器寿命的监测并没有一个成熟的系统，使得电厂运行人员可以实时掌握过热器管的健康状况，并合理调整运行策略和安排检修周期。

实用新型内容

本申请实施例提供一种锅炉过热器寿命的实时监测系统，可以达到使得电厂运行人员可以实时掌握过热器管的健康状况，并根据专家建议可以合理调整运行策略和安排检修周期的目的。

第一方面，本申请实施例提供了一种锅炉过热器寿命的实时监测系统，该系统包括：

实时温度获取模块，数据处理模块，预警建议模块，计算模块以及展示模块；其中：

所述实时温度获取模块，与所述数据处理模块连接，用于获取过热器的实时温度，并将实时温度传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块，与所述预警建议模块连接，用于对所述实时温度按照预设时间段进行取均值处理，得到过热器在每个预设时间段内的均值温度；

所述预警建议模块，与所述计算模块连接，用于接收并存储所述过热器在每个预设时间段内的均值温度；

所述计算模块，用于计算过热器在当前均值温度下的蠕变寿命值，以及根据所述过热器在每个预设时间段内的均值温度，确定过热器的蠕变寿命损耗，并将所述蠕变寿命损耗返回至所述预警建议模块；

所述预警建议模块，还用于根据所述蠕变寿命损耗，与预先设置的预警级别，生成监控信息；

所述展示模块，与所述预警建议模块连接，用于接收并展示所述监控信息。

本申请实施例所提供的技术方案，通过实时温度获取模块获取过热器的实时温度，并将实时温度传输至所述数据处理模块，数据处理模块用于对所述实时温度按照预设时间段进行取均值处理，得到过热器在每个预设时间段内的均值温度，预警建议模块是用于接收并存储所述过热器在每个预设时间段内的均值温度，还用于根据所述蠕变寿命损耗，与预先设置的预警级别，生成监控信息，其中，计算模块是用于确定过热器的蠕变寿命损耗，并将所述蠕变寿命损耗返回至所述预警建议模块的，最终生成的监控信息在展示模块上进行展示。通过执行本申请提供的技术方案，可以使得电厂运行人员可以实时掌握过热器管的健康状况，并根据专家建议可以合理调整运行策略和安排检修周期的目的。

附图说明

图1是本申请实施例提供的锅炉过热器寿命的实时监测系统的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各步骤描述成顺序的处理，但是其中的许多步骤可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各步骤的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1是本申请实施例一提供的锅炉过热器寿命的实时监测系统的流程图，本实施例可适用于电厂运行人员实时掌握电站设备寿命的情况，该监测系统可以集成于电站监测终端等设备中。

如图1所示，所述锅炉过热器寿命的实时监测系统包括：

所述实时温度获取模块110，与所述数据处理模块120连接，用于获取过热器的实时温度，并将实时温度传输至所述数据处理模块120。

其中，实时温度可以是每个时刻下过热器的温度。其中，过热器是锅炉的关键部件，是锅炉中将蒸汽从饱和温度进一步加热至过热温度的部件，传热方式是以对流传热为主。

在本技术方案中，可选的，所述实时温度获取模块110，具体用于：

每隔一分钟获取一次过热器的实时温度。

这样设置的好处是通过对过热器温度的获取，可以对过热器每个时刻下的温度进行监测，方便电厂运行人员实时的掌握过热器的温度情况。

所述数据处理模块120，与所述预警建议模块130连接，用于对所述实时温度按照预设时间段进行取均值处理，得到过热器在每个预设时间段内的均值温度。

其中，数据处理可以是对过热器实时温度进行的处理，例如，可以是对某个时间段的温度求均值、或可以是对某个时间段的温度求方差等。

其中，预警建议可以是根据过热器寿命损耗结果，划分不同预警级别并给出的相应专家建议。

其中，预设时间段可以是电厂运行人员提前设定多长时间对实时温度进行处理的时间段。预设时间段可以是十分钟、三十分钟、或一个小时等。

在本技术方案中，可选的，所述数据处理模块120，还用于：

对所述实时温度采用波动上下限进行筛选处理。

其中，上限可以是比某时间段内实时温度的平均值高出一定温度的一个温度值，下限可以是比某时间段内实时温度的平均值低一定温度的一个温度值。例如，某时间段内实时温度的平均值为350摄氏度，波动上限可以是352摄氏度，波动下限可以是348摄氏度。波动上下限可以是对实时温度进行获取的一个差值范围的设定。与某时间段的平均温度值有关。例如，当前时刻段温度的平均值为350摄氏度，当前时刻温度的获取到的值可以是348摄氏度到352摄氏度范围内，在这个波动上下限范围内的温度值都属于正常值。如当前时刻获取到的温度值是351摄氏度时，处于波动上下限的范围内，则获取到的温度值是正常值。当前时刻温度的获取到的值是380摄氏度时，不处于波动上下限的范围内，则获取到的温度值是一个异常值。

这样设置的好处是对过热器的实时温度进行获取时，由于外部环境、或工作场景的不同等，会影响对实时温度的获取，可能会增大当前温度的值、也可能会减小当前温度的值等，使得获取到的温度比较异常，采用设定一定的波动上下限对这些异常的温度点进行筛选。可以使得获得当前时刻的温度值是一个正常的值，使得后续处理操作的结果更加准确。

在本技术方案中，可选的，所述数据处理模块120，具体用于：

对所述实时温度每十分钟进行取均值处理，得到过热器在每十分钟的均值温度。

这样设置的好处是通过对实时温度每十分钟进行取均值处理，可以获得过热器每十分钟的均值温度，可以方便后续的处理操作。实时温度每十分钟进行取均值处理，时间间隔越短，获取到的过热器的平均温度值的准确率越高。考虑到计算复杂度的影响，选择每十分钟进行取均值温度。

所述预警建议模块130，与所述计算模块140连接，用于接收并存储所述过热器在每个预设时间段内的均值温度。还用于根据所述蠕变寿命损耗，与预先设置的预警级别，生成监控信息。

其中，预警级别可以是根据不同蠕变寿命损耗设定的多个级别，当蠕变寿命损耗值较大时，可以对应较高等级的预警级别。当蠕变寿命损耗值较小时，可以对应较低等级的预警级别。

示例性的，预警级别可以是三个等级的预警，分别是一级预警，二级预警，和三级预警。其中，一级预警可以是锅炉过热器累计寿命损耗值大于百分之70且小于等于百分之80，即剩余寿命大于4万小时；二级预警可以是锅炉过热器累计寿命损耗值大于百分之80且小于等于百分之90，即剩余寿命在2-4万小时之间；三级预警可以是锅炉过热器累计寿命损耗值大于等于百分之90，即剩余寿命在1-2万小时之间。

其中，计算模块140可以是对过热器的寿命进行的处理计算。

在本技术方案中，可选的，所述预警建议模块130，具体用于：

根据所述蠕变寿命损耗，确定与所述蠕变寿命损耗关联的预警级别，并根据所述预警级别的预警内容，生成监控信息。

其中，预警内容可以是根据预警级别不同给出的一些专家建议的内容。

这样设置的好处是根据蠕变寿命损耗，可以确定与所述蠕变寿命损耗关联的预警级别，并根据所述预警级别的预警内容，生成监控信息。可以为电厂运行人员提供参考依据，使得电厂运行人员可以根据监控信息合理的调整运行策略和安排检修周期。

在本技术方案中，可选的，所述预警建议模块130，还用于：

根据所述蠕变寿命损耗，确定与所述蠕变寿命损耗关联的建议信息；其中，所述建议信息包括：运行参数建议、检修周期建议、检修对象建议以及建议检修方案中的至少一种。

其中，运行参数建议可以是是否维持现有参数的稳定运行。检修周期建议可以是一个月进行检修一次、三个月进行检修一次、或半年进行检修一次。检修对象建议可以是重点需要检修的部位，根据过热器寿命的不同损耗，对于损耗较严重的对象，提供检修建议。建议检修方案可以是对检修对象进行更换、或可以是对检修对象进行避免超温等。

示例性的，当目标预警级别为一级预警时，预警内容可以是：维持现有参数稳定运行，严格监控避免超温现象发生。当目标预警级别为二级预警时，预警内容可以是：维持现有参数稳定运行，严格监控避免超温现象发生，要在检查期对重点部位进行重点排查，必要情况下进行割管检验。当目标预警级别为三级预警时，预警内容可以是：维持现有参数稳定运行，禁止超温现象发生，尽早安排检修，进行全面排查，必须进行割管检验和实验室寿命评估工作，制定炉管更换预案，根据寿命评估结果确定是否执行。

这样设置的好处是通过给出专家建议信息，这些建议信息包括运行参数建议、检修周期建议、检修对象建议以及建议检修方案中的至少一种。给电厂运行人员提供了详细监控的信息，为电厂运行人员工作提供了方便，使得电厂运行人员可以通过监控信息获取到过热管的温度、过热管的蠕变寿命、以及过热管的寿命损耗，并能够根据过热管的寿命损耗获取到合理的预警内容。

所述计算模块140，用于计算过热器在当前均值温度下的蠕变寿命值，以及根据所述过热器在每个预设时间段内的均值温度，确定过热器的蠕变寿命损耗，并将所述蠕变寿命损耗返回至所述预警建议模块130。

在本技术方案中，可选的，所述计算模块140，具体用于：

采用Larson-Miller方程公式计算过热器在当前均值温度下的蠕变寿命值；

根据所述蠕变寿命值，以及过热器在每十分钟内的均值温度，确定过热器的蠕变寿命损耗，并将所述蠕变寿命损耗返回至所述预警建议模块130。

其中，Larson-Miller方程，是指蠕变寿命τ与温度T、应力σ之间的函数关系。具体的：

T·(C+lgτ)＝C₀+C₁lgσ+C₂lg²σ+C₃lg³σ+···

其中，T为过热器服役温度，σ为应力，τ为蠕变寿命，C是材料常数，C₀是零阶材料常数，C₁是一阶材料常数，C₂是二阶材料常数，C₃是三阶材料常数。

材料常数可以通过加速试验来获得，材料常数可以是多阶，在本技术方案中优选地是三阶，选用三阶可以很好地计算预设蠕变寿命，且不会造成计算的复杂性。

其中，根据所述蠕变寿命值，以及过热器在每十分钟内的均值温度，确定过热器的蠕变寿命损耗。即对每个温度下运行累计时间与该温度下蠕变寿命的比值进行累加，就可以确定过热器的蠕变寿命损耗。

采用如下公式计算寿命损耗Ф：

其中，Ф为寿命损耗；△τ_i为温度i下运行累计时间；τ_0i为温度i下蠕变寿命。Ф＝100％时，寿命终结。

这样设置的好处是通过计算模块对过热器在当前均值温度下的蠕变寿命值进行计算，根据所述过热器在每个预设时间段内的均值温度，可以确定过热器的蠕变寿命损耗。获得过热器的蠕变寿命损耗，并将结果返回到预警建议模块。电厂运行人员就可以实时的掌握过热器的健康状况。

在本技术方案中，可选的，所述蠕变寿命值包括在预设温度范围内每个温度值对应的蠕变寿命值。

其中，预设温度范围可以是一定的温度范围，例如，预设温度范围可以是300摄氏度到400摄氏度、或400摄氏度到500摄氏度等。

这样设置的好处是通过计算预设温度范围内每个温度值对应的蠕变寿命值，可以方便对过热器的蠕变寿命损耗进行计算，且计算的蠕变寿命损耗值的准确率较高。

在本技术方案中，可选的，所述预设温度范围包括450摄氏度到700摄氏度的范围。

这样设置的好处是通过把预设温度范围设定为450摄氏度到700摄氏度的范围，450摄氏度到700摄氏度属于超高温条件，在特定的条件下对蠕变寿命值进行计算，可以加速获取到过热器的蠕变寿命损耗值。

所述展示模块150，与所述预警建议模块130连接，用于接收并展示所述监控信息。

其中，所述展示模块150，用于接收并展示所述监控信息。电厂运行人员可以对展示模块进行操作，获取到过热器的监控信息。使得电厂运行人员可以实时掌握过热器管的损耗情况，以及获取到预警级别与预警内容。可以提高电厂运行人员的工作效率，并可以根据专家建议合理调整运行策略和安排检修周期。

本申请实施例一提供的锅炉过热器寿命的实时监测系统，通过实时温度获取模块获取过热器的实时温度，并将实时温度传输至所述数据处理模块，数据处理模块用于对所述实时温度按照预设时间段进行取均值处理，得到过热器在每个预设时间段内的均值温度，预警建议模块是用于接收并存储所述过热器在每个预设时间段内的均值温度，还用于根据所述蠕变寿命损耗，与预先设置的预警级别，生成监控信息，其中，计算模块是用于确定过热器的蠕变寿命损耗，并将所述蠕变寿命损耗返回至所述预警建议模块的，最终生成的监控信息在展示模块上进行展示。通过执行本申请提供的技术方案，可以使得电厂运行人员可以实时掌握过热器管的健康状况，并根据专家建议可以合理调整运行策略和安排检修周期的目的。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种锅炉过热器寿命的实时监测系统，其特征在于，包括实时温度获取模块，数据处理模块，预警建议模块，计算模块以及展示模块；其中：

所述实时温度获取模块，与所述数据处理模块连接，用于获取过热器的实时温度，并将实时温度传输至所述数据处理模块；

所述数据处理模块，与所述预警建议模块连接，用于对所述实时温度按照预设时间段进行取均值处理，得到过热器在每个预设时间段内的均值温度；

所述预警建议模块，与所述计算模块连接，用于接收并存储所述过热器在每个预设时间段内的均值温度；

所述计算模块，用于计算过热器在当前均值温度下的蠕变寿命值，以及根据所述过热器在每个预设时间段内的均值温度，确定过热器的蠕变寿命损耗，并将所述蠕变寿命损耗返回至所述预警建议模块；

所述预警建议模块，还用于根据所述蠕变寿命损耗，与预先设置的预警级别，生成监控信息；

所述展示模块，与所述预警建议模块连接，用于接收并展示所述监控信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理模块，还用于：

对所述实时温度采用波动上下限进行筛选处理。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实时温度获取模块，具体用于：

每隔一分钟获取一次过热器的实时温度，

所述数据处理模块，具体用于：

对所述实时温度每十分钟进行取均值处理，得到过热器在每十分钟的均值温度。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述计算模块，具体用于：

采用Larson-Miller方程计算过热器在当前均值温度下的蠕变寿命值；

根据所述蠕变寿命值，以及过热器在每十分钟内的均值温度，确定过热器的蠕变寿命损耗，并将所述蠕变寿命损耗返回至所述预警建议模块。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述蠕变寿命值包括在预设温度范围内每个温度值对应的蠕变寿命值。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预设温度范围包括450摄氏度到700摄氏度的范围。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预警建议模块，具体用于：

根据所述蠕变寿命损耗，确定与所述蠕变寿命损耗关联的预警级别，并根据所述预警级别的预警内容，生成监控信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述预警建议模块，还用于：

根据所述蠕变寿命损耗，确定与所述蠕变寿命损耗关联的建议信息；其中，所述建议信息包括：运行参数建议、检修周期建议、检修对象建议以及建议检修方案中的至少一种。

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