CN213902710U - 火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统，它属于金属材料及测量控制技术领域。本实用新型测量系统包括计算机、火电厂管道、管夹、固定钢结构、上端螺纹吊杆、全桥连接电缆、半桥连接电缆、下端螺纹吊杆和支吊架应力检测装置，上端螺纹吊杆的一端与固定钢结构连接，上端螺纹吊杆的另一端与支吊架应力检测装置连接，下端螺纹吊杆的一端与支吊架应力检测装置连接，下端螺纹吊杆的另一端与管夹连接，电厂管道通过管夹与下端螺纹吊杆相连，支吊架应力检测装置通过全桥连接电缆、半桥连接电缆与计算机相连。本实用新型结构设计合理，安全可靠，安装和检修方便，具有自我故障识别能力，能够及时、快速、持续进行应力监测。

Description

火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统

技术领域

本实用新型涉及一种测量系统，尤其是涉及一种火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统，它属于金属材料及测量控制技术领域。

背景技术

目前，火电机组DCS系统主要关注管道内介质的参数及运行情况，对蒸汽温度、压力、流量等进行实时监视，对于管道支吊架受力没有任何在线监测的手段。

每次在大小修时均进行管道及支吊架调整，还需进行一二次应力校核、冲击载荷计算等管系应力分析；每次检修发生管道普查、支吊架更换、调整、管道改造、技术服务等费用较大。管道支吊架受力没有在线检测装置，对于管道支吊架受力情况不了解；对于运行中，对管道及部件的风险、失效等无法及时评价，安全风险较高，一旦发生支吊架故障，也会引起较高的改造费用。

近年来机组频繁调峰，运行工况多变等新的运行方式的普遍化，对设备可靠性提出苛刻要求。与此同时，为追求电厂经济效益最大化，客观上要求进一步合理安排检修周期与检修内容，压缩检修费用。

因此，实现既能提高设备可靠性又能降低检修费用的双向需求就越来越强烈，火力发电厂管道支吊架应力检测装置和测量系统的研究和建设到了非常紧迫的关头；而火力发电厂支吊架应力检测装置和测量系统的研究意义重大且很有必要。

公开日为2019年10月11日，公开号为CN209485414U的中国专利中，公开了一种名称为“一种适合于大型电站汽水管道支吊架的在线检测系统”的实用新型专利。该专利包括管道支承系统，传感器，控制机箱，显示终端，传感器包括力传感器，位移传感器，力传感器和位移传感器设置在管道支承系统的支承点或者吊点中，控制机箱内设置数据处理模块，控制机箱输出端电性连接显示终端，显示终端为电厂SIS系统显示模块，在采用了数据采集技术、有线数据传输技术、以及结合支吊架技术的专业研究，实现管道支承系统的在线实时监测，方便运行及检修人员观察，但该专利是一种系统集成技术，未公开本申请中的支吊架应力检测装置，通过螺纹连接方式串入支吊架，并通过全桥连接电缆和半桥连接电缆与计算机相连技术方案，且不具有自我故障识别能力，根据不同支路微应变的差值进行故障判断的能力，故其还是存在上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，安全可靠，安装和检修方便，具有自我故障识别能力，能够及时、快速、持续进行应力监测的火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统，包括计算机、火电厂管道、管夹、固定钢结构、上端螺纹吊杆、全桥连接电缆、半桥连接电缆、下端螺纹吊杆和支吊架应力检测装置，所述上端螺纹吊杆的一端与固定钢结构连接，该上端螺纹吊杆的另一端与支吊架应力检测装置连接；下端螺纹吊杆的一端与支吊架应力检测装置连接，该下端螺纹吊杆的另一端与管夹连接，电厂管道通过管夹与下端螺纹吊杆相连；支吊架应力检测装置通过全桥连接电缆、半桥连接电缆与计算机相连。

作为优选，本实用新型还包括通讯电缆和应变仪，所述应变仪通过通讯电缆与计算机相连。

作为优选，本实用新型所述支吊架应力检测装置包括全桥接线端口、上盖板、前弹性柱、前弹性柱横向应变片、前弹性柱纵向应变片、左弹性柱应变片、左弹性柱、右弹性柱应变片、右弹性柱、下盖板、下端内螺纹柱、上端内螺纹柱、后弹性柱、后弹性柱纵向应变片、后弹性柱横向应变片和半桥接线端口，所述上盖板与下盖板通过前弹性柱、后弹性柱、左弹性柱、右弹性柱相连，上端内螺纹柱安装在上盖板上，下端内螺纹柱安装在下盖板上；全桥接线端口和半桥接线端口均安装在上盖板上；前弹性柱横向应变片和前弹性柱纵向应变片均安装在前弹性柱上，左弹性柱应变片安装在左弹性柱上，右弹性柱应变片安装在右弹性柱上；后弹性柱横向应变片和后弹性柱纵向应变片均安装在后弹性柱上。

作为优选，本实用新型所述前弹性柱横向应变片、前弹性柱纵向应变片、左弹性柱应变片和右弹性柱应变片均通过导线与全桥接线端口相连。

作为优选，本实用新型所述后弹性柱纵向应变片、后弹性柱横向应变片通过导线与半桥接线端口相连。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：整体结构设计合理，安全可靠，能够长时间的实现支吊架应力在线监测，并能够进入电厂DCS系统方便所有人员观看；安装方便，具有自我故障识别能力，根据不同支路微应变的差值进行故障判断；由此可见，使得管道支吊架应力监测及时、快速、可视、持久，同时具有自我故障识别，大大提高了机组运行的可靠性和安全性，同时为支吊架检验与调整提供辅助服务，大大方便机组检修，同时可以及时验证调整的效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例的测量系统示意图。

图2是本实用新型实施例中支吊架应力检测装置的结构示意图。

图中：固定钢结构17、上端螺纹吊杆18、全桥连接电缆19、应变仪20、半桥连接电缆21、通讯电缆22、计算机23、火电厂管道24、管夹25、下端螺纹吊杆26、支吊架应力检测装置27；

支吊架应力检测装置27：全桥接线端口1、上盖板2、前弹性柱3、前弹性柱横向应变片4、前弹性柱纵向应变片5、左弹性柱应变片6、左弹性柱7、右弹性柱应变片8、右弹性柱9、下盖板10、下端内螺纹柱11、上端内螺纹柱12、后弹性柱13、后弹性柱纵向应变片14、后弹性柱横向应变片15、半桥接线端口 16。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1至图2，本实施例火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统包括计算机23、火电厂管道24、管夹25、固定钢结构17、上端螺纹吊杆18、全桥连接电缆19、半桥连接电缆21、下端螺纹吊杆26和支吊架应力检测装置27。

本实施例上端螺纹吊杆18的一端与固定钢结构17连接，该上端螺纹吊杆 18的另一端与支吊架应力检测装置27连接；下端螺纹吊杆26的一端与支吊架应力检测装置27连接，该下端螺纹吊杆26的另一端与管夹25连接，电厂管道 24通过管夹25与下端螺纹吊杆26相连，支吊架应力检测装置27通过全桥连接电缆19、半桥连接电缆21与计算机23相连；应变仪20通过通讯电缆22与计算机23相连。

本实施例中的支吊架应力检测装置27包括全桥接线端口1、上盖板2、前弹性柱3、前弹性柱横向应变片4、前弹性柱纵向应变片5、左弹性柱应变片6、左弹性柱7、右弹性柱应变片8、右弹性柱9、下盖板10、下端内螺纹柱11、上端内螺纹柱12、后弹性柱13、后弹性柱纵向应变片14、后弹性柱横向应变片15 和半桥接线端口16，

本实施例上盖板2与下盖板10通过前弹性柱3、后弹性柱13、左弹性柱7、右弹性柱9相连，上端内螺纹柱12安装在上盖板2上，下端内螺纹柱11安装在下盖板10上；全桥接线端口1和半桥接线端口16均安装在上盖板2上；前弹性柱横向应变片4和前弹性柱纵向应变片5均安装在前弹性柱3上，左弹性柱应变片6安装在左弹性柱7上，右弹性柱应变片8安装在右弹性柱9上；后弹性柱横向应变片15和后弹性柱纵向应变片14均安装在后弹性柱13上。

本实施例前弹性柱横向应变片4、前弹性柱纵向应变片5、左弹性柱应变片 6和右弹性柱应变片8均通过导线与全桥接线端口1相连。

本实施例后弹性柱纵向应变片14、后弹性柱横向应变片15通过导线与半桥接线端口16相连。

本实施例火力发电厂管道支吊架应力测量过程如下：

根据材料力学原理，测得受力部件的弹性形变，根据材料的弹性模量就可以得到受力部件的受力。

(1)全桥法测量微应变，应变计算公式(1)：

ε_DS＝ε₁-ε₂+ε₃-ε₄ (1)

其中：

ε_DS——应变仪20测得的应变度数，无量纲；

ε₁——前弹性柱纵向应变片5的微应变，无量纲；

ε₂——前弹性柱横向应变片4的微应变，无量纲；

ε₃——后弹性柱横向应变片15的微应变，无量纲；

ε₄——后弹性柱纵向应变片14的微应变，无量纲；

μ——泊松比，无量纲；

根据材料横向应变与纵向应变的泊松比可知，

ε_DS＝(1+u)(ε₁+ε₃) (2)

ε₁+ε₃＝ε_DS/(1+u) (3)

(2)半桥法测量微应变，应变计算公式(4)：

ε_ds＝ε₃-ε₄ (4)

其中：ε_ds——应变仪测得的应变度数，无量纲；

根据材料横向应变与纵向应变的泊松比可知，

ε_ds＝(1+u)*ε₃

ε₃＝ε_ds/(1+u)

(3)ε₃得到后，可以计算出ε₁。

(4)通过左弹性柱应变片6、右弹性柱应变片8，可以得到相应的微应变ε₅、ε₆。

(5)正常工况下，ε₁＝ε₃，ε₅＝ε₆。如果出现不相等的情况，可判断传感器故障。另外根据ε₁和ε₅、ε₆之差可以判断传感器环境温度变化情况，以及是否出现零漂等。

(6)根据胡克定律，计算支吊架受力为：

F＝2E*k*(ε₁+ε₃) (5)

其中：F——支吊架受力，N；

E——材料弹性模量，MPa；

K——应变片灵敏系数；

根据以上过程，本次实施例中，计算机23系统采集到所有应变片的检测数据，代入上述公式中，既可以完成支吊架受力检测与分析。

通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统，包括计算机（23）、火电厂管道（24）和管夹（25），其特征在于：还包括固定钢结构（17）、上端螺纹吊杆（18）、全桥连接电缆（19）、半桥连接电缆（21）、下端螺纹吊杆（26）和支吊架应力检测装置（27），所述上端螺纹吊杆（18）的一端与固定钢结构（17）连接，该上端螺纹吊杆（18）的另一端与支吊架应力检测装置（27）连接；下端螺纹吊杆（26）的一端与支吊架应力检测装置（27）连接，该下端螺纹吊杆（26）的另一端与管夹（25）连接，电厂管道（24）通过管夹（25）与下端螺纹吊杆（26）相连；支吊架应力检测装置（27）通过全桥连接电缆（19）、半桥连接电缆（21）与计算机（23）相连。

2.根据权利要求1所述的火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统，其特征在于：所述支吊架应力检测装置（27）包括全桥接线端口（1）、上盖板（2）、前弹性柱（3）、前弹性柱横向应变片（4）、前弹性柱纵向应变片（5）、左弹性柱应变片（6）、左弹性柱（7）、右弹性柱应变片（8）、右弹性柱（9）、下盖板（10）、下端内螺纹柱（11）、上端内螺纹柱（12）、后弹性柱（13）、后弹性柱纵向应变片（14）、后弹性柱横向应变片（15）和半桥接线端口（16），所述上盖板（2）与下盖板（10）通过前弹性柱（3）、后弹性柱（13）、左弹性柱（7）、右弹性柱（9）相连，上端内螺纹柱（12）安装在上盖板（2）上，下端内螺纹柱（11）安装在下盖板（10）上；全桥接线端口（1）和半桥接线端口（16）均安装在上盖板（2）上；前弹性柱横向应变片（4）和前弹性柱纵向应变片（5）均安装在前弹性柱（3）上，左弹性柱应变片（6）安装在左弹性柱（7）上，右弹性柱应变片（8）安装在右弹性柱（9）上；后弹性柱横向应变片（15）和后弹性柱纵向应变片（14）均安装在后弹性柱（13）上。

3.根据权利要求1所述的火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统，其特征在于：还包括通讯电缆（22）和应变仪（20），所述应变仪（20）通过通讯电缆（22）与计算机（23）相连。

4.根据权利要求2所述的火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统，其特征在于：所述前弹性柱横向应变片（4）、前弹性柱纵向应变片（5）、左弹性柱应变片（6）和右弹性柱应变片（8）均通过导线与全桥接线端口（1）相连。

5.根据权利要求2所述的火力发电厂管道支吊架应力检测测量系统，其特征在于：所述后弹性柱纵向应变片（14）、后弹性柱横向应变片（15）均通过导线与半桥接线端口（16）相连。

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