專利名稱：鍋爐膨脹監(jiān)測(cè)顯示管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐運(yùn)行參數(shù)測(cè)量裝置，更準(zhǔn)確地說(shuō)，涉及一種鍋爐設(shè)備膨脹量的測(cè)量裝置。
鍋爐是由各種復(fù)雜的管系和鋼結(jié)構(gòu)組成的整體，受熱后將產(chǎn)生膨脹。由于各部位材質(zhì)不同，受熱溫度不同，產(chǎn)生的膨脹量也不同。在熱態(tài)運(yùn)行時(shí)，冷態(tài)安裝協(xié)調(diào)的鍋爐要膨脹變形，由于爐內(nèi)受熱面的結(jié)構(gòu)和熱負(fù)荷不同，汽水管道、煙風(fēng)管道、煤粉管道結(jié)構(gòu)及內(nèi)部工質(zhì)熱力參數(shù)不同，爐內(nèi)外固定結(jié)構(gòu)和連接方式等多種多樣，因此各個(gè)部位的膨脹值和方向也是多樣的。如何協(xié)調(diào)這些膨脹的相互關(guān)系，是保證鍋爐部件自由膨脹，不受損傷，以及鍋爐熱態(tài)運(yùn)行時(shí)安全性和嚴(yán)密性的關(guān)鍵。
因此在鍋爐的一些重要部位都要求安裝能指示該部位膨脹量的指示器。目前國(guó)內(nèi)外鍋爐的膨脹指示器都是機(jī)械式的，這種膨脹指示器是用焊接在膨脹部件上的一根鋼針在一塊畫(huà)有坐標(biāo)網(wǎng)格的鐵板上指示膨脹量，只能指示二維方向，精度低不準(zhǔn)確，損壞不易察覺(jué)，不利于及時(shí)檢修。鍋爐上膨脹指示器安裝位置分散，工作條件惡劣，運(yùn)行人員觀察時(shí)須上下奔波，很不方便，且很危險(xiǎn)，這樣就要求有在集控室就能觀察鍋爐關(guān)鍵部位膨脹情況的設(shè)備。
本發(fā)明的目的是提供一種能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)鍋爐重要部位膨脹量的監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可將鍋爐部件現(xiàn)場(chǎng)的膨脹位移量直觀地反映在控制室內(nèi)，供運(yùn)行人員隨時(shí)查看，形象直觀，運(yùn)行人員也不必再去鍋爐現(xiàn)場(chǎng)觀察鍋爐部件膨脹情況，免除運(yùn)行人員為觀察鍋爐的膨脹而上下奔波，減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，降低了危險(xiǎn)性，提高了火電機(jī)組的運(yùn)行水平。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明由將膨脹位移轉(zhuǎn)為電信號(hào)的三維膨脹位移傳感指示器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)組成。該系統(tǒng)利用高靈敏度的膨脹位移傳感指示器，將鍋爐部件的三維膨脹位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集后，輸入到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析處理，以圖表和模擬圖的形式顯示在主控室的CRT上。清晰直觀，極大地方便了運(yùn)行人員實(shí)時(shí)地了解鍋爐的膨脹情況。
該系統(tǒng)有鍋爐各部位正常啟動(dòng)和停爐時(shí)的膨脹量與理論膨脹量對(duì)比圖，供運(yùn)行人員將現(xiàn)有狀態(tài)下的鍋爐膨脹量與正常值進(jìn)行比較，并可接入到鍋爐設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)，及時(shí)調(diào)節(jié)燃燒，控制升降溫速度。該系統(tǒng)可提供某一時(shí)間段鍋爐膨脹變化曲線，以利事故追憶和鍋爐的膨脹情況分析。該系統(tǒng)還可調(diào)出歷史膨脹數(shù)據(jù)，供分析參考，尋找最佳運(yùn)行調(diào)節(jié)方式。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，配300MW機(jī)組鍋爐的膨脹監(jiān)測(cè)顯示管理系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是鍋爐膨脹監(jiān)測(cè)顯示管理系統(tǒng)系統(tǒng)2是三維膨脹位移傳感指示器主視3是三維膨脹位移傳感指示器側(cè)視4是位移轉(zhuǎn)換器主視5是位移轉(zhuǎn)換器俯視6是系統(tǒng)處理程序框7～12是該系統(tǒng)的主要顯示界面圖本系統(tǒng)主要由三部分組成，如圖1所示。第1部分是三維膨脹位移傳感指示器，第2部分是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，第3部分是計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)計(jì)，300MW機(jī)組鍋爐有32個(gè)部件需進(jìn)行膨脹量監(jiān)測(cè)，需配置32臺(tái)三維膨脹位移傳感指示器。三維膨脹位移傳感指示器將采集到的位移信號(hào)轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)傳輸給計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后直接顯示在控制室的監(jiān)視器上，供運(yùn)行人員監(jiān)測(cè)。(一)、三維膨脹位移傳感指示器該傳感指示器結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，主要由指針1接線合2殼體3多圈電位器4位移轉(zhuǎn)換器5和導(dǎo)軌6組成。鍋爐設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)工作條件非常惡劣，灰塵污染嚴(yán)重、噪音高，各種電磁波干擾也非常嚴(yán)重。根據(jù)這些制約條件，本發(fā)明利用歐姆定律原理，即電流一定時(shí)，電阻兩端的電壓隨電阻的變化而變化。因?yàn)槿S膨脹位移傳感指示器安裝位置灰塵很嚴(yán)重，本發(fā)明利用密封性能很好的多圈電位器，將轉(zhuǎn)輪與多圈電位器相連接，轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)多圈電位器轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻發(fā)生變化。轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)又轉(zhuǎn)化為位移長(zhǎng)度，這樣位移長(zhǎng)度就與電阻建立了對(duì)應(yīng)關(guān)系。選用安培級(jí)恒流電源給多圈電位器送電，通過(guò)測(cè)量電位器兩端的電壓，就可換算出位移長(zhǎng)度。選用伏特級(jí)電壓輸出，一方面可長(zhǎng)距離輸送，另一方面也可抗電磁波的干擾。
三維膨脹位移傳感指示器通過(guò)焊接在鍋爐部件上的指針1帶動(dòng)位移轉(zhuǎn)換器5沿導(dǎo)軌6移動(dòng)，位移轉(zhuǎn)換器測(cè)出沿導(dǎo)軌移動(dòng)的距離L，導(dǎo)軌同時(shí)沿著軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)多圈電位器轉(zhuǎn)動(dòng)，可測(cè)出導(dǎo)軌轉(zhuǎn)動(dòng)的角度θ，在用三角函數(shù)算出X、Y方向的位移，X=L·COSθ、Y=L·SINθ。由于指針1與導(dǎo)軌6相互垂直，指針在帶動(dòng)位移轉(zhuǎn)換器移動(dòng)的同時(shí)，又與位移轉(zhuǎn)換器有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)位移轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，測(cè)出Z方向的位移，這樣鍋爐部件受熱膨脹后的空間位移就分解為X、Y、Z三個(gè)方向。
位移轉(zhuǎn)換器5結(jié)構(gòu)如圖4、圖5所示，主要由轉(zhuǎn)輪7支撐架8和多圈電位器4組成。固定在支撐架上的轉(zhuǎn)輪，在指針的帶動(dòng)下沿導(dǎo)軌6滾動(dòng)，轉(zhuǎn)輪軸帶動(dòng)多圈電位器4轉(zhuǎn)動(dòng)，電阻隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。這樣指針X、Y、Z三個(gè)方向的移動(dòng)轉(zhuǎn)換為電阻量的變化。
利用恒流電源通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電纜給電阻送電，再將電阻兩端的電壓信號(hào)送出去加以測(cè)量，這樣三個(gè)位移量就轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電信號(hào)(v)，再傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
該傳感指示器同時(shí)可在就地指示出鍋爐部件的膨脹位移較大的兩個(gè)方向的位移量，保留了傳統(tǒng)機(jī)械式膨脹指示器在就地指示鍋爐部件膨脹位移量的功能。(二)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)該系統(tǒng)有32處膨脹量測(cè)量，因是三維方向膨脹，每處有三個(gè)方向的電壓信號(hào)，共有96個(gè)電壓信號(hào)需要進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。因此該系統(tǒng)由3塊32通道A／D轉(zhuǎn)換卡、恒流電源、6芯電纜組成。由6芯電纜將多個(gè)三維膨脹位移傳感指示器與A／D轉(zhuǎn)換卡和恒流電源并聯(lián)起來(lái)組成閉環(huán)系統(tǒng)。恒流電源設(shè)定輸出為5A的直流電，A／D轉(zhuǎn)換卡定期掃描膨脹傳感指示器傳來(lái)的電壓信號(hào)，A／D轉(zhuǎn)換后傳輸給膨脹計(jì)算分析顯示系統(tǒng)。(三)、膨脹量計(jì)算分析系統(tǒng)該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、CRT、打印機(jī)組成。A／D轉(zhuǎn)換卡與計(jì)算機(jī)以插槽形式相聯(lián)接。由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳來(lái)的信號(hào)，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算分析處理后，以數(shù)據(jù)列表、立體框圖和分部件的形式顯示在CRT上，供運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)視，指導(dǎo)運(yùn)行。
該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)選用有多個(gè)ISA插槽常規(guī)配置的研華工控機(jī)。1．軟件編制過(guò)程軟件編制用WINDOWS95應(yīng)用程序，用C++編制動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)來(lái)驅(qū)動(dòng)A／D卡，用VB編制程序界面。
開(kāi)機(jī)后進(jìn)入到系統(tǒng)自檢，用C++編制動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)來(lái)驅(qū)動(dòng)A／D卡，對(duì)各膨脹指示器進(jìn)行掃描，檢測(cè)各測(cè)點(diǎn)是否有電信號(hào)，能否正常采集數(shù)據(jù)，如能正常采集數(shù)據(jù)，則記錄當(dāng)前值，并設(shè)為初始值Uo；如不能正常采集數(shù)據(jù)，則列表提示哪些測(cè)點(diǎn)不正常，提示檢修或剔除該點(diǎn)。根據(jù)鍋爐啟動(dòng)升溫速度設(shè)定系統(tǒng)數(shù)據(jù)掃描頻率，一般設(shè)定1次／分鐘，掃描來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)入到計(jì)算程序。
設(shè)定長(zhǎng)度方向100-500Ω的電阻對(duì)應(yīng)0-400mm，角度0-90°對(duì)應(yīng)100-500Ω電阻。計(jì)算公式為RL=UL／IRθ=Uθ／IRz=Uz／IRo=Uo／IL=(RL-Ro)×(400-0)÷(500-100)=(UL-Uo)／IX=L×COSθY=L×SINθθ=(Rθ-Ro)×(90°-0)÷(500-100)=(Uθ／I-Uo／I)×90°÷400Z=(Rz-Ro)×(400-0)÷(500-100)=(Uz-Uo)／I其中X、Y、Z分別是X、Y、Z方向的的膨脹位移值，RL、UL是L方向的電阻和電壓值，Rz、Uz是Z方向的電阻和電壓值；Rθ、Uθ是角度θ的電阻和電壓值；Ro、Uo是初始電阻和電壓值；I是電流值，設(shè)定為5A；θ是旋轉(zhuǎn)角度。
經(jīng)過(guò)計(jì)算后的數(shù)據(jù)自動(dòng)存于硬盤(pán)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，并在顯示器上的各功能模塊中顯示。2．系統(tǒng)功能模塊界面系統(tǒng)開(kāi)機(jī)后進(jìn)入到圖7～12的系統(tǒng)主要顯示界面。圖7中是主界面圖(自動(dòng)記錄各膨脹指示器的初始數(shù)值，檢測(cè)各測(cè)點(diǎn)是否正常。)圖8是各功能塊界面圖9是數(shù)值表(將各部件的膨脹位移量顯示，并按日期記錄下來(lái)，做為歷史數(shù)據(jù)管理。)圖10是在鍋爐立體圖的位置上以數(shù)字形式顯示膨脹量變化情況，隨機(jī)顯示。圖11、12是顯示各部件的膨脹情況顯示圖冷態(tài)的原始位置，用綠色；當(dāng)前膨脹到的位置，用紅色。
權(quán)利要求
1．一種鍋爐膨脹監(jiān)測(cè)顯示管理系統(tǒng)，它由三維膨脹位移傳感指示器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)三部分組成；該系統(tǒng)用三維膨脹位移傳感指示器，將鍋爐部件的三維膨脹位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集后，輸入到計(jì)算機(jī)中，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析處理，以圖表和模擬圖的形式顯示在主控室的CRT上，清晰直觀，方便運(yùn)行人員實(shí)時(shí)地了解鍋爐設(shè)備的膨脹情況。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐膨脹監(jiān)測(cè)顯示管理系統(tǒng)，其特征在于，其中的三維膨脹位移傳感指示器，可測(cè)量鍋爐部件三維膨脹位移量，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐膨脹監(jiān)測(cè)顯示管理系統(tǒng)，選用1～24安培級(jí)恒流電源給多圈電位器送電，選用伏特級(jí)電壓輸出，一方面可長(zhǎng)距離輸送，另一方面也可抗電磁波的干擾。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的鍋爐膨脹監(jiān)測(cè)顯示管理系統(tǒng)，其特征在于，以鍋爐立體框圖和分部件模擬圖的形式作為該系統(tǒng)的主要界面圖。
全文摘要
一種鍋爐膨脹監(jiān)測(cè)顯示管理系統(tǒng),能實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)鍋爐重要部位膨脹量。該系統(tǒng)由三維膨脹位移傳感指示器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)三部分組成。該系統(tǒng)用膨脹位移傳感指示器,將鍋爐部件的三維膨脹位移量轉(zhuǎn)換成電信號(hào),通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集后,輸入到計(jì)算機(jī)中,經(jīng)過(guò)計(jì)算分析處理,以圖表和模擬圖的形式顯示在主控室的CRT上,清晰直觀,方便運(yùn)行人員實(shí)時(shí)地了解鍋爐設(shè)備的膨脹情況。減輕運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度,降低了危險(xiǎn)性,提高火電機(jī)組的運(yùn)行水平。
文檔編號(hào)F22B37/00GK1290833SQ0013024
公開(kāi)日2001年4月11日 申請(qǐng)日期2000年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月1日
發(fā)明者張憲國(guó), 羅偉光, 歐陽(yáng)米奇, 劉建文, 沈堅(jiān)勇, 杜云華 申請(qǐng)人:張憲國(guó)