本發(fā)明涉及電力電氣領域，特別涉及一種用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置。
背景技術(shù)：
與燃煤火力發(fā)電相比，燃氣發(fā)電具有能源轉(zhuǎn)換效率高、污染物排放少、啟停迅速、運行靈活等特點。近年來，我國燃氣發(fā)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，為優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、促進節(jié)能減排、緩解電力供需矛盾、確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定發(fā)揮了重要作用。近年燃氣發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中，發(fā)生了多起因燃氣管道保護閥異常關閉而造成廠內(nèi)發(fā)電機組設備空負荷運轉(zhuǎn)而損壞的事故案例，給電廠造成數(shù)百萬甚至上千萬元的巨大經(jīng)濟損失。
通過網(wǎng)上搜索，目前還沒有搜到與本發(fā)明相關或類似的產(chǎn)品與技術(shù)文章。本
技術(shù)實現(xiàn)要素：
能夠?qū)θ細獍l(fā)電廠的燃氣管道閥井保護閥開/關進行實時監(jiān)測，并及時將保護閥異常動作信號發(fā)送到發(fā)電廠內(nèi)的DCS公用控制系統(tǒng)，DCS公用控制系統(tǒng)利用接收到的保護閥異常動作信號對發(fā)電機組設備在第一時間進行控制操作，能夠有效避免廠內(nèi)發(fā)電機組設備空負荷運轉(zhuǎn)而損壞的事故發(fā)生。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于解決上述問題，提供一種能夠?qū)Πl(fā)電廠保護閥異常動作進行及時有效監(jiān)測的設備。
為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置，其特征在于，包括前端閥門信號采集設備、后臺服務器和DCS控制系統(tǒng)；
所述前端閥門信號采集設備包括至少兩個閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器、中央數(shù)據(jù)處理模塊、4G無線通信傳輸模塊和太陽能供電模塊；其中至少一個所述閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器用于監(jiān)測保護閥門的“開”狀態(tài)，至少一個所述閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器用于監(jiān)測保護閥門的“關”狀態(tài)；
所述前端閥門信號采集設備以預定時間通過4G無線網(wǎng)絡向后臺服務器發(fā)送當前閥門狀態(tài)信號，所述后臺服務器收到此信息后會同時分別向所述前端閥門信號采集設備發(fā)送ACK握手響應信號和向所述DCS控制系統(tǒng)發(fā)送閥門狀態(tài)信號，所述DCS控制系統(tǒng)收到此狀態(tài)型號后立即向所述后臺服務器發(fā)送ACK握手響應信號。
進一步，優(yōu)選的，所述前端閥門信號采集設備，其中央數(shù)據(jù)處理模塊CPU采用工業(yè)級ARM Cortex嵌入式技術(shù)。
進一步，優(yōu)選的，所述前端閥門信號采集設備，其外殼材質(zhì)選取銅材質(zhì)，其外殼表面采用屏蔽絕緣電鍍涂層。
進一步，優(yōu)選的，所述前端閥門信號采集設備是DC12V供電，采用“太陽能+蓄電池”的低功耗供電方式。
進一步，優(yōu)選的，所述太陽能充放電采用最大功率跟蹤控制技術(shù)，具有強充、均衡充、浮充三階段自動控制充電模式。
進一步，優(yōu)選的，所述后臺服務器采用級別告警技術(shù)：在燃氣管道閥井保護閥狀態(tài)發(fā)生變化時，根據(jù)告警信息的緊急程度不同，所述后臺服務器分別以不同告警頻率向廠內(nèi)不同級別人員發(fā)送告警信息。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及有益效果：
1、本發(fā)明提供的用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置，根據(jù)燃氣保護閥閥門結(jié)構(gòu)及開/關動作移動等特點設計、研發(fā)，具有實用性強、免維護、應用簡單、智能化等特點，能夠?qū)﹄姀S保護閥閥門開關狀態(tài)的異常變化進行全天候?qū)崟r監(jiān)測，實現(xiàn)無人值守的智能化管理。
2、本發(fā)明提供的用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置，在閥門狀態(tài)發(fā)生變化時，能夠在第一時間發(fā)出告警信息，為電廠內(nèi)DCS公用控制系統(tǒng)對發(fā)電機組設備進行相應的保護控制動作提供有效判據(jù)。
3、本發(fā)明提供的用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置，采用了冗余設計技術(shù)，在每個閥井保護閥上安裝至少2個開關狀態(tài)信號采集傳感器，至少其中一個傳感器用于監(jiān)測保護閥門的“開”狀態(tài)，至少另一個傳感器用于監(jiān)測保護閥門的“關”狀態(tài)；當保護閥門的開/狀態(tài)發(fā)生變化時，兩個傳感器的監(jiān)測信號肯定都將發(fā)生變化，雙方的變化使兩個傳感器彼此間進行了相互驗證，從而提高了提高燃氣管道保護閥開/關狀態(tài)監(jiān)測的準確度，將誤報率降低為零，滿足電廠設備工業(yè)級、高可靠性的需求。
4、本發(fā)明提供的用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置，前端閥門信號采集設備采用DC12V供電，采用太陽能+蓄電池的低功耗供電方式，在持續(xù)陰雨天情況下，設備科穩(wěn)定工作60天以上。在太陽能充放電方面，設計有先進的MPPT(最大功率跟蹤)控制技術(shù)、高低壓保護、自動恢復、溫度補償、具有強充、均衡充、浮充三階段自動控制充電模式等功能。
5、本發(fā)明提供的用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置，在燃氣電廠的投入應用，對保護發(fā)電機組設備、保證燃氣電廠持續(xù)安全生產(chǎn)具有重要意義。
附圖說明
圖1是實施例用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置模塊連接示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
實施例
參照圖1所示，一種用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置，其特征在于，包括前端閥門信號采集設備、后臺服務器和DCS控制系統(tǒng)；
所述前端閥門信號采集設備包括至少兩個閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器、中央數(shù)據(jù)處理模塊、4G無線通信傳輸模塊和太陽能供電模塊；其中至少一個所述閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器用于監(jiān)測保護閥門的“開”狀態(tài)，至少一個所述閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器用于監(jiān)測保護閥門的“關”狀態(tài)；
所述前端閥門信號采集設備以預定時間通過4G無線網(wǎng)絡向后臺服務器發(fā)送當前閥門狀態(tài)信號，所述后臺服務器收到此信息后會同時分別向所述前端閥門信號采集設備發(fā)送ACK握手響應信號和向所述DCS控制系統(tǒng)發(fā)送閥門狀態(tài)信號，所述DCS控制系統(tǒng)收到此狀態(tài)型號后立即向所述后臺服務器發(fā)送ACK握手響應信號。
需要說明的是，本實施例提供的用于監(jiān)測發(fā)電廠保護閥的裝置，采用了冗余設計技術(shù)，在每個閥井保護閥上安裝至少2個開關狀態(tài)信號采集傳感器，至少其中一個傳感器用于監(jiān)測保護閥門的“開”狀態(tài)，至少另一個傳感器用于監(jiān)測保護閥門的“關”狀態(tài)；當保護閥門的開/狀態(tài)發(fā)生變化時，兩個傳感器的監(jiān)測信號肯定都將發(fā)生變化，雙方的變化使兩個傳感器彼此間進行了相互驗證，從而提高了提高燃氣管道保護閥開/關狀態(tài)監(jiān)測的準確度，將誤報率降低為零，滿足電廠設備工業(yè)級、高可靠性的需求。
進一步，優(yōu)選的，所述前端閥門信號采集設備，其中央數(shù)據(jù)處理模塊CPU采用工業(yè)級ARM Cortex嵌入式技術(shù)。
進一步，優(yōu)選的，所述前端閥門信號采集設備，其外殼材質(zhì)選取銅材質(zhì)，其外殼表面采用屏蔽絕緣電鍍涂層。
本實施例采用工業(yè)級ARM Cortex嵌入式技術(shù)研制前端中央數(shù)據(jù)處理模塊CPU，對開關狀態(tài)監(jiān)測傳感器采集的燃氣管道保護閥狀態(tài)信號進行采集處理，然后采用4G無線傳輸技術(shù)將保護閥狀態(tài)信號發(fā)送到廠內(nèi)的后臺服務器，后臺服務器將信號發(fā)送到廠內(nèi)的DCS公用控制系統(tǒng)，DCS根據(jù)收到的信號對廠內(nèi)的發(fā)電機組設備采取相應的控制動作。
本實施例中的保護閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器，根據(jù)燃氣保護閥閥門結(jié)構(gòu)及開/關動作移動等特點量身設計，采用非接觸直接感應方式對閥門開關狀態(tài)進行實時監(jiān)測，傳感器內(nèi)部電路設計有高頻振蕩電路，能夠把閥門的移動信息和存在信息轉(zhuǎn)換為電氣信號，根據(jù)捕捉閥門移動引起的電氣信號容量變化，從而可以快速準確判斷保護閥閥門開/關狀態(tài)變化（響應頻率為0~15kHz）。
本實施例中的保護閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器，通過精選工業(yè)級元器件、對元件進行老化處理、選用高穩(wěn)定度電源；在電路設計過程中，采用補償和調(diào)制兩種手段，設計能夠抑制溫漂的線性化偏置電路（設計了偏置主體電路和抑制溫漂電流鏡）等有效措施，保證保護閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器在野外閥井惡劣環(huán)境下運行，具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和環(huán)境適應性能（工作溫度范圍-40℃~75℃)，能夠滿足發(fā)電廠設備工業(yè)級和高穩(wěn)定性的應用需求。
需要說明的是，所述前端閥門開關狀態(tài)信號采集傳感器，其外殼材質(zhì)選取銅材質(zhì)，外殼表面采用屏蔽絕緣電鍍涂層的優(yōu)點在于，其外殼材質(zhì)選取硬度適中銅材質(zhì)，適應工業(yè)現(xiàn)場扭力條件；其外殼表面采用屏蔽絕緣電鍍涂層不僅外表光滑圓潤亮澤，而且可以消除周圍環(huán)境對傳感器的干擾，最大程度提高信號采集的準確度。
進一步，在本實施例中，所述前端閥門信號采集設備是DC12V供電，采用“太陽能+蓄電池”的低功耗供電方式。
進一步，優(yōu)選的，所述太陽能充放電采用最大功率跟蹤控制技術(shù)，具有強充、均衡充、浮充三階段自動控制充電模式。
需要說明的是，本實施例前端設備是DC12V供電，采用太陽能+蓄電池的低功耗供電方式，其好處在于，在持續(xù)陰雨天情況下，設備科穩(wěn)定工作60天以上。在太陽能充放電方面，設計有先進的MPPT(最大功率跟蹤)控制技術(shù)、高低壓保護、自動恢復、溫度補償、具有強充、均衡充、浮充三階段自動控制充電模式等功能。
進一步，優(yōu)選的，在本實施例中，所述后臺服務器采用級別告警技術(shù)：在燃氣管道閥井保護閥狀態(tài)發(fā)生變化時，根據(jù)告警信息的緊急程度不同，所述后臺服務器分別以不同告警頻率向廠內(nèi)不同級別人員發(fā)送告警信息。
比如：如生產(chǎn)計劃內(nèi)的保護閥門由“關”變?yōu)椤伴_”或者“關”變?yōu)椤伴_”，為普通告警信息，僅向燃氣管道巡線維護人員和相關負責人發(fā)送，每隔20分鐘發(fā)送一次，連續(xù)發(fā)送3次；若計劃外的保護閥門由“開”變?yōu)椤瓣P”或者開/關的動作不到位，則間隔最短30秒、最長120秒（具體時間間隔可設置），不間斷向廠內(nèi)生產(chǎn)領導、負責人和管道維護人員連續(xù)發(fā)送，直至現(xiàn)場設備收到消警的反饋信息為止。
在比如，當保護閥門的開關狀態(tài)發(fā)生變化時，前端閥門信號采集設備會根據(jù)閥門狀態(tài)的變化信息采用不同級別的告警方式（計劃檢修內(nèi)閥門由開變?yōu)殛P、關變?yōu)殚_為3級橙色級別告警，計劃檢修外的閥門由關變?yōu)殚_為2級黃色級別告警，計劃檢修外的閥門由開變?yōu)殛P為1級紅色級別告警），在10ms內(nèi)分別向后臺服務器、廠內(nèi)相關人員手機發(fā)送告警信息，后臺收到前端信號采集設備發(fā)送的高進信息后會在5ms內(nèi)向DCS公用控制系統(tǒng)發(fā)送告警信息。DCS收到告警信息后，會立刻根據(jù)閥門狀態(tài)對發(fā)電機組設備進行相應的控制動作。
需要強調(diào)的是，近年燃氣發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中，發(fā)生了多起因燃氣管道保護閥異常關閉而造成廠內(nèi)發(fā)電機組設備空負荷運轉(zhuǎn)而損壞的事故案例，給電廠造成數(shù)百萬甚至上千萬元的巨大經(jīng)濟損失。
目前關于本發(fā)明的設備，一套保護閥門開關狀態(tài)信號監(jiān)測設備的生產(chǎn)制造成本約4萬左右（量產(chǎn)后，生產(chǎn)制造成本會更低），產(chǎn)品設計壽命為5年至8年，每套設備運行通信費用每月僅需要10元。一個燃氣電廠一般需要安裝最少3套、最多10套，包括施工、運行維護等成本在內(nèi)，一個電廠只需投入最多60萬的成本，即可實現(xiàn)對整個電廠所有閥井保護閥門開關狀態(tài)的實時監(jiān)測。
通過上述對比，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明具有生產(chǎn)成本低、實用性強（對任何燃氣電廠都可應用）、運行和維護成本低等優(yōu)點，以微小投入即可實現(xiàn)電廠閥井所有保護閥狀態(tài)的實時監(jiān)測，從而產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益，另外本發(fā)明在電廠的投入應用，對逐步實現(xiàn)電廠設備數(shù)字智能化管理也具有一定科技實踐意義。
上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。