專利名稱：主蒸汽管道防爆破在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種報(bào)警裝置，特別涉及一種用于主蒸汽管道防爆破的在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。
高溫蒸汽管道的蠕變變形是反映管道運(yùn)行安全狀況的主要參量之一，國(guó)內(nèi)外電站運(yùn)行規(guī)范規(guī)定必須對(duì)管道的形變(周向形變，俗稱脹粗)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，達(dá)到既能充分長(zhǎng)時(shí)間地利用管道，又確保它的安全性的目的。
現(xiàn)有方法是在停運(yùn)時(shí)撥掉保溫材料直接用外徑卡尺等器具測(cè)定，其不足之處在于(1)人為誤差大；(2)增加了檢修工作量，甚至影響可用率；(3)由于測(cè)量的人為誤差和時(shí)間間隔大，數(shù)據(jù)不易管理；更不可能隨時(shí)掌握運(yùn)行中管系的蠕脹情況，而管道的爆破(破裂)正是在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的。
國(guó)外新近研制的用電容式高溫應(yīng)變計(jì)測(cè)量管道的局部形變的裝置，也只能對(duì)某一小范圍(20mm內(nèi))進(jìn)行監(jiān)測(cè)。且該設(shè)備的主要缺點(diǎn)是(1)高溫應(yīng)變計(jì)的壽命很有限，且應(yīng)變計(jì)材料本身也在老化，其特性隨時(shí)間變化；(2)零點(diǎn)漂移始終消除不了，即使裝補(bǔ)償片(或稱比較片)也不能保證工作片與補(bǔ)償片的零點(diǎn)漂移是相同的，亦即片與片之間有一定的分散性；(3)只能測(cè)量很小范圍的形變，不易捕捉某些截面的整體脹粗信息；(4)目前還缺乏長(zhǎng)期使用經(jīng)驗(yàn)；(5)必須對(duì)專業(yè)人員做專門培訓(xùn)后才能使用，因而不利于在電廠中普遍推廣。
本實(shí)用新型的目的在于提出一種能在高溫下長(zhǎng)期、連續(xù)、可靠地傳感管道周向形變(該形變與管道是否安全、有多長(zhǎng)壽命等關(guān)鍵信息有直接的聯(lián)系)的一次傳感器和與這種傳感器配套的二次顯示儀器構(gòu)成的在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。
用這套在線監(jiān)測(cè)裝置在運(yùn)行中可隨時(shí)掌握管道的形變狀況(即形變和形變速度)，并在發(fā)現(xiàn)管道的形變達(dá)到安全允許值(即蠕變量或蠕變速度的安全限定值)時(shí)，發(fā)出聲光形式的報(bào)警信號(hào)。使操作人員采取相應(yīng)的措施，或按照監(jiān)測(cè)結(jié)果安排檢修、換管等工作以避免毀壞性的嚴(yán)性事故發(fā)生，同時(shí)又充分利用管道的有效壽命。
這就為高溫管道的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了一套切實(shí)可行的監(jiān)測(cè)量技術(shù)裝備。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖2是柵格位置接觸頭1的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖3是滑動(dòng)塊4的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖4是位移計(jì)量柵格塊5的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖5是活動(dòng)式位移傳遞桿2的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖6是固定式位移傳遞桿3的結(jié)構(gòu)原理圖。
圖7是顯示與報(bào)警單元9的電路原理圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)說(shuō)明參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型包括一活動(dòng)式位移傳遞桿2，活動(dòng)式位移傳遞桿2上面配置一柵格位置接觸頭1；活動(dòng)式位移傳遞桿2的一端與一只滑動(dòng)塊4相連接，另一端插入固定式位移傳遞桿3的導(dǎo)軌槽內(nèi)，兩者之間可自由滑動(dòng)。固定式位移傳遞桿3的上導(dǎo)軌槽底面上鑲嵌一位移計(jì)量柵格塊5，固定式位移傳遞桿3的一端固定在另一個(gè)滑動(dòng)塊4上；兩滑動(dòng)塊4之間通過(guò)圍帶7連接在一起，提供一個(gè)相對(duì)不變的位移基準(zhǔn)。兩滑動(dòng)塊4由箍緊彈簧6箍緊，形成一閉合環(huán)，將整個(gè)監(jiān)測(cè)裝置固定在被測(cè)管道上，且彈簧6隨管道的脹粗和收縮而伸長(zhǎng)和縮短，將被測(cè)管道的周長(zhǎng)變化轉(zhuǎn)化為兩滑動(dòng)塊4之間的彈簧長(zhǎng)度變化。這種變化由兩個(gè)滑動(dòng)塊4分別帶動(dòng)固定在它們上面的活動(dòng)式位移傳遞桿2沿著固定式位移傳遞桿3的導(dǎo)軌滑動(dòng)，使固定在活動(dòng)式位移傳遞桿2上的柵格位置接觸頭1沿著位移計(jì)量柵格塊5上的柵格絲相對(duì)滑動(dòng)，檢測(cè)到不同的位置信號(hào)。
柵格位置接觸頭1的觸點(diǎn)10輸出的信號(hào)作為電路的一極，位移計(jì)量柵格塊5上的柵格絲作為電路的另一極，分別經(jīng)傳輸電纜8與顯示與報(bào)警電路9的輸入接口相連接。
周向位移的一次傳感器中，圍帶7和箍緊彈簧6通過(guò)滑動(dòng)塊4連接起來(lái)，形成一個(gè)緊密地圍住管道外壁的閉合環(huán)，圍帶7和滑動(dòng)塊4在溫度不變時(shí)為“線尺寸不變?cè)?，因此，若管道周長(zhǎng)增加，就使彈簧6拉長(zhǎng)。于是滑動(dòng)塊4將沿著管道外壁作相對(duì)滑動(dòng)。兩個(gè)滑動(dòng)塊4之間的間距增大。這個(gè)滑動(dòng)塊間距的增大值就是管道周長(zhǎng)的增加值。
在一個(gè)滑動(dòng)塊4上固定的固定式位移傳遞桿3安在管道上并與管道橫截面圓呈同心圓的方位。在另一滑動(dòng)塊4上，以活動(dòng)連接的方式裝上活動(dòng)式位移傳遞桿2。活動(dòng)式位移傳遞桿2可以以固定式位移傳遞桿3為導(dǎo)軌，沿著它滑動(dòng)。這樣，前述由于管道周長(zhǎng)增加而引起的滑動(dòng)塊4之間間距的增加，轉(zhuǎn)變成了兩個(gè)位移傳遞桿間的相地位移。
為了在高溫下以高的抗干擾能力長(zhǎng)期連續(xù)地將反映管道周長(zhǎng)變化的傳遞桿之間的相對(duì)位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸出去。專門研制了高溫位移計(jì)量柵格塊5和柵格位置接觸頭1。位移計(jì)量柵格塊5牢固地鑲嵌在固定式位移傳遞桿3上。在它上面按一定間距布置著導(dǎo)電的位置柵線。柵格位置接觸頭1固定在活動(dòng)式位移傳遞桿2的前端，通過(guò)自身彈力的作用與位移計(jì)量柵格塊5上的導(dǎo)電位置柵線緊密地接觸，形成導(dǎo)電通路。當(dāng)管道周長(zhǎng)變化時(shí)，接觸頭1與不同位置的柵線接觸，于是通過(guò)判斷某一柵線是否導(dǎo)通，就能確定接觸頭1和柵線的相對(duì)位置及這種相對(duì)位置的變化－－位移。
至此，便實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道周長(zhǎng)變化的傳感及非電量(位移，長(zhǎng)度量)－－電量的轉(zhuǎn)換。
上述這樣一個(gè)代表管道周長(zhǎng)變化的電信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸電纜8送到顯示與報(bào)警電路9中。顯示與報(bào)警電路9接收這個(gè)信號(hào)經(jīng)識(shí)別、比較后打開(kāi)顯示與報(bào)警儀表9中的報(bào)警電路，并點(diǎn)亮顯示與報(bào)警儀表表盤上相應(yīng)于位置信號(hào)的綠色指示燈。管道周長(zhǎng)變化時(shí)，儀表上的綠色指示燈依次被點(diǎn)亮，就指示出相對(duì)于原來(lái)基準(zhǔn)位置的不同的新的位置。新位置和基準(zhǔn)位置的間距即為位移。
顯示與報(bào)警電路9中的報(bào)警予置電路按被測(cè)管道的許用極限脹粗量設(shè)置了允許被點(diǎn)亮的綠燈的最大個(gè)數(shù)(在表盤上用另一排紅色指示燈顯示)。管道在脹粗過(guò)程中，脹粗量達(dá)到許用極限時(shí)，被點(diǎn)亮的綠燈數(shù)也正好與所設(shè)定的允許點(diǎn)亮的綠燈最大個(gè)數(shù)相同，這時(shí)，顯示與報(bào)警電路9中的報(bào)警電路被打開(kāi)，發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。
參照?qǐng)D2，柵格位置接觸頭1由接觸頭10、彈性桿11和固定端12三部分組成。由固定端12與活動(dòng)式位移傳遞桿2相連接；接觸頭10經(jīng)彈性桿11與固定端12相連，在彈性桿11的彈力作用下始終與位移計(jì)量柵格塊5上的柵線緊密接觸，并沿柵線相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)接觸到不同的柵線時(shí)測(cè)量出不同的管道脹粗、收縮值。
參照?qǐng)D3，滑動(dòng)塊4分別與圍帶7的兩端相連，同時(shí)又與箍緊彈簧6相連，構(gòu)成一閉合環(huán)?；瑒?dòng)塊4與圍帶7一起形成一個(gè)基準(zhǔn)長(zhǎng)度，使被測(cè)管道的周長(zhǎng)變化被傳遞而集中到箍緊彈簧6所在的弧段上。這樣被測(cè)管道的周長(zhǎng)變化就轉(zhuǎn)化為箍緊彈簧6的伸縮變化。在箍緊彈簧6所在的弧段上，滑動(dòng)塊4分別與固定式位移傳遞桿3和活動(dòng)式位移傳遞桿2相連。
參照?qǐng)D4，該位移計(jì)量柵格塊5由固定柵格線用的陶瓷片和被固定在這一陶瓷片中的柵格式導(dǎo)電線組成。這一位移計(jì)量柵格塊5鑲嵌于固定式位移傳遞桿3的上導(dǎo)軌槽底部，隨固定式位移傳遞桿3一起運(yùn)動(dòng)。當(dāng)被測(cè)管道的周長(zhǎng)變化達(dá)到一個(gè)柵格間距時(shí)，柵格位置接觸頭1滑過(guò)一根柵線。這個(gè)信號(hào)經(jīng)顯示與報(bào)警電路9處理后在儀器表盤上順次改變一個(gè)點(diǎn)亮的綠色指示燈，指示出被測(cè)管道的周長(zhǎng)脹縮量。
參照?qǐng)D5，活動(dòng)式位移傳遞桿2由上叉、下叉和活動(dòng)連接孔組成。上叉上固定了柵格位置接觸頭1，并帶動(dòng)這個(gè)柵格位置接觸頭1沿著位移計(jì)量柵格塊5滑動(dòng)?；顒?dòng)式位移傳遞桿2通過(guò)連接孔與一滑動(dòng)塊4成活動(dòng)連接。下叉沿著固定式位移傳遞桿3的下導(dǎo)軌槽相對(duì)滑動(dòng)，起導(dǎo)向的作用。
參照?qǐng)D6，固定式位移傳遞桿3由上導(dǎo)軌槽、下導(dǎo)軌槽和內(nèi)空槽組成。上導(dǎo)軌槽底部鑲嵌一位移計(jì)量柵格塊5，位移計(jì)量柵格塊5上的柵格絲引出線經(jīng)過(guò)內(nèi)空槽穿過(guò)一只滑動(dòng)塊引出。柵格絲的引出線和來(lái)自柵格位置接觸頭1的引線一起形成位移測(cè)量部分的輸出接口。固定式位移傳遞桿3的下導(dǎo)軌槽有導(dǎo)向的作用。該固定式位移傳遞桿3固定在穿引引出線的那只滑動(dòng)塊4上。
參照?qǐng)D7，顯示與報(bào)警儀的電路9由信號(hào)接收電路13、位置記錄電路14、脈沖產(chǎn)生電路15、報(bào)警予置電路16、小于等于位置顯示電路17、光報(bào)警電路18、聲報(bào)警電路19、報(bào)警予置顯示電路20和信號(hào)產(chǎn)生電路21九部分組成。
由一塊運(yùn)算放大器LM358和若干電阻電容組成的位置識(shí)別信號(hào)產(chǎn)生電路單元21發(fā)出一矩形波信號(hào)給柵格位置接觸頭1。當(dāng)接觸頭1的觸點(diǎn)10接通位移計(jì)量柵格塊5上的某一柵線時(shí)，這個(gè)矩形波信號(hào)經(jīng)過(guò)這根接通的柵線并沿其引出線送回到顯示與報(bào)警儀9的信號(hào)接收電路13的入口，信號(hào)接收電路13是由n個(gè)(例如24個(gè))接地電阻Rn分別并聯(lián)在n路信號(hào)線上構(gòu)成的，它將接收到的信號(hào)經(jīng)過(guò)變換后分兩路分別送到位置記錄電路14和脈沖產(chǎn)生電路15。脈沖產(chǎn)生電路15是由3塊74LS27和兩塊74LS08組成的24端輸入或非門組件和由74LS04、74LS02及若干電阻電容組成的單脈沖發(fā)生器串聯(lián)而成。位置記錄電路14由4塊74LS04和3塊74LS273串聯(lián)。即由4塊74LS04包含的24個(gè)非門分別與由3塊74LS273包含的24個(gè)D型觸發(fā)器串聯(lián)而成。脈沖產(chǎn)生電路15接收到由任意柵線傳來(lái)的信號(hào)后，發(fā)出一脈沖信號(hào)給位置記錄電路14中的D型觸發(fā)器，D型觸發(fā)器將反向的各路柵線電壓信號(hào)寄存起來(lái)。位置記錄電路14記錄的信號(hào)再分兩路分別進(jìn)入小于等于位置顯示電路17和報(bào)警預(yù)置電路16。小于等于位置顯示電路17由包含在6塊74LS08的24個(gè)兩輸入端與門和24個(gè)電阻Rn3、24個(gè)發(fā)光管BTn2串聯(lián)后接5V電源，24個(gè)與門的一輸入端分別接位置記錄電路14，另一輸入端接后一與門的輸出端，即接路數(shù)號(hào)大一號(hào)的與門的輸入端。小于等于位置顯示電路17根據(jù)位置記錄電路14的輸出信號(hào)進(jìn)行比較，識(shí)別，并點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)于被觸通的柵線及其前面的所有綠色發(fā)光二極管顯示出所在的位置。報(bào)警預(yù)置電路16由包含24個(gè)2輸入端或非門的6塊74LS02和由3塊74LS27、2塊74LS08組合成的24輸入端或非門組件串接而成。2輸入端或非門的一輸入端接位置記錄電路14，另一輸入端接一接地開(kāi)關(guān)Kn。報(bào)警預(yù)置電路16接照被測(cè)量管道的允許脹粗界限值設(shè)定最大允許被點(diǎn)亮的綠色指示燈個(gè)數(shù)。這個(gè)設(shè)定值由報(bào)警預(yù)置顯示電路20顯示出來(lái)。報(bào)警預(yù)置顯示電路20由接＋5V電源的發(fā)光管BTn1和限流電阻Rn2串聯(lián)后分別并聯(lián)在報(bào)警預(yù)置電路16的接地開(kāi)關(guān)Kn上組成的。報(bào)警預(yù)置電路16將這個(gè)設(shè)定信號(hào)與位置記錄電路14的輸出信號(hào)隨時(shí)進(jìn)行比較。當(dāng)位置記錄電路14送來(lái)的信號(hào)(即被點(diǎn)亮的綠燈數(shù))達(dá)到由報(bào)警預(yù)置顯示電路20所顯示的許用值(即最大允許點(diǎn)亮的綠燈個(gè)數(shù))時(shí)，該報(bào)警預(yù)置電路16同時(shí)發(fā)出信號(hào)分別送入聲報(bào)警電路19和光報(bào)警電路18。聲報(bào)警電路19是由一接＋5V電源的揚(yáng)聲器Y和限流電阻R7串聯(lián)后串接在報(bào)警預(yù)置電路16上，光報(bào)警電路18是由接＋5V電源的發(fā)光管BT和限流電阻R6串聯(lián)后串接在報(bào)警預(yù)置電路16上，聲報(bào)警電路19和光報(bào)警電路18則接照各自接收到的指令發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)。
本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)1、運(yùn)行過(guò)程中可以連續(xù)監(jiān)測(cè)，使長(zhǎng)期以來(lái)運(yùn)行中不能測(cè)定的蠕變脹粗信息隨時(shí)顯示在操作者面前；2、由于采用了陶瓷片這種柵格式位移傳感器，不再有零點(diǎn)漂移的現(xiàn)象出現(xiàn)，從而使顯示結(jié)果穩(wěn)定、準(zhǔn)確；3、大小修等起停，儀器自動(dòng)跟蹤管道熱脹、冷縮的變化，不需要再打開(kāi)保溫去測(cè)量管道周長(zhǎng)的變化；4、由于啟停和運(yùn)行全過(guò)程中不需要人為干與，因而避免了人為誤差；5、所指示的周長(zhǎng)變化量與現(xiàn)有規(guī)范要求監(jiān)督的量是一致的，因而便于推廣應(yīng)用；6、運(yùn)行人員只要按說(shuō)明書，觀察記錄指示儀表并做簡(jiǎn)單處理就能有效地防止高溫高壓管道的爆破。無(wú)需對(duì)運(yùn)行人員做長(zhǎng)時(shí)間專業(yè)化培訓(xùn)，操作簡(jiǎn)單，使用方便，為電站在線實(shí)施金屬監(jiān)督規(guī)程提供了一套行之有效的設(shè)備；7、由于提高了管道運(yùn)行的安全性；延長(zhǎng)了超期服役機(jī)組管道的使用壽命；并且省去了停機(jī)時(shí)打開(kāi)保溫測(cè)量周長(zhǎng)變化的工作，因而縮短了檢修停爐時(shí)間，提高了機(jī)組可用率，有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
實(shí)施例本實(shí)用新型已在現(xiàn)場(chǎng)試用。試用的構(gòu)件尺寸與工作條件如下最長(zhǎng)試用時(shí)間18000小時(shí)被測(cè)管道外徑φ133－φ359mm被測(cè)管道內(nèi)壓9.8－14.0MPa被測(cè)管道的工作溫度510－540℃實(shí)施結(jié)果1、已監(jiān)測(cè)到起動(dòng)和停機(jī)過(guò)程中主蒸汽管道的脹粗和收縮周長(zhǎng)變化；2、已監(jiān)測(cè)到由蠕變引起的周長(zhǎng)變化；3、本實(shí)用新型裝置的分辨能力已優(yōu)于0.3mm；4、本實(shí)用新型在現(xiàn)場(chǎng)試用過(guò)程中一直沒(méi)有任何誤動(dòng)作、誤記錄、誤顯示和誤報(bào)警。使用方便，監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠。
權(quán)利要求1.主蒸汽管道防爆破在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，其特征在于包括一活動(dòng)式位移傳遞桿(2)，傳遞桿(2)上配置一柵格位置接觸頭(1)，傳遞桿(2)的一端與一只滑動(dòng)塊(4)相連接，另一端插在固定式傳遞桿(3)的導(dǎo)軌槽內(nèi)，傳遞桿(3)的上導(dǎo)軌槽底面上鑲嵌一位移計(jì)量柵格塊(5)，傳遞桿(3)的一端固定在另一滑動(dòng)塊(4)上，兩滑動(dòng)塊(4)通過(guò)圍帶(7)連接在一起，并由彈簧(6)箍緊，接觸頭(1)的觸點(diǎn)端作為電路的一極，位移計(jì)量柵格塊(5)的柵格絲的引出線作為電路的另一極通過(guò)傳輸電纜(8)與顯示與報(bào)警電路(9)的輸入接口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的報(bào)警裝置，其特征在于所說(shuō)的顯示與報(bào)警電路(9)包括一矩形波發(fā)生器(21)、信號(hào)接收電路(13)，由矩形波發(fā)生器(21)的信號(hào)輸出端與柵格位置接觸頭(1)經(jīng)傳輸電纜(8)相連接，信號(hào)接收電路(13)接受來(lái)自位移計(jì)量柵格塊(5)的信號(hào)，并把這個(gè)信號(hào)分別輸送到位置記錄電路(14)和脈沖發(fā)生電路(15)的輸入端，位置記錄電路(14)的輸出端分別與報(bào)警予置電路(16)和小于等于位置顯示電路(17)的輸入端相連，小于等于位置顯示電路(17)的輸出端分別與光報(bào)警電路(18)、聲報(bào)警電路(19)的輸入端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的報(bào)警裝置，其特征在于所說(shuō)的位移計(jì)量格塊(5)由固定導(dǎo)電柵格絲用的陶瓷片和固定在這一陶瓷片中的柵絡(luò)絲組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的報(bào)警裝置，其特征在于所說(shuō)的柵格位置接觸頭(1)由接觸頭(10)及與之連接的彈性桿(11)和固定端(12)組成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種通過(guò)監(jiān)測(cè)管道形變來(lái)實(shí)現(xiàn)防止主蒸汽管道爆破，達(dá)到既保證安全，又能充分長(zhǎng)時(shí)間地使用管道的目的的在線監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置，它由一位移傳感器及與之連接的位移顯示與報(bào)警電路組成。位移傳感器將管道的周長(zhǎng)變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳遞給位移顯示與報(bào)警電路，經(jīng)其識(shí)別后顯示出被測(cè)管道的周長(zhǎng)變化，并在周長(zhǎng)變化到允許極限時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，具有在線連續(xù)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)高溫管道周長(zhǎng)變化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、監(jiān)測(cè)可靠、使用方便、性能穩(wěn)定、無(wú)零點(diǎn)漂移的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B7/02GK2169884SQ9224358
公開(kāi)日1994年6月22日 申請(qǐng)日期1992年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月8日
發(fā)明者李自力, 秦光偉, 陳奕, 李余德 申請(qǐng)人:能源部西安熱工研究所