專利名稱：鍋爐膨脹監(jiān)測顯示管理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鍋爐運行參數(shù)測量裝置，更準確地說，涉及一種鍋爐設備膨脹量的測量裝置。
鍋爐是由各種復雜的管系和鋼結構組成的整體，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)運行時，冷態(tài)安裝協(xié)調(diào)的鍋爐要膨脹變形，由于爐內(nèi)受熱面的結構和熱負荷不同，汽水管道、煙風管道、煤粉管道結構及內(nèi)部工質(zhì)熱力參數(shù)不同，爐內(nèi)外固定結構和連接方式等多種多樣，因此各個部位的膨脹值和方向也是多樣的。如何協(xié)調(diào)這些膨脹的相互關系，是保證鍋爐部件自由膨脹，不受損傷，以及鍋爐熱態(tài)運行時安全性和嚴密性的關鍵。
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。目前國內(nèi)外鍋爐的膨脹指示器都是機械式的，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有坐標網(wǎng)格的鐵板上指示膨脹量，只能指示二維方向，精度低不準確，損壞不易察覺，不利于及時檢修。鍋爐上膨脹指示器安裝位置分散，工作條件惡劣，運行人員觀察時須上下奔波，很不方便，且很危險，這樣就要求有在集控室就能觀察鍋爐關鍵部位膨脹情況的設備。
本發(fā)明的目的是提供一種能實時遠程監(jiān)測鍋爐重要部位膨脹量的監(jiān)測管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可將鍋爐部件現(xiàn)場的膨脹位移量直觀地反映在控制室內(nèi)，供運行人員隨時查看，形象直觀，運行人員也不必再去鍋爐現(xiàn)場觀察鍋爐部件膨脹情況，免除運行人員為觀察鍋爐的膨脹而上下奔波，減輕運行人員的工作強度，降低了危險性，提高了火電機組的運行水平。
為達到上述目的，本發(fā)明由將膨脹位移轉為電信號的三維膨脹位移傳感指示器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機組成。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換成電信號，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集后，輸入到計算機中，經(jīng)過計算分析處理，以圖表和模擬圖的形式顯示在主控室的CRT上。清晰直觀，極大地方便了運行人員實時地了解鍋爐的膨脹情況。
該系統(tǒng)有鍋爐各部位正常啟動和停爐時的膨脹量與理論膨脹量對比圖，供運行人員將現(xiàn)有狀態(tài)下的鍋爐膨脹量與正常值進行比較，并可接入到鍋爐設備的自動控制系統(tǒng)，及時調(diào)節(jié)燃燒，控制升降溫速度。該系統(tǒng)可提供某一時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，尋找最佳運行調(diào)節(jié)方式。
下面結合附圖對本發(fā)明的最佳實施例，配300MW機組鍋爐的膨脹監(jiān)測顯示管理系統(tǒng)進行詳細說明。


圖1是鍋爐膨脹監(jiān)測顯示管理系統(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視4是位移轉換器主視5是位移轉換器俯視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部分是計算機處理系統(tǒng)。根據(jù)設計，300MW機組鍋爐有32個部件需進行膨脹量監(jiān)測，需配置32臺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轉變成電壓信號，經(jīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉換為數(shù)字信號傳輸給計算機，經(jīng)計算機處理后直接顯示在控制室的監(jiān)視器上，供運行人員監(jiān)測。(一)、三維膨脹位移傳感指示器該傳感指示器結構如圖2、圖3所示，主要由指針1接線合2殼體3多圈電位器4位移轉換器5和導軌6組成。鍋爐設備的現(xiàn)場工作條件非常惡劣，灰塵污染嚴重、噪音高，各種電磁波干擾也非常嚴重。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，電阻兩端的電壓隨電阻的變化而變化。因為三維膨脹位移傳感指示器安裝位置灰塵很嚴重，本發(fā)明利用密封性能很好的多圈電位器，將轉輪與多圈電位器相連接，轉輪轉動帶動多圈電位器轉動，電阻發(fā)生變化。轉輪的轉動又轉化為位移長度，這樣位移長度就與電阻建立了對應關系。選用安培級恒流電源給多圈電位器送電，通過測量電位器兩端的電壓，就可換算出位移長度。選用伏特級電壓輸出，一方面可長距離輸送，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焊接在鍋爐部件上的指針1帶動位移轉換器5沿導軌6移動，位移轉換器測出沿導軌移動的距離L，導軌同時沿著軸旋轉，帶動多圈電位器轉動，可測出導軌轉動的角度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與導軌6相互垂直，指針在帶動位移轉換器移動的同時，又與位移轉換器有相對運動，帶動位移轉換器中的轉輪轉動，測出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三個方向。
位移轉換器5結構如圖4、圖5所示，主要由轉輪7支撐架8和多圈電位器4組成。固定在支撐架上的轉輪，在指針的帶動下沿導軌6滾動，轉輪軸帶動多圈電位器4轉動，電阻隨著轉輪的轉動而變化。這樣指針X、Y、Z三個方向的移動轉換為電阻量的變化。
利用恒流電源通過數(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送出去加以測量，這樣三個位移量就轉化為可測量的電信號(v)，再傳輸給數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
該傳感指示器同時可在就地指示出鍋爐部件的膨脹位移較大的兩個方向的位移量，保留了傳統(tǒng)機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處膨脹量測量，因是三維方向膨脹，每處有三個方向的電壓信號，共有96個電壓信號需要進行A／D轉換。因此該系統(tǒng)由3塊32通道A／D轉換卡、恒流電源、6芯電纜組成。由6芯電纜將多個三維膨脹位移傳感指示器與A／D轉換卡和恒流電源并聯(lián)起來組成閉環(huán)系統(tǒng)。恒流電源設定輸出為5A的直流電，A／D轉換卡定期掃描膨脹傳感指示器傳來的電壓信號，A／D轉換后傳輸給膨脹計算分析顯示系統(tǒng)。(三)、膨脹量計算分析系統(tǒng)該系統(tǒng)由計算機、CRT、打印機組成。A／D轉換卡與計算機以插槽形式相聯(lián)接。由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳來的信號，經(jīng)計算機計算分析處理后，以數(shù)據(jù)列表、立體框圖和分部件的形式顯示在CRT上，供運行人員實時監(jiān)視，指導運行。
該系統(tǒng)的計算機選用有多個ISA插槽常規(guī)配置的研華工控機。1．軟件編制過程軟件編制用WINDOWS95應用程序，用C++編制動態(tài)鏈接庫來驅(qū)動A／D卡，用VB編制程序界面。
開機后進入到系統(tǒng)自檢，用C++編制動態(tài)鏈接庫來驅(qū)動A／D卡，對各膨脹指示器進行掃描，檢測各測點是否有電信號，能否正常采集數(shù)據(jù)，如能正常采集數(shù)據(jù)，則記錄當前值，并設為初始值Uo；如不能正常采集數(shù)據(jù)，則列表提示哪些測點不正常，提示檢修或剔除該點。根據(jù)鍋爐啟動升溫速度設定系統(tǒng)數(shù)據(jù)掃描頻率，一般設定1次／分鐘，掃描來的數(shù)據(jù)進入到計算程序。
設定長度方向100-500Ω的電阻對應0-400mm，角度0-90°對應100-500Ω電阻。計算公式為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，設定為5A；θ是旋轉角度。
經(jīng)過計算后的數(shù)據(jù)自動存于硬盤的數(shù)據(jù)庫中，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)開機后進入到圖7～12的系統(tǒng)主要顯示界面。圖7中是主界面圖(自動記錄各膨脹指示器的初始數(shù)值，檢測各測點是否正常。)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，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；當前膨脹到的位置，用紅色。
權利要求
1．一種鍋爐膨脹監(jiān)測顯示管理系統(tǒng)，它由三維膨脹位移傳感指示器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機處理系統(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換成電信號，通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集后，輸入到計算機中，經(jīng)過計算分析處理，以圖表和模擬圖的形式顯示在主控室的CRT上，清晰直觀，方便運行人員實時地了解鍋爐設備的膨脹情況。
2．根據(jù)權利要求1所述的鍋爐膨脹監(jiān)測顯示管理系統(tǒng)，其特征在于，其中的三維膨脹位移傳感指示器，可測量鍋爐部件三維膨脹位移量，并轉化為電信號輸出。
3．根據(jù)權利要求1所述的鍋爐膨脹監(jiān)測顯示管理系統(tǒng)，選用1～24安培級恒流電源給多圈電位器送電，選用伏特級電壓輸出，一方面可長距離輸送，另一方面也可抗電磁波的干擾。
4．根據(jù)權利要求1所述的鍋爐膨脹監(jiān)測顯示管理系統(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)測顯示管理系統(tǒng),能實時遠程監(jiān)測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)、計算機處理系統(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換成電信號,通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集后,輸入到計算機中,經(jīng)過計算分析處理,以圖表和模擬圖的形式顯示在主控室的CRT上,清晰直觀,方便運行人員實時地了解鍋爐設備的膨脹情況。減輕運行人員的工作強度,降低了危險性,提高火電機組的運行水平。
文檔編號F22B37/00GK1290833SQ0013024
公開日2001年4月11日 申請日期2000年11月1日 優(yōu)先權日2000年11月1日
發(fā)明者張憲國, 羅偉光, 歐陽米奇, 劉建文, 沈堅勇, 杜云華 申請人:張憲國