專利名稱：空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測方法及系統(tǒng)，用于大型火力發(fā)電機組鍋爐的空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測上，屬于空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測技術領域。
背景技術：
空氣預熱器是大型發(fā)電機組鍋爐的重要配套設備，在空氣預熱器內部，沉積在受熱元件表面未完全燃燒的積聚物，遇到空氣進口處充足的氧氣，容易產生熱點，若該熱點慢慢擴散，便會導致受熱元件起火燃燒，形成火災，將造成嚴重的、不可挽回的損失，為了防止空氣預熱器著火，需要在空氣預熱器系統(tǒng)內安裝監(jiān)測裝置，常用的有紅外熱點探測器和熱電偶探測器，它們的探測基理只監(jiān)測空氣預熱器空氣進口處或出口處的溫度，忽視了空氣預熱器其它各處進出口的溫度波動對整個空氣預熱器溫升的影響，是用比較溫度的絕對值來判定是否有熱點產生，這些設備在安全性、可靠性和使用壽命上還存在一些問題，并且容易產生誤報警。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種能實時監(jiān)測空預器內部煙氣與空氣的溫度，減少誤報警、穩(wěn)定可靠、精確度高、維護方便的空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術方案是提供一種空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測方法及系統(tǒng)，其特征在于，采用多點溫度數據采集，可編程序控制器及觸摸屏一體化控制，計算空氣預熱器熱效值來監(jiān)測溫度，其監(jiān)測方法包括(1)在空氣預熱器內A、B側的空氣出口處按預熱器半徑大小，沿半徑方向上安裝m只專用熱電偶探針組，在空氣進口處各安裝n只專用熱電偶探針，在煙氣進口處各安裝n只專用熱電偶探針；(2)在預熱器轉動軸上安裝感應片安裝箍和接近開關；(3)合上控制柜內的空氣開關，然后再合上控制柜面板上的轉換開關，即整套裝置已上電開始運行；(4)對控制柜內溫控儀進行溫度設定；(5)來自專用熱電偶探針的毫伏信號被送入信號預處理模塊進行預處理，轉換為溫度信號，再由可編程序控制器將空氣進口處、煙氣進口處及空氣出口處的溫度進行計算，得出一組空預器的溫度效率值En；(6)轉子每轉一周，可編程序控制器將會計算出這一周的一組空氣預熱器的溫度效率平均值；(7)觸摸屏顯示器實時顯示空氣預熱器內部測點附近的溫度值、空氣預熱器溫度效率值及整個空氣預熱器空氣出口處的平均溫度；(8)當出現(xiàn)報警或斷偶現(xiàn)象時，觸摸屏將會給出報警指示。
(9)當轉子發(fā)生轉動異常時，觸摸屏將會給出報警指示。
使用這個方法所需的裝置包括2(m+2n)只專用熱電偶探針和控制柜。
所述的控制柜包括信號預處理模塊、可編程序控制器及相關軟件和觸摸屏顯示器。
溫度監(jiān)測是通過布置在空氣預熱器A、B兩側空氣出口處沿半徑方向的一排熱電偶傳感器，每支探針負責一定區(qū)域的溫度，這樣轉子旋轉后，熱電偶探測范圍就可覆蓋整個預熱器傳熱元件，不會出現(xiàn)死角。在空氣預熱器空氣進口處和煙氣進口處分別布置一支高靈敏度熱電偶探針，用來監(jiān)測該區(qū)域的平均溫度，該溫度值還作為系統(tǒng)計算熱效率值的參考值，為了保障監(jiān)測系統(tǒng)的安全可靠，此處的熱電偶探針有備用件，當主探針發(fā)生故障時，系統(tǒng)將自動切換到備用探針，同時通知管理人員采取必要措施。
當空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測系統(tǒng)工作時，來自專用熱電偶的毫伏信號被送入信號預處理模塊進行預處理，轉換為溫度信號。再由可編程序控制器PLC將空氣進口處、煙氣進口處及空氣出口處的溫度進行計算，得出一組空氣預熱器的溫度效率值En，熱效率值計算公式En＝(Tao-Tai)/(Tgi-Tai)式中Tao-各熱電偶測得的空氣出口處溫度；Tai-空氣進口處溫度；Tgi-煙氣進口處溫度。
隨著轉子每轉一周，PLC將會計算出這一周的一組空氣預熱器的溫度效率平均值En-alarm。采用計算空預器熱效率值的方法比僅僅用比較溫度的絕對值來判定是否有熱點產生更為有效，由于En對空氣進口處溫度Tai的波動不太敏感，而它對煙氣進口溫度Tgi與空氣出口處各熱電偶測得的溫度Tao之間的細微變化卻非常敏感，這樣就有助于降低誤報警率，同時本系統(tǒng)能查看各測點2小時內的記錄值趨勢曲線，方便運行人員判別，如果空預器中的轉子在轉動過程中有“熱點”產生，該區(qū)域的溫度就會突然上升。當熱電偶監(jiān)測系統(tǒng)檢測到空氣出口處的這個突然產生的溫度增加，并超過報警設定值時，系統(tǒng)就會將報警信號送至集控室。然后由操作人員到現(xiàn)場查看，進行必要的判斷并采取有效措施，以防事故的發(fā)生。
本發(fā)明的溫度監(jiān)測系統(tǒng)中新增加轉子停轉報警。因為當金屬受熱元件超過一定程度，金屬框架結構會受熱膨脹，導致結構變形并嚴重磨損空氣預熱器內壁，受熱元件轉速隨之大幅下降或不規(guī)則跳動，都可能是空氣預熱器發(fā)生著火的重要特征，所以對受熱元件的轉速進行監(jiān)測，可以從另一角度預防空氣預熱器著火，將提高綜合報警的可靠性。
本發(fā)明的優(yōu)點是1.采用多點溫度數據采集，利用空氣預熱器熱效值作為監(jiān)測依據，大大降低了背景溫度對報警的判斷干擾。
2.采用可編程序控制器和觸摸屏的一體化控制，實現(xiàn)人機對話，增加了系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。
3.在整個監(jiān)測系統(tǒng)中新增加轉子停轉報警；提高綜合報警的可靠性。
4.系統(tǒng)的多點溫度數據采集精度＜0.1％，誤報警＜0.03％。


圖1為空氣預熱器熱電偶探針布置圖；圖2為空氣預熱器熱電偶探針布置圖B-B剖面圖；圖3為控制柜結構示意圖；圖4為控制柜面板示意圖；圖5為空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測系統(tǒng)可編程序設計流程圖；
具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，以配300MW鍋爐空氣預熱器為例。
本發(fā)明所需的裝置包括(1)30只專用熱電偶探針；(2)專用熱電偶探針安裝管；(3)控制柜如圖1、2所示，為空氣預熱器熱電偶探針布置圖，由空氣預熱器1、兩組空氣出口處11只專用熱電偶探針組2、兩組空氣進口處2只專用熱電偶探針3，兩組煙氣進口處2只專用熱電偶探針4、熱電偶組安裝管5、就地接線盒6、停轉報警感應片箍7、接近開關8組成。
在空氣預熱器1內A、B側的空氣出口處按預熱器半徑大小，沿半徑方向上安裝11只專用熱電偶探針組2，熱電偶探針組2套進熱電偶組安裝管5里，安裝在空氣預熱器1的熱端中間梁上，盡可能靠近轉子的熱表面，在空氣進口處各安裝2只專用熱電偶探針3，在煙氣進口處各安裝2只專用熱電偶探針4，就地接線盒6安裝于空氣出口處外，所有熱電偶探針用電纜連接于就地接線盒6，停轉報警感應片箍7安裝在空氣預熱器1的轉子上，同時安裝接近開關8。
如圖3所示，為控制柜示意圖，由箱體9、中間繼電器10、空氣開關和蜂鳴器11、信號預處理模塊12、可編程序控制器13、接線端子14組成。(連接方式)本發(fā)明使用了7塊信號預處理模塊12，它們分別對專用熱電偶產生的毫伏信號進行轉換，使之成為溫度信號，輸送給可編程序控制器13進行處理。
可編程序控制器13主要把輸入的溫度信號進行處理、計算出各點的En和En平均值，并把計算出來的數值做分析、比較然后得出報警信號，并將其輸出至集控室，同時可編程序控制器13還將信號傳送給觸摸屏進行顯示。
如圖4所示，為控制柜面板示意圖，由觸摸屏顯示器15、A、B兩側的系統(tǒng)報警、高溫、斷偶指示燈和電源、運行、加熱、A復位、消聲、B復位按鈕組成。
觸摸屏顯示器15主要對當前空預器內部A、B側溫度進行實時監(jiān)視，操作人員可以通過觸摸屏觀察到每點的溫度值及熱效率值趨勢走向。還可以對溫度比較基值進行必要的設定等等。當出現(xiàn)報警或斷偶現(xiàn)象時，觸摸屏可以對其進行燈光指示，以引起操作人員注意。
觸摸屏顯示器15主要由以下5個界面組成1.歡迎界面該界面為開機后自動生成，在顯示歡迎界面的同時，系統(tǒng)開始進行內部的自檢工作，約15秒后自動進入A/B側溫度監(jiān)視界面。
2.溫度監(jiān)視界面如上右圖所示為A側溫度監(jiān)視界面，平時正常無任何報警時，顯示空氣出口11路溫度值T、熱效率值E和平均溫度值，空氣進口及煙氣進口處溫度值。這時的指示燈均為綠色。
當任一路溫度值出現(xiàn)高于設定值的情況即高溫報警時，其旁邊將會有紅色指示燈指示。此時該路計算出來的熱效率值也將會受到影響。
當溫度效率值大于效率值基值即系統(tǒng)報警時，綠色指示轉為紅色指示燈指示。
當空氣出口處十一路中任一路出現(xiàn)斷偶時，綠色指示轉為黃色指示燈指示，并且平均值只顯示使用正常的熱電偶的溫度平均值。此時該路計算出來的熱效率值也將會受到影響而反應不出真實情況，因而會顯示“####”。
當空氣進口及煙氣進口處出現(xiàn)斷偶時，綠色指示轉為黃色指示燈指示，并且自動切換至備用支，同時顯示備用支的溫度，并且其旁邊會有綠色指示燈指示。
當空氣進口或煙氣進口處備用支也出現(xiàn)斷偶，其旁邊將會有黃色指示燈指示，此時空氣出口處十一路的熱效率值都將由于該現(xiàn)象而受到影響反應不出真實情況，因而會顯示“####”。但是各路熱電偶尚能正常地顯示各測點處的溫度，操作人員仍然能夠通過觀測各路的絕對溫度值來監(jiān)測空氣預熱器空氣出口處的內部溫度情況。
若操作人員需要具體查看某一路溫度值及熱效率值的實時趨勢，可以按該路T值及E值左邊的按鈕，將會出現(xiàn)如下右圖所示的趨勢圖，按右上角的返回按鈕可以返回至溫度監(jiān)視界面。
若操作人員需要查詢出現(xiàn)的故障及報警現(xiàn)象時，可以按“故障查詢”按鈕進入“故障顯示界面”進行查詢；若操作人員需要查詢所出現(xiàn)的所有故障及報警現(xiàn)象時，可以按“歷史記錄”按鈕進入“歷史記錄顯示界面”進行查詢；若操作人員需要對設定值進行修改或重新設定，可以按“設定值修改”按鈕進入“設定界面”進行操作；另外，系統(tǒng)啟動后溫度監(jiān)視界面是以15秒輪流顯示的形式監(jiān)視A、B兩側的溫度及熱效率值的，若操作人員想停留在某個固定的界面A側或B側觀測，可以按下“定格”按鈕定格，此時“定格”按鈕會變?yōu)椤白詣印卑粹o，若想再恢復到自動切換的狀態(tài)，按下“自動”按鈕即可。
B側預熱器溫度監(jiān)視界面的監(jiān)視功能與A側相同。
3.設定界面如上左圖所示為設定界面，管理人員可以對溫度值進行重新設定及修改，操作時只需按一下所需要修改的數值，屏幕會自動彈出一個小鍵盤，這時可以輸入需要的數值，按回車鍵以確認。以上操作需輸入密碼，方可進行參數設定。
4.故障顯示界面該界面主要顯示(1).報警的位置、類型、當時的溫度值或熱效率值及時間；(2).斷偶的位置、時間，該界面內容會隨著新的報警的到來自動更新。若需要返回主界面按“返回”鍵即可，“清除”鍵將清除所有記錄。
5.歷史記錄顯示界面；該界面主要顯示所出現(xiàn)的所有故障及報警現(xiàn)象的歷史記錄。
(1).報警的位置、類型、當時的溫度值或熱效率值及時間；(2).斷偶的位置、時間。
控制柜面板上共有7個指示燈。
報警燈當系統(tǒng)無論A、B側發(fā)生高溫報警、系統(tǒng)報警還是斷偶故障中的任何一種報警時，該指示燈都會閃爍指示，提醒操作人員引起注意。并且有一副干接點信號輸送至集控室。
高溫報警當系統(tǒng)無論A、B側發(fā)生高溫報警，相應的A、B側高溫報警指示燈點亮。并且分別有一副干接點信號輸送至集控室。
系統(tǒng)報警當系統(tǒng)無論A、B側發(fā)生系統(tǒng)報警，相應的A、B側系統(tǒng)報警指示燈點亮。并且分別有一副干接點信號輸送至集控室。
斷偶故障當系統(tǒng)無論A、B側發(fā)生斷偶故障，相應的A、B側斷偶故障指示燈點亮。并且分別有一副干接點信號輸送至集控室。
外門面板上有總電源、運行和加熱等指示燈，另外，還有A復位、B復位和消聲三個按鈕，它們的功能分別如下A復位當系統(tǒng)A側發(fā)生斷偶故障時，操作人員已經由觸摸屏和內門面板的指示燈得知該故障，此時按下該“A復位”按鈕，可將故障輸出復位，即內門面板的“故障指示”燈和“報警”燈停止指示。
B復位當系統(tǒng)B側發(fā)生斷偶故障時，操作人員已經由觸摸屏和內門面板的指示燈得知該故障，此時按下該“B復位”按鈕，可將故障輸出復位，即內門面板的“故障指示”燈和“報警”燈停止指示。
消聲當整個系統(tǒng)檢測到任何故障或是報警情況時，均會有聲報警，此時按下“消聲”按鈕可以消除聲報警。
停轉報警器設備有裝在預熱器轉動軸上的感應片安裝箍7、接近開關8和其安裝架組成，預熱器轉動時，裝在預熱器出軸上的感應片7依次通過接近開關8處，感應片和接近開關間因間隙變化而產生脈沖信號，PLC對脈沖數量進行計數和計算比較，當單位時間內收到的脈沖數量和預先按正常工作轉速設定的數值一致時，表示預熱器轉動正常，當單位時間內收到的脈沖數量低于預先按正常工作轉速設定的數值時，或超出設定時間沒有收到脈沖信號，表示轉子轉速過低或停轉，系統(tǒng)發(fā)出報警信號。系統(tǒng)能設定成即時顯示轉動速度。
采用本功能后，控制箱上將增加預熱器A停轉和預熱器B停轉指示燈，綜合報警燈亮，顯示屏故障報警頁會出現(xiàn)預熱器A或B停轉的提示，歷史記錄頁能顯示轉子轉動異常的時間。
當開始工作時，合上控制柜內的空氣開關，然后再合上控制柜面板上的轉換開關，即整套裝置已上電開始運行，對控制柜內溫控儀進行溫度設定，來自專用熱電偶的毫伏信號被送入信號預處理模塊12進行預處理，轉換為溫度信號，再由可編程序控制器13將空氣進口處、煙氣進口處及空氣出口處的溫度進行計算，得出一組空預器的溫度效率值En，轉子每轉一周，可編程序控制器13將會計算出這一周的一組空氣預熱器的溫度效率平均值，觸摸屏顯示器15及時顯示空氣預熱器內部測點附近的溫度值、空氣預熱器溫度效率值及整個空氣預熱器空氣出口處的平均溫度，當出現(xiàn)報警或斷偶現(xiàn)象時，觸摸屏顯示器15將會給出報警指示。
如圖5所示，為空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測系統(tǒng)可編程序設計流程圖，開機后，觸摸屏顯示器15出現(xiàn)歡迎界面，同時開始自檢，自檢通過后開始采集熱電偶信號進行計算，比較后在觸摸屏顯示器15及時顯示，看是否有異常現(xiàn)象，是否需設定值修改，查看是否記錄，然后存入歷史記錄，如果有故障，觸摸屏顯示器15的報警和故障顯示界面顯示并存入歷史記錄，最后故障消除。
權利要求
1.一種空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測方法及系統(tǒng)，其特征在于，采用多點溫度數據采集，可編程序控制柜盒觸摸屏一體化控制，計算空氣預熱器熱效值來監(jiān)測，其監(jiān)測方法包括(1)在空氣預熱器(1)內A、B側的空氣出口處按預熱器半徑大小，沿半徑方向上安裝m只專用熱電偶探針組(2)，在空氣進口處各安裝n只專用熱電偶探針(3)，在煙氣進口處各安裝n只專用熱電偶探針(4)；(2)在預熱器轉動軸上安裝感應片安裝箍(7)和接近開關(8)；(3)合上控制柜內的空氣開關，然后再合上控制柜面板上的轉換開關，即整套裝置已上電開始運行；(4)對控制柜內溫控儀進行溫度設定；(5)來自專用熱電偶探針的毫伏信號被送入信號預處理模塊(12)進行預處理，轉換為溫度信號，再由可編程序控制器(13)將空氣進口處、煙氣進口處及空氣出口處的溫度進行計算，得出一組空預器的溫度效率值En；(6)轉子每轉一周，可編程序控制器(13)將會計算出這一周的一組空氣預熱器的溫度效率平均值；(7)觸摸屏顯示器(15)實時顯示空氣預熱器內部測點附近的溫度值、空氣預熱器溫度效率值及整個空氣預熱器空氣出口處的平均溫度；(8)當出現(xiàn)報警或斷偶現(xiàn)象時，觸摸屏顯示器(15)將會給出報警指示。(9)當轉子發(fā)生轉動異常時，觸摸屏將會給出報警指示。
2.使用這個方法所需的裝置包括(1)2(m+2n)只專用熱電偶探針；(2)專用熱電偶探針安裝管；(3)控制柜。
3.根據權利要求2所述的空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述的控制柜包括(1)信號預處理模塊(12)；(2)可編程序控制器及相關軟件(13)；(3)觸摸屏顯示器(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空氣預熱器熱電偶溫度監(jiān)測方法及系統(tǒng)，其監(jiān)測方法包括在空氣預熱器內A、B側的空氣出口處按預熱器半徑大小，沿半徑方向上安裝11只專用熱電偶探針組，在空氣進口處各安裝2只專用熱電偶探針，在煙氣進口處各安裝2只專用熱電偶探針，在預熱器轉動軸上安裝感應片安裝箍和接近開關，合上控制柜內的空氣開關，然后再合上控制柜面板上的轉換開關，即整套裝置已上電開始運行，對控制柜內溫控儀進行溫度設定，來自專用熱電偶的毫伏信號被送入信號預處理模塊進行預處理，轉換為溫度信號，再由可編程序控制器將空氣進口處、煙氣進口處及空氣出口處的溫度進行計算，得出一組空預器的溫度效率值En，觸摸屏顯示器及時顯示空氣預熱器內部測點附近的溫度值、空氣預熱器溫度效率值及整個空氣預熱器空氣出口處的平均溫度，當出現(xiàn)報警或斷偶現(xiàn)象時，觸摸屏將會給出報警指示。使用這個方法所需的裝置包括30只專用熱電偶探針和控制柜。本發(fā)明的優(yōu)點是能實時監(jiān)測空預器內部煙氣與空氣的溫度，減少誤報警、穩(wěn)定可靠、精確度高、維護方便。
文檔編號G01K7/02GK1570580SQ03141659
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月17日 優(yōu)先權日2003年7月17日
發(fā)明者蔡明坤, 匡俊, 盛麗, 賴炎顯 申請人:上海鍋爐廠有限公司, 上海市東方海事工程技術有限公司