用于监测发电厂保护阀的装置 |
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| 申请号 | CN201710180916.3 | 申请日 | 2017-03-24 | 公开(公告)号 | CN106706307A | 公开(公告)日 | 2017-05-24 |
| 申请人 | 广州环名科技有限公司; | 发明人 | 陈红彬; 刘靖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了用于监测 发电厂 保护 阀 的装置，其特征在于，包括前端阀 门 信号 采集设备、后台 服务器 和DCS控制系统；所述前端阀门信号采集设备包括至少两个阀门 开关 状态信号采集 传感器 、中央 数据处理 模 块 、4G无线通信传输模块和 太阳能 供电模块；其中至少一个所述阀门开关状态信号采集传感器用于监测保护阀门的“开”状态，至少一个所述阀门开关状态信号采集传感器用于监测保护阀门的“关”状态。本发明提供的用于监测发电厂保护阀的装置，采用了冗余设计技术，在每个阀井保护阀上安装至少2个开关状态信号采集传感器，双方的变化使两个传感器彼此间进行了相互验证，提高了提高 燃气管道 保护阀开/关状态监测的准确度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.用于监测发电厂保护阀的装置，其特征在于，包括前端阀门信号采集设备、后台服务器和DCS控制系统； |
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| 说明书全文 | 用于监测发电厂保护阀的装置技术领域背景技术[0002] 与燃煤火力发电相比，燃气发电具有能源转换效率高、污染物排放少、启停迅速、运行灵活等特点。近年来，我国燃气发电产业持续快速发展，为优化能源结构、促进节能减排、缓解电力供需矛盾、确保电网安全稳定发挥了重要作用。近年燃气发电厂在生产过程中，发生了多起因燃气管道保护阀异常关闭而造成厂内发电机组设备空负荷运转而损坏的事故案例，给电厂造成数百万甚至上千万元的巨大经济损失。 [0003] 通过网上搜索，目前还没有搜到与本发明相关或类似的产品与技术文章。本发明内容能够对燃气发电厂的燃气管道阀井保护阀开/关进行实时监测，并及时将保护阀异常动作信号发送到发电厂内的DCS公用控制系统，DCS公用控制系统利用接收到的保护阀异常动作信号对发电机组设备在第一时间进行控制操作，能够有效避免厂内发电机组设备空负荷运转而损坏的事故发生。 发明内容[0004] 本发明的目的就在于解决上述问题，提供一种能够对发电厂保护阀异常动作进行及时有效监测的设备。 [0005] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：用于监测发电厂保护阀的装置，其特征在于，包括前端阀门信号采集设备、后台服务器和DCS控制系统；所述前端阀门信号采集设备包括至少两个阀门开关状态信号采集传感器、中央数据处理模块、4G无线通信传输模块和太阳能供电模块；其中至少一个所述阀门开关状态信号采集传感器用于监测保护阀门的“开”状态，至少一个所述阀门开关状态信号采集传感器用于监测保护阀门的“关”状态； 所述前端阀门信号采集设备以预定时间通过4G无线网络向后台服务器发送当前阀门状态信号，所述后台服务器收到此信息后会同时分别向所述前端阀门信号采集设备发送ACK握手响应信号和向所述DCS控制系统发送阀门状态信号，所述DCS控制系统收到此状态型号后立即向所述后台服务器发送ACK握手响应信号。 [0006] 进一步，优选的，所述前端阀门信号采集设备，其中央数据处理模块CPU采用工业级ARM Cortex嵌入式技术。 [0009] 进一步，优选的，所述太阳能充放电采用最大功率跟踪控制技术，具有强充、均衡充、浮充三阶段自动控制充电模式。 [0010] 进一步，优选的，所述后台服务器采用级别告警技术：在燃气管道阀井保护阀状态发生变化时，根据告警信息的紧急程度不同，所述后台服务器分别以不同告警频率向厂内不同级别人员发送告警信息。 [0011] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及有益效果：1、本发明提供的用于监测发电厂保护阀的装置，根据燃气保护阀阀门结构及开/关动作移动等特点设计、研发，具有实用性强、免维护、应用简单、智能化等特点，能够对电厂保护阀阀门开关状态的异常变化进行全天候实时监测，实现无人值守的智能化管理。 [0012] 2、本发明提供的用于监测发电厂保护阀的装置，在阀门状态发生变化时，能够在第一时间发出告警信息，为电厂内DCS公用控制系统对发电机组设备进行相应的保护控制动作提供有效判据。 [0013] 3、本发明提供的用于监测发电厂保护阀的装置，采用了冗余设计技术，在每个阀井保护阀上安装至少2个开关状态信号采集传感器，至少其中一个传感器用于监测保护阀门的“开”状态，至少另一个传感器用于监测保护阀门的“关”状态；当保护阀门的开/状态发生变化时，两个传感器的监测信号肯定都将发生变化，双方的变化使两个传感器彼此间进行了相互验证，从而提高了提高燃气管道保护阀开/关状态监测的准确度，将误报率降低为零，满足电厂设备工业级、高可靠性的需求。 [0014] 4、本发明提供的用于监测发电厂保护阀的装置，前端阀门信号采集设备采用DC12V供电，采用太阳能+蓄电池的低功耗供电方式，在持续阴雨天情况下，设备科稳定工作60天以上。在太阳能充放电方面，设计有先进的MPPT(最大功率跟踪)控制技术、高低压保护、自动恢复、温度补偿、具有强充、均衡充、浮充三阶段自动控制充电模式等功能。 [0016] 图1是实施例用于监测发电厂保护阀的装置模块连接示意图。 具体实施方式[0017] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例 [0018] 参照图1所示，一种用于监测发电厂保护阀的装置，其特征在于，包括前端阀门信号采集设备、后台服务器和DCS控制系统；所述前端阀门信号采集设备包括至少两个阀门开关状态信号采集传感器、中央数据处理模块、4G无线通信传输模块和太阳能供电模块；其中至少一个所述阀门开关状态信号采集传感器用于监测保护阀门的“开”状态，至少一个所述阀门开关状态信号采集传感器用于监测保护阀门的“关”状态； 所述前端阀门信号采集设备以预定时间通过4G无线网络向后台服务器发送当前阀门状态信号，所述后台服务器收到此信息后会同时分别向所述前端阀门信号采集设备发送ACK握手响应信号和向所述DCS控制系统发送阀门状态信号，所述DCS控制系统收到此状态型号后立即向所述后台服务器发送ACK握手响应信号。 [0019] 需要说明的是，本实施例提供的用于监测发电厂保护阀的装置，采用了冗余设计技术，在每个阀井保护阀上安装至少2个开关状态信号采集传感器，至少其中一个传感器用于监测保护阀门的“开”状态，至少另一个传感器用于监测保护阀门的“关”状态；当保护阀门的开/状态发生变化时，两个传感器的监测信号肯定都将发生变化，双方的变化使两个传感器彼此间进行了相互验证，从而提高了提高燃气管道保护阀开/关状态监测的准确度，将误报率降低为零，满足电厂设备工业级、高可靠性的需求。 [0020] 进一步，优选的，所述前端阀门信号采集设备，其中央数据处理模块CPU采用工业级ARM Cortex嵌入式技术。 [0021] 进一步，优选的，所述前端阀门信号采集设备，其外壳材质选取铜材质，其外壳表面采用屏蔽绝缘电镀涂层。 [0022] 本实施例采用工业级ARM Cortex嵌入式技术研制前端中央数据处理模块CPU，对开关状态监测传感器采集的燃气管道保护阀状态信号进行采集处理，然后采用4G无线传输技术将保护阀状态信号发送到厂内的后台服务器，后台服务器将信号发送到厂内的DCS公用控制系统，DCS根据收到的信号对厂内的发电机组设备采取相应的控制动作。 [0023] 本实施例中的保护阀门开关状态信号采集传感器，根据燃气保护阀阀门结构及开/关动作移动等特点量身设计，采用非接触直接感应方式对阀门开关状态进行实时监测，传感器内部电路设计有高频振荡电路，能够把阀门的移动信息和存在信息转换为电气信号，根据捕捉阀门移动引起的电气信号容量变化，从而可以快速准确判断保护阀阀门开/关状态变化（响应频率为0 15kHz）。~ [0024] 本实施例中的保护阀门开关状态信号采集传感器，通过精选工业级元器件、对元件进行老化处理、选用高稳定度电源；在电路设计过程中，采用补偿和调制两种手段，设计能够抑制温漂的线性化偏置电路（设计了偏置主体电路和抑制温漂电流镜）等有效措施，保证保护阀门开关状态信号采集传感器在野外阀井恶劣环境下运行，具有优异的稳定性和环境适应性能（工作温度范围-40℃ 75℃)，能够满足发电厂设备工业级和高稳定性的应用需~求。 [0025] 需要说明的是，所述前端阀门开关状态信号采集传感器，其外壳材质选取铜材质，外壳表面采用屏蔽绝缘电镀涂层的优点在于，其外壳材质选取硬度适中铜材质，适应工业现场扭力条件；其外壳表面采用屏蔽绝缘电镀涂层不仅外表光滑圆润亮泽，而且可以消除周围环境对传感器的干扰，最大程度提高信号采集的准确度。 [0026] 进一步，在本实施例中，所述前端阀门信号采集设备是DC12V供电，采用“太阳能+蓄电池”的低功耗供电方式。 [0027] 进一步，优选的，所述太阳能充放电采用最大功率跟踪控制技术，具有强充、均衡充、浮充三阶段自动控制充电模式。 [0028] 需要说明的是，本实施例前端设备是DC12V供电，采用太阳能+蓄电池的低功耗供电方式，其好处在于，在持续阴雨天情况下，设备科稳定工作60天以上。在太阳能充放电方面，设计有先进的MPPT(最大功率跟踪)控制技术、高低压保护、自动恢复、温度补偿、具有强充、均衡充、浮充三阶段自动控制充电模式等功能。 [0029] 进一步，优选的，在本实施例中，所述后台服务器采用级别告警技术：在燃气管道阀井保护阀状态发生变化时，根据告警信息的紧急程度不同，所述后台服务器分别以不同告警频率向厂内不同级别人员发送告警信息。 [0030] 比如：如生产计划内的保护阀门由“关”变为“开”或者“关”变为“开”，为普通告警信息，仅向燃气管道巡线维护人员和相关负责人发送，每隔20分钟发送一次，连续发送3次；若计划外的保护阀门由“开”变为“关”或者开/关的动作不到位，则间隔最短30秒、最长120秒（具体时间间隔可设置），不间断向厂内生产领导、负责人和管道维护人员连续发送，直至现场设备收到消警的反馈信息为止。 [0031] 在比如，当保护阀门的开关状态发生变化时，前端阀门信号采集设备会根据阀门状态的变化信息采用不同级别的告警方式（计划检修内阀门由开变为关、关变为开为3级橙色级别告警，计划检修外的阀门由关变为开为2级黄色级别告警，计划检修外的阀门由开变为关为1级红色级别告警），在10ms内分别向后台服务器、厂内相关人员手机发送告警信息，后台收到前端信号采集设备发送的高进信息后会在5ms内向DCS公用控制系统发送告警信息。DCS收到告警信息后，会立刻根据阀门状态对发电机组设备进行相应的控制动作。 [0032] 需要强调的是，近年燃气发电厂在生产过程中，发生了多起因燃气管道保护阀异常关闭而造成厂内发电机组设备空负荷运转而损坏的事故案例，给电厂造成数百万甚至上千万元的巨大经济损失。 [0033] 目前关于本发明的设备，一套保护阀门开关状态信号监测设备的生产制造成本约4万左右（量产后，生产制造成本会更低），产品设计寿命为5年至8年，每套设备运行通信费用每月仅需要10元。一个燃气电厂一般需要安装最少3套、最多10套，包括施工、运行维护等成本在内，一个电厂只需投入最多60万的成本，即可实现对整个电厂所有阀井保护阀门开关状态的实时监测。 [0034] 通过上述对比，可以发现本发明具有生产成本低、实用性强（对任何燃气电厂都可应用）、运行和维护成本低等优点，以微小投入即可实现电厂阀井所有保护阀状态的实时监测，从而产生巨大的经济效益，另外本发明在电厂的投入应用，对逐步实现电厂设备数字智能化管理也具有一定科技实践意义。 [0035] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 |
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