鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)的研制與現(xiàn)場應(yīng)用分析

廣東大唐國際肇慶熱電有限責(zé)任公司 宋偉 安有德 張騰龍 楊愛

1 引言

目前，部分發(fā)電廠開始借助系統(tǒng)實現(xiàn)對膨脹位移的在線監(jiān)測，但是對于很多傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，位移的在線監(jiān)測效果都不夠理想，大多數(shù)采取的還是傳統(tǒng)的就地機械膨脹指示器，不能實現(xiàn)實時監(jiān)控的目的，并且數(shù)據(jù)也不能夠同時獲得，該系統(tǒng)對于鍋爐膨脹狀態(tài)的分析也無法起到有效的指導(dǎo)作用，制約了發(fā)電廠智能鍋爐燃燒、調(diào)整、智慧化電廠數(shù)據(jù)等的發(fā)展。因此，發(fā)電廠還需要進一步對鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)進行深入思考，借助無線傳輸方式實現(xiàn)連續(xù)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)實時監(jiān)控以及數(shù)據(jù)儲存和處理的目的，進而更好地分析鍋爐設(shè)備的運行狀態(tài)，減少鍋爐出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象[1]。

2 鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體方案設(shè)計

2.1 鍋爐膨脹及在線監(jiān)測系統(tǒng)需求分析

結(jié)合對當(dāng)前發(fā)電廠鍋爐膨脹現(xiàn)狀及因素的分析及當(dāng)前鍋爐膨脹指示器及系統(tǒng)中存在的不足，分析本次設(shè)計的鍋爐膨脹及在線監(jiān)測系統(tǒng)需要滿足以下幾個方面的需求[2]。

一是在鍋爐的運行當(dāng)中，需要系統(tǒng)能夠自動實時對鍋爐的膨脹位移進行監(jiān)測，并且能夠直接對各項數(shù)據(jù)域信息進行獲取。在監(jiān)測過程中能夠準確對位移的數(shù)據(jù)信息進行采集，進而在系統(tǒng)中對各個監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時、同步的監(jiān)控采集。

二是本次設(shè)計的系統(tǒng)需要確保實現(xiàn)無線或有線傳輸功能，進而對系統(tǒng)采集到的鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)進行傳輸，將數(shù)據(jù)信息在顯示終端進行顯示，鍋爐膨脹的監(jiān)測效率將得到全面提升。

三是系統(tǒng)需要具備數(shù)據(jù)處理及儲存的功能，實現(xiàn)對鍋爐膨脹位移監(jiān)測的重要前提。通過數(shù)據(jù)分析得出結(jié)果，并將其儲存到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，能夠在系統(tǒng)中對歷史的一些數(shù)據(jù)信息進行獲取，進而為鍋爐膨脹狀態(tài)的分析提供更好的借鑒。

四是本次系統(tǒng)設(shè)計還需要具有報警的功能，通過在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置鍋爐膨脹位移的預(yù)警閾值和超限閾值，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)超過一定的閾值之后，系統(tǒng)就能夠產(chǎn)生報警的信號，進而對鍋爐膨脹情況進行有效處理。

2.2 鍋爐膨脹及在線監(jiān)測系統(tǒng)的方案設(shè)計

針對當(dāng)前在鍋爐膨脹管理中存在的不足，結(jié)合對鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測需求的分析，為了進一步將發(fā)電廠的鍋爐位移在線監(jiān)測的效果進行提升，設(shè)計在線檢測系統(tǒng)方案，鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示。通過整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合，共同實現(xiàn)鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)的在線監(jiān)測，實現(xiàn)對鍋爐膨脹故障的有效處理。

圖1 鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)

3 鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)的主要功能

3.1 數(shù)據(jù)采集功能

本次系統(tǒng)設(shè)計需要實現(xiàn)對鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)的采集，主要借助監(jiān)測點的設(shè)置實現(xiàn)對鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)的采集，及時將鍋爐的膨脹情況顯示在系統(tǒng)中。數(shù)據(jù)的采集功能主要是借助傳感器實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的采集，在系統(tǒng)當(dāng)中傳感器采用的是以433MHz 與2.4GHz復(fù)合傳輸?shù)男问剑軌蚋玫孬@取較為準確的鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)，進而更好地為發(fā)電廠的鍋爐穩(wěn)定性控制提供借鑒。根據(jù)不同鍋爐的位置，需要對監(jiān)測點的位置進行合理的設(shè)置，通過數(shù)據(jù)采集之后獲取的準確數(shù)據(jù)，將系統(tǒng)傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示終端或者手機上，進而更好地實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析。數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計也是本次設(shè)計鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)的基礎(chǔ)，該模塊的設(shè)計是借助傳感器對鍋爐膨脹位移的實際情況進行監(jiān)測，在對鍋爐膨脹位移情況的監(jiān)測中，數(shù)據(jù)采集模塊還能夠?qū)?shù)據(jù)采集的信息進行發(fā)送，更好地實現(xiàn)對鍋爐膨脹的及時有效處理。在數(shù)據(jù)采集中獲取的是監(jiān)測點中鍋爐X、Y、Z三個方向的位移值。

3.2 數(shù)據(jù)終端處理及儲存功能

本次系統(tǒng)設(shè)計需要具有數(shù)據(jù)終端處理和儲存的功能，主要是對數(shù)據(jù)采集模塊采集到的鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)進行處理和分析，更好地對鍋爐的膨脹狀態(tài)進行分析，及時發(fā)現(xiàn)在鍋爐運行中可能存在的膨脹故障。在數(shù)據(jù)終端處理中，顯示終端能夠?qū)⒉杉降乃斜O(jiān)測點的實際數(shù)據(jù)進行展示。顯示終端將經(jīng)過系統(tǒng)處理之后的數(shù)據(jù)進行顯示和儲存。在顯示終端上能夠通過折線圖的形式，顯示在線監(jiān)測的精確數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的終端顯示曲線圖如圖2所示。將鍋爐膨脹位移的變化情況用曲線圖進行記錄，為鍋爐膨脹的有效處理提供借鑒。并且在本次設(shè)計的系統(tǒng)中建立起鍋爐膨脹位移的數(shù)據(jù)庫，能夠?qū)崿F(xiàn)對長期鍋爐位移數(shù)據(jù)的儲存，在系統(tǒng)的終端顯示頁面中便可以查閱鍋爐膨脹的數(shù)據(jù)，為鍋爐噴膨脹位移的監(jiān)測預(yù)警提供幫助，也能夠為鍋爐膨脹的管理工作提供借鑒。結(jié)合系統(tǒng)內(nèi)部儲存的真實數(shù)據(jù)，通過對歷史鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)進行分析，提升鍋爐膨脹管理的科學(xué)性。

圖2 數(shù)據(jù)的終端顯示曲線圖

3.3 膨脹位移實時監(jiān)測功能

本次設(shè)計的系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時、同步監(jiān)控采集，結(jié)合實時監(jiān)測獲取到的相關(guān)數(shù)據(jù)，針對鍋爐在實際運行中的狀態(tài)進行自檢，進一步為設(shè)備的穩(wěn)定運行提供幫助。鍋爐膨脹位移實時監(jiān)測流程圖如圖3所示。

圖3 鍋爐膨脹位移實時監(jiān)測流程圖

通過實時數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能，對發(fā)電廠運行中鍋爐膨脹的位移數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，為發(fā)電廠鍋爐膨脹處理工作的開展提供實時的數(shù)據(jù)信息，全面落實對鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)的監(jiān)控。在對鍋爐膨脹位移的實時監(jiān)測中，能夠動態(tài)化地加強對鍋爐膨脹的管理，及時發(fā)現(xiàn)在鍋爐運行中可能存在的膨脹問題，落實對鍋爐膨脹的有效管理。在本次系統(tǒng)設(shè)計中的數(shù)據(jù)實時監(jiān)控功能，是實現(xiàn)動態(tài)化報警的主要部分，在數(shù)據(jù)監(jiān)控中能夠及時對鍋爐膨脹位移的數(shù)據(jù)情況進行分析，為系統(tǒng)的預(yù)警報警提供借鑒。在本次系統(tǒng)的監(jiān)控過程中，鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)智能化自動判定結(jié)果，系統(tǒng)的監(jiān)控準確性得到提升，同時提升了鍋爐設(shè)備運行的穩(wěn)定性。

3.4 報警功能

為了及時地落實對鍋爐膨脹狀態(tài)的有效管理，本次系統(tǒng)設(shè)計中包含報警功能，為發(fā)電廠鍋爐膨脹的位移控制提供借鑒。報警功能主要借助數(shù)據(jù)處理之后的位移信息完成，在系統(tǒng)內(nèi)需要對鍋爐膨脹位移的限制閾值進行設(shè)置，主要設(shè)置預(yù)警閾值和超限閾值，其中預(yù)警閾值是對目前在鍋爐運行中可能存在的膨脹故障進行預(yù)警，進而及時發(fā)現(xiàn)在鍋爐運行中的不足，超限閾值是針對鍋爐膨脹位移出現(xiàn)超值的情況進行報警，采取科學(xué)措施對鍋爐膨脹的情況進行處理。系統(tǒng)當(dāng)中采集到鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)超過一定閾值后，系統(tǒng)會報警，不同的報警信號也會有所不同，這樣能夠更好地判斷鍋爐的膨脹處于哪種狀態(tài)。在系統(tǒng)的報警功能中，首先是對鍋爐膨脹位移的異常情況進行預(yù)警，提升企業(yè)的鍋爐膨脹管理意識，更好地為鍋爐運行的穩(wěn)定性帶來保障。其次就是對鍋爐膨脹位移超限的情況進行報警，結(jié)合數(shù)據(jù)分析得出的鍋爐膨脹位移的情況，發(fā)電廠能夠更加及時地對鍋爐膨脹進行處理，避免造成嚴重的發(fā)電故障，影響到發(fā)電廠的安全運行。

4 鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用效果

4.1 加強對鍋爐膨脹狀態(tài)的實時監(jiān)控

在傳統(tǒng)的鍋爐膨脹指示器當(dāng)中，雖然能夠獲取到鍋爐膨脹位移的數(shù)據(jù)信息，但是在整個鍋爐的運行過程中，無法做到實時監(jiān)控的效果，而在本次研究中將實際的鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用到實際的發(fā)電廠鍋爐膨脹位移情況的監(jiān)測當(dāng)中，系統(tǒng)對所有監(jiān)測點的鍋爐膨脹位移的數(shù)據(jù)情況進行監(jiān)測，并且將監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)同步到系統(tǒng)當(dāng)中，進一步提升發(fā)電廠對鍋爐膨脹狀態(tài)情況的實時獲取能力。在實時監(jiān)測的過程中，就不會存在鍋爐膨脹維護不當(dāng)?shù)那闆r，能夠更加準確展現(xiàn)鍋爐的實際情況，進一步促進智能鍋爐燃燒、調(diào)整、智慧化電廠的大數(shù)據(jù)打造。

4.2 提高鍋爐膨脹故障的處理效率

本次系統(tǒng)中報警功能作用的發(fā)揮將鍋爐膨脹的故障處理效率進行提升。在系統(tǒng)的運行中，當(dāng)鍋爐膨脹位移超出系統(tǒng)的限定閾值后，能夠?qū)σ恍┐嬖阱仩t膨脹故障的數(shù)據(jù)進行預(yù)警，進而在系統(tǒng)當(dāng)中實現(xiàn)報警的目的，及時了解發(fā)電廠運行中鍋爐膨脹故障存在的問題，根據(jù)報警信號的類別，采取針對性的措施對鍋爐的膨脹問題進行管理，提升對鍋爐膨脹故障的處理效果和效率。

4.3 促進發(fā)電廠經(jīng)濟效益的提升

通過對本文設(shè)計的鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)的運用，減少鍋爐膨脹故障的產(chǎn)生并且保證發(fā)電廠的穩(wěn)定運行，整個發(fā)電廠的發(fā)電效率得到提升，實現(xiàn)更大的發(fā)電經(jīng)濟效益。同時在系統(tǒng)的實際應(yīng)用中，減少了由于鍋爐膨脹位移而產(chǎn)生的經(jīng)濟損失，為發(fā)電廠的長期穩(wěn)定發(fā)展帶來保障。通過對本次設(shè)計的鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用，推動了發(fā)電廠智能燃燒、智慧電廠的構(gòu)建，更加滿足當(dāng)前信息化時代下發(fā)電廠的發(fā)展需求，整個電廠的生產(chǎn)實力得到提升。

5 結(jié)語

在發(fā)電廠鍋爐的運行中，實施對鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)的動態(tài)化監(jiān)測十分重要，確保整個發(fā)電廠及其鍋爐設(shè)備的穩(wěn)定運行。本文在充分了解鍋爐膨脹原因及后果后，分析鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計需求，從數(shù)據(jù)采集功能、數(shù)據(jù)終端處理及儲存功能、膨脹位移實時監(jiān)測功能、報警功能四個方面對系統(tǒng)進行設(shè)計，更好地通過系統(tǒng)實現(xiàn)對鍋爐膨脹位移數(shù)據(jù)的采集，根據(jù)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，對發(fā)電廠生產(chǎn)運行中可能存在膨脹故障的鍋爐進行預(yù)警，進而更加科學(xué)地加強對鍋爐膨脹故障的處理和管理，促進鍋爐各項性能的提升。將本次設(shè)計的鍋爐膨脹位移在線監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用到實際的現(xiàn)場發(fā)電廠不僅加強了對鍋爐膨脹狀態(tài)的實時監(jiān)控，提高了鍋爐膨脹故障的處理效率，保障了發(fā)電廠鍋爐設(shè)備運行的穩(wěn)定性，也進一步促進了發(fā)電廠經(jīng)濟效益的提升，更好地為鍋爐設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計帶來借鑒。