一种管路膨胀监测系统及方法与流程

1.本发明属于管道三维膨胀可视化监测技术领域，特别涉及一种管路膨胀监测系统及方法。


背景技术：

2.管道在工业领域通常用于各种流体的输送，在电力领域中管道通常用来输送油、蒸汽、水和气体。管路内高温高压的流动介质会将自身热量传递到管道上，使管道受热膨胀。为监测管道膨胀量，通常情况下会使用膨胀指示器。膨胀指示器是用来监测电厂锅炉后壁压力容器及管道在点火升压过程中的膨胀情况，通过它可以及时发现点火升压不当或安装、检修不良引起的蒸发设备变形，防止膨胀不均发生裂纹和泄漏。目前电厂膨胀指示器采用机械结构，通过人工巡检记录数据的方式，实现膨胀情况的监测。但是这种传统方式存在很多弊端：
3.现有膨胀指示器(机械)结构设计决定了其存在以下问题：
4.指针容易卡涩、变形；
5.标靶的大小，决定指针显示范围；
6.布置分散，记录时需要寻找相应管道的测点位置；
7.管道膨胀、收缩后的量值，需要人为靠经验判别；
8.管道单独设置膨胀指示器，不能形成相关设备整体膨胀指示。


技术实现要素：

9.本发明的目的在于提供一种管路膨胀监测系统及方法，以解决现有膨胀指示器测量不准确的技术问题。
10.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
11.第一方面，一种管路膨胀监测系统，包括测量箱，所述测量箱通过一根连接杆与管路膨胀端相连；
12.所述测量箱沿y轴方向的内壁上设有第一激光测距仪；所述测量箱沿x轴方向的内壁上设有第二激光测距仪；所述测量箱沿z轴方向的内壁上设有第三激光测距仪；
13.所述测量箱外部沿y轴方向固定有第一标靶；所述测量箱外部沿x轴方向固定有第二标靶；所述测量箱外部沿z轴方向固定有第三标靶；
14.所述第一标靶、第二标靶和第三标靶不随测量箱移动；
15.所述测量箱内部还设有一个供电及采集装置，所述供电及采集装置分别与第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪电性相连，所述供电及采集装置信号输出端与信号采集箱信号输入端相连，所述信号采集箱信号输出端与控制器信号输入端相连；
16.所述供电及采集装置用于给第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪供电，同时将第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪获取的位移数据输送到信号采集箱。
17.本发明的进一步改进在于：所述测量箱的数量、供电及采集装置的数量与管路膨胀端数量相同，信号采集箱的数量为一个。
18.本发明的进一步改进在于：所述连接杆包括第一段和第二段，所述第一段与测量箱相连，所述第二段与管路膨胀端相连，第一段和第二段之间通过连接法兰相连。
19.本发明的进一步改进在于：所述连接法兰中心设有隔热垫片。
20.本发明的进一步改进在于：所述供电及采集装置为串联的端子排和电源。
21.本发明的进一步改进在于：所述信号采集箱内部设有采集卡件。
22.本发明的进一步改进在于：所述控制器为dcs系统。
23.本发明的进一步改进在于：所述控制器信号输出端与报警器信号输入端相连。
24.本发明的进一步改进在于：所述第一激光测距仪、第二激光测距仪、第三激光测距仪和供电及采集装置都通过焊接固定在测量箱内部侧壁上。
25.第二方面，一种管路膨胀监测方法，基于上述的一种管路膨胀监测系统，包括以下步骤：
26.在管路冷却时，通过连接杆和连接法兰，将测量箱和管路膨胀端相连；
27.在测量箱外部沿y轴方向固定有第一标靶；在测量箱外部沿x轴方向固定有第二标靶，在测量箱外部沿z轴方向固定有第三标靶；
28.供电及采集装置给测量箱内的第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪供电，第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪测得初始位置数据，通过供电及采集装置和信号采集箱上传到控制器；
29.当管路受热膨胀时，管路膨胀端通过连接杆带动测量箱一起发生位移，供电及采集装置给测量箱内的第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪供电，第一激光测距仪、第二激光测距仪和第三激光测距仪获取x、y和z轴方向的位移数据，通过供电及采集装置和信号采集箱上传到控制器；
30.控制器可以将x轴位移量、y轴位移量、z轴位移量和管路膨胀值显示在控制器显示屏上。
31.与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
32.1、本发明通过三个激光测距仪从x、y和z三个方向进行测距，准确反应管路膨胀情况，精准测量范围广；
33.2、本发明通过将激光测距仪的信号输送给控制器进行显示，无需人工统计，工作效率更高。
34.3、本发明通过连接法兰将测量箱和管路膨胀端相连，并在连接法兰中部设置隔热垫片，使测量箱和管路膨胀端可分离单独拆卸、清理、维修和更换，方便维护，布置灵活。
附图说明
35.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
36.图1为本发明一种管路膨胀监测系统的结构示意图；
37.图2为本发明一种管路膨胀监测系统的控制流程图。
38.其中各附图标记的含义如下：
39.图中：1、第一激光测距仪；2、第二激光测距仪；3、第三激光测距仪；4、供电及采集装置；5、连接法兰；6、管路膨胀端；7、信号采集箱；81、第一标靶；82第二标靶；83、第三标靶；9、集成测量箱。
具体实施方式
40.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
42.实施例1
43.如图1-2所示，本实施例中的一种管路膨胀监测系统用于监测火力发电厂内管路的膨胀状态；火力发电厂内存在若干管路膨胀端6。
44.如图1所示，一种管路膨胀监测系统，包括若干测量箱9，测量箱9与管路膨胀端6相连，每个管路膨胀端6都通过一根连接杆与一个测量箱9相连；连接杆包括第一段101和第二段102，第一段101与测量箱9相连，第二段102与管路膨胀端6相连，第一段101和第二段102之间通过连接法兰5相连，连接法兰5中部设有隔热垫片，通过连接法兰5实现易拆装的效果，更换维修更便捷。
45.测量箱9沿y轴方向的内壁上设有第一激光测距仪1；测量箱9沿x轴方向的内壁上设有第二激光测距仪2；测量箱9沿z轴方向的内壁上设有第三激光测距仪3；
46.测量箱9在管路膨胀端6冷却无形变时进行设置，此时测量箱9的位置为初始位置，在测量箱9外部沿y轴方向固定有第一标靶81；在测量箱9外部沿x轴方向固定有第二标靶82，在测量箱9外部沿z轴方向固定有第三标靶83；
47.第一标靶81、第二标靶82和第三标靶83固定在测量箱9原始位置外侧，不随测量箱9进行位置变化。
48.测量箱9内部还设有供电及采集装置4，供电及采集装置4分别与第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3电性相连，供电及采集装置4与信号采集箱7电性相连；
49.供电及采集装置4用于给第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3供电，且供电及采集装置4将第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3获取的位移数据传给信号采集箱7。
50.信号采集箱7信号输出端与控制器信号输入端相连，控制器信号输出端与报警器信号输入端相连。
51.供电及采集装置4为串联的电源和端子排，通过端子排使第一激光测距仪1、第二激光测距仪2、第三激光测距仪3和信号采集箱7之间的信号传输更加稳定和牢靠，且通过端子排连线和维护都更加方便；
52.信号采集箱7为采集卡件，通过采集卡将第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3测量的位移量数据数字化导入控制器中；
53.控制器为火力发电厂dcs系统，火力发电厂dcs系统内设有整个火力发电厂内的所有管路模型，通过在各个管路膨胀端6设置测量箱9，从而监测火电厂内所有管路膨胀端6的膨胀信息，便于记录，无须像一般管路膨胀测量计一样人工挨个记录，更加便捷。
54.控制器还与报警器相连，根据国标或生产厂家提供的设备膨胀范围，设立预设值，当通过第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3监测的膨胀位移量大于预设值时，控制器控制报警器报警，实现膨胀预警功能，通过膨胀预警功能。
55.同时通过控制器还可以将测量箱各方向上的位移量显示在控制器的显示屏上，与传统膨胀指示器相比读数更简单。
56.在火力发电厂内每个管路膨胀端6都与一个测量箱9相连，测量箱9内都设有一个供电及采集装置4，在火力发电厂内每个供电及采集装置4都与同一个信号采集箱7电性连接。
57.实施例2
58.一种管路膨胀监测方法，基于上述的一种管路膨胀监测系统，具体包括以下步骤：
59.在管路冷却时，通过连接杆和连接法兰5，将测量箱9和管路膨胀端6相连；
60.在测量箱9外部沿y轴方向固定有第一标靶81；在测量箱9外部沿x轴方向固定有第二标靶82，在测量箱9外部沿z轴方向固定有第三标靶83；
61.供电及采集装置4给测量箱9内的第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3供电，第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3测得初始位置数据，通过供电及采集装置4和信号采集箱7上传到控制器；
62.当管路受热膨胀时，管路膨胀端6通过连接杆带动测量箱9一起发生位移，供电及采集装置4给测量箱9内的第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3供电，第一激光测距仪1、第二激光测距仪2和第三激光测距仪3获取x、y和z轴方向的位移数据，通过供电及采集装置4和信号采集箱7上传到控制器；
63.控制器根据初始位置数据与x、y和z轴方向的位移数据，获得管路膨胀值，根据管路膨胀值与预设值进行比较，若管路膨胀值大于预设值，则控制器控制报警器发出报警，否则正常工作，控制器还可以将x轴位移量、y轴位移量、z轴位移量和管路膨胀值显示在控制器显示屏上，方便人工查看。
64.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
65.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。