基于数字孪生技术的电站在线监测预警系统及方法与流程

1.本发明涉及电站运行状态监测技术领域，具体涉及基于数字孪生技术的电站在线监测预警系统及方法。


背景技术：

2.数字孪生：是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。数字孪生技术是一种超越现实的概念，可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。
3.近年来，我国电力行业飞速发展，目前已形成以单机30万千瓦、60万千瓦、100万千瓦等级大型国产发电机组为主的发电系统，单元机组向高参数、大容量、智能化方向发展的同时，配套的汽水管道系统也正向复杂化、精细化转变。初始设计缺陷、设备制造偏差、基建安装误差等因素造成的大型火电机组管道偏离设计状态的现象时有发生，火电机组深度调峰带来机组的运行不稳定性增加，目前已有较多因管道偏离设计状态引起端点推力异常而导致汽轮机振动超标、管道严重变形、应力水平激增、焊缝开裂、管道振动超限、甚至造成事故停机的报导，严重威胁到机组的安全生产。
4.为此，本领域技术人员设计了一种基于数字孪生技术的电站在线监测预警系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：为解决上述背景技术中所提出的问题，本发明提供了基于数字孪生技术的电站在线监测预警系统及方法。
6.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
7.基于数字孪生技术的电站在线监测预警系统及方法，包括：管道、恒力吊架、一号支吊架载荷测量装置、弹簧吊架、二号支吊架载荷测量装置、刚性吊架、三号支吊架载荷测量装置、dc直流电源、一号三向位移指示器、二号三向位移指示器、三号三向位移指示器、安装在管道上的振动测量仪、一号数据采集仪、二号数据采集仪、三号数据采集仪、交换机及工控机；
8.刚性吊架的一端、弹簧吊架的一端及恒力吊架的一端均固定于管道上，刚性吊架的另一端、弹簧吊架的另一端及恒力吊架的另一端分别固定于悬吊位置处，一号支吊架载荷测量装置安装于刚性吊架上，二号支吊架载荷测量装置安装于弹簧吊架上，三号支吊架载荷测量装置安装于恒力吊架上；
9.一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器分别固定在管道的不同位置处；
10.一号三向位移指示器及一号支吊架载荷测量装置与一号数据采集仪相连接，二号三向位移指示器及二号支吊架载荷测量装置与二号数据采集仪相连接，振动测量仪、三号三向位移指示器及三号支吊架载荷测量装置与三号数据采集仪相连接，交换机与一号数据
采集仪、二号数据采集仪及三号数据采集仪相连接，交换机与工控机相连接，工控机包括应力实时计算系统和预警系统。
11.优选的，交换机与一号数据采集仪、二号数据采集仪和三号数据采集仪均通过网线连接。
12.优选的，dc直流电源通过导线与一号支吊架载荷测量装置、二号支吊架载荷测量装置、三号支吊架载荷测量装置、一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器相连接。
13.优选的，一号数据采集仪、二号数据采集仪及三号数据采集仪之间通过同步信号线相连接。
14.优选的，一号数据采集仪、二号数据采集仪及三号数据采集仪采用分布式安装模式。
15.优选的，振动测量仪通过管夹抱箍固定于管道上。
16.优选的，一号三向位移指示器设置于管道的一端，二号三向位移指示器设置于管道的另一端，三号三向位移指示器设置于管道上且位于设计膨胀位移最大的位置处。
17.优选的，一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器均通过管夹抱箍固定于管道上。
18.基于数字孪生技术的电站在线监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
19.s1：应力实时计算系统获取振动测量仪、一号支吊架载荷测量装置、二号支吊架载荷测量装置、三号支吊架载荷测量装置、一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器测量得到的数据，再将振动测量仪、一号支吊架载荷测量装置、二号支吊架载荷测量装置、三号支吊架载荷测量装置、一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器测量的数据输入到管道应力计算模型中，管道的一次应力及二次应力；
20.s2：当待监测管道的振动大于管道振动速度阈值、管道的位移大于热位移偏离设计容许阈值时、管道的载荷大于载荷偏离设计容许阈值时或者管道的一次应力或二次应力大于一次应力或二次应力报警阈值时，则产生报警信号。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
24.实施例一：
25.基于数字孪生技术的电站在线监测预警系统；主要包括：管道、恒力吊架、一号支吊架载荷测量装置、弹簧吊架、二号支吊架载荷测量装置、刚性吊架、三号支吊架载荷测量
装置、dc直流电源、一号三向位移指示器、二号三向位移指示器、三号三向位移指示器、安装在管道上的振动测量仪、一号数据采集仪、二号数据采集仪、三号数据采集仪、交换机及工控机；
26.刚性吊架的一端、弹簧吊架的一端及恒力吊架的一端均固定于管道上，刚性吊架的另一端、弹簧吊架的另一端及恒力吊架的另一端分别固定于悬吊位置处，一号支吊架载荷测量装置安装于刚性吊架上，二号支吊架载荷测量装置安装于弹簧吊架上，三号支吊架载荷测量装置安装于恒力吊架上；
27.一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器分别固定在管道的不同位置处；
28.一号三向位移指示器及一号支吊架载荷测量装置与一号数据采集仪相连接，二号三向位移指示器及二号支吊架载荷测量装置与二号数据采集仪相连接，振动测量仪、三号三向位移指示器及三号支吊架载荷测量装置与三号数据采集仪相连接，交换机与一号数据采集仪、二号数据采集仪及三号数据采集仪相连接，交换机与工控机相连接，工控机包括应力实时计算系统和预警系统。
29.交换机与一号数据采集仪、二号数据采集仪和三号数据采集仪均通过网线连接。
30.dc直流电源通过导线与一号支吊架载荷测量装置、二号支吊架载荷测量装置、三号支吊架载荷测量装置、一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器相连接。
31.一号数据采集仪、二号数据采集仪及三号数据采集仪之间通过同步信号线相连接。
32.一号数据采集仪、二号数据采集仪及三号数据采集仪采用分布式安装模式。
33.振动测量仪通过管夹抱箍固定于管道上。
34.一号三向位移指示器设置于管道的一端，二号三向位移指示器设置于管道的另一端，三号三向位移指示器设置于管道上且位于设计膨胀位移最大的位置处。
35.一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器均通过管夹抱箍固定于管道上。
36.实施例二：
37.基于数字孪生技术的电站在线监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
38.s1：应力实时计算系统获取振动测量仪、一号支吊架载荷测量装置、二号支吊架载荷测量装置、三号支吊架载荷测量装置、一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器测量得到的数据，再将振动测量仪、一号支吊架载荷测量装置、二号支吊架载荷测量装置、三号支吊架载荷测量装置、一号三向位移指示器、二号三向位移指示器及三号三向位移指示器测量的数据输入到管道应力计算模型中，管道的一次应力及二次应力；
39.s2：当待监测管道的振动大于管道振动速度阈值、管道的位移大于热位移偏离设计容许阈值时、管道的载荷大于载荷偏离设计容许阈值时或者管道的一次应力或二次应力大于一次应力或二次应力报警阈值时，则产生报警信号。
40.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明
将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。点相一致的最宽的范围。