一种燃气轮机危险气体监测系统及方法与流程

1.本发明属于危险气体监测技术领域，具体涉及一种燃气轮机危险气体监测系统及方法。


背景技术：

2.燃气轮机危险气体主要包括甲烷、氢气(使用氢冷发电机的燃气轮机)等，一旦发生泄露，就会成为重大安全隐患，若处置不当，就可能产生安全事故、设备损坏，造成不可挽回的损失。另外，危险气体浓度也是燃机通风控制的重要参数，涉及多个重要设备的运行控制。因此，燃气轮机危险气体监测系统的安全、可靠、稳定、准确对电厂安全稳定运行具有重要意义。
3.现有危险气体监测系统存在以下问题：
4.定期标定困难：根据国家检验规章制度规定，危险气体探头需要定期标定，但是在实际生产运行过程中，电厂要完成规定的启停、长期运行任务，就需要其在标定周期内择机(停机期间)完成标定工作；
5.日常维护不便：危险气体探头通常安装在透平间顶部出风口、阀组间顶部出风口、发电机中性点、出线上部等位置，多数位于高处，需要攀爬，且难以正常站立，维护难度较大；
6.容易产生数据漂移：一般危险气体探头安装在透平间、阀组间内部，长时间在高温环境运行，容易造成传感器测量数据产生漂移。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种燃气轮机危险气体监测系统及方法，以解决现有危险气体监测系统标定繁琐、维护困难和检测数据不稳定的技术问题。
8.为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：
9.第一方面，一种燃气轮机危险气体监测系统，包括气体取样模块、气体分析模块、系统控制器和标气存储模块；
10.所述气体取样模块气体入口设置在采样点；
11.所述气体取样模块气体出口与气体分析模块的气体入口相连；
12.所述标气存储模块气体出口与气体分析模块的气体入口相连；
13.所述系统控制器用于控制气体取样模块和气体分析模块间气路通断；控制标气存储模块气体出口与气体分析模块间气路通断；并在标定开始前发出开关信号给燃机控制系统，使燃机控制系统闭锁与危险气体标定相关的保护逻辑。
14.本发明的进一步改进在于：所述采样点设置在阀组间出风口。
15.本发明的进一步改进在于：所述气体分析模块包括第二过滤器和气体传感器，所述气体传感器气体入口与第二过滤器的气体出口相连，所述第二过滤器的气体入口与气体取样模块气体出口相连，所述第二过滤器的气体入口与还与标气存储模块的气体出口相
连。
16.本发明的进一步改进在于：所述气体取样模块包括采样管路、第一过滤器和抽气泵；
17.所述采样管路一端设置于采样点，另一端通过第一截止阀与第一过滤器相连，所述第一过滤器通过减压阀与抽气泵相连，所述抽气泵气体出口与第二过滤器气体入口相连。
18.本发明的进一步改进在于：所述标气存储模块包括标气瓶和第二气体电磁阀，所述标气瓶气体出口通过第二气体电磁阀与第二过滤器气体入口相连。
19.本发明的进一步改进在于：所述系统控制器还包括报警功能模块，所述报警功能模块用于根据气体分析模块的气体分析结果与安全阈值进行比较，若大于安全阈值则发出警报，并存储气体报警数据。
20.本发明的进一步改进在于：所述报警功能模块还包括设备故障报警和标定预警，所述设备故障报警用于在硬件出现故障时进行报警，并存储设备报警数据；
21.所述标定预警用于根据预设的标定周期发出预警。
22.本发明的进一步改进在于：所述查询功能模块用于查询运行功能模块存储的气体实时监测数据、标定功能模块存储的标定结果数据和报警功能模块的报警数据。
23.本发明的进一步改进在于：所述气体取样模块、气体分析模块和系统控制器都安装在控制柜内部，所述标气存储模块设置在控制柜外部，所述控制柜柜门设有操作显示面板，所述操作显示面板与系统控制器相连。
24.第二方面，一种燃气轮机危险气体监测方法，包括以下步骤：
25.在非标定时，系统控制器控制气体取样模块和气体分析模块之间保持通路，断开标气存储模块和气体分析模块之间的气路，所述气体取样模块获取采样气体，并对采样气体进行预处理，将预处理后的采样气体通入气体分析模块中，所述气体分析模块分析采样气体生成分析结果发送至系统控制器，系统控制器存储气体实时监测数据，并将数据传输至燃机控制系统；
26.在标定过程开始前，系统控制器发出开关信号，使燃机控制系统闭锁与危险气体标定相关的保护逻辑；
27.当进行标定时，系统控制器控制气体取样模块停止采样，并将标气存储模块和气体分析模块之间的气路打开，所述标气存储模块中的标气通入气体分析模块中，所述气体分析模块生成标气分析结果发送至系统控制器，系统控制器根据标气分析结果生成标定结果数据并存储。
28.与现有技术相比，本发明至少包括以下有益效果：
29.1、本发明通过系统控制器在标定过程开始前，发出开关信号使燃机控制系统闭锁与危险气体标定相关的保护逻辑，并切断气体取样模块与气体分析模块间气路，保证标定期间不影响机组安全稳定运行，实现了不停机就能进行标定，有效提高工作效率，降低了因停机标定带来的损耗；
30.2、本发明将气体取样模块、气体分析模块和系统控制器等集中安装在就地控制柜内，方便运维人员进行检查、更换、标定，极大地保障人员安全，节省人力投入；
31.3、本发明通过将气体取样模块、气体分析模块和系统控制器安装在外部，避免高
温的恶劣运行环境对设备产生影响，降低设备损耗，减少干扰，提高测量数据可靠性。
附图说明
32.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：
33.图1为是本发明一种燃气轮机危险气体监测系统的系统框图；
34.图2是本发明一种燃气轮机危险气体监测系统的结构示意图。
35.图中：1、阀组间；2、采样管路；3、控制柜；4、系统控制器；5、操作显示面板；6、气体传感器；7、第一气体电磁阀；8、第一过滤器；9、减压阀；10、抽气泵；11、标气瓶；12、阀组间出风口；13、采样点；14、第二过滤器；15、第二气体电磁阀。
具体实施方式
36.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。
37.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。
38.实施例1
39.如图1，一种燃气轮机危险气体监测系统，包括气体取样模块、气体分析模块、系统控制器、标气存储模块和信号传输模块；
40.气体取样模块气体入口设置在采样点13；
41.气体取样模块气体出口与气体分析模块气体入口相连；
42.标气存储模块气体出口与气体分析模块气体入口相连；
43.标气存储模块用于存储标气，在标定时给气体分析模块供气；
44.气体取样模块用于抽取采样点13的气体，并对气体进行预处理，然后通入气体分析模块；
45.气体分析模块中包括气体传感器6，通过气体传感器6对预处理后的气体进行成分分析，并将分析结果通过信号传输模块发送到系统控制器5中；
46.分析结果中包括气体成分和各成分浓度。
47.系统控制器5包括报警功能模块、查询功能模块、标定功能模块和运行功能模块；
48.如图2所示，系统控制器5信号输出端分别与报警器、存储器、第一气体电磁阀7和第二气体电磁阀15信号输入端相连；
49.在非标定时，系统控制器5控制第一气体电磁阀7打开，第二气体电磁阀15关闭，打开气体取样模块与气体传感器组间气体通路，断开标气存储模块与气体传感器组间的气路；
50.在标定开始前，系统控制器5控制第二气体电磁阀15打开，第一气体电磁阀7关闭，打开标气存储模块与气体传感器组间气体通路，断开气体取样模块与气体传感器组间的气路；并发送开关信号给燃机控制系统，使燃机控制系统闭锁与危险气体标定相关的保护逻
辑。
51.保证标定期间不影响机组安全稳定运行，实现了不停机就能进行标定。
52.报警功能模块包括气体监测报警、设备故障报警、标定预警等功能。
53.气体监测报警是气体浓度超限报警，根据气体分析模块的气体分析结果与安全阈值进行比较，若大于安全阈值则发出警报，并存储气体报警数据；
54.设备故障报警包括传感器零漂、传感器故障、控制器故障、24v电源故障等硬件故障报警，并存储设备报警数据；
55.标定预警根据运维人员设置的标定周期，在接近下次标定时间节点前，发出预警，通知运维人员需要进行标定；
56.报警功能模块为报警器，报警器与系统控制器5信号端相连。
57.系统控制器5信号端还与存储器相连，存储器用于存储气体实时监测数据、标定时气体传感器组测量的标定结果数据和各类报警数据。
58.存储器为可读取存储器。
59.查询功能模块用于查询气体实时监测数据、标定结果数据和报警功能模块的报警数据。
60.气体分析模块包括第二过滤器14和气体传感器6，气体传感器6气体入口与第二过滤器14的气体出口相连，第二过滤器14的气体入口与气体取样模块气体出口相连，第二过滤器14的气体入口与还与标气存储模块的气体出口相连。
61.气体取样模块包括采样管路2、第一过滤器8和抽气泵10；
62.采样管路2一端设置于采样点13，另一端通过第一气体电磁阀7与第一过滤器8相连，第一过滤器8通过减压阀9与抽气泵10相连，抽气泵10气体出口与第二过滤器14气体入口相连。
63.标气存储模块包括标气瓶11和第二气体电磁阀15，标气瓶11气体出口通过第二气体电磁阀15与第二过滤器14气体入口相连。
64.本实施例中气体取样模块、气体分析模块和标气存储模块组成一条监测气路，在不同的使用场地需要不同数量的监测气路，至少需要一条监测气路，同一场地中不同的监测气路之间互不影响。
65.进行标定时包括零位标定和满量程标定。
66.实施例2
67.如图2，为实施例1中一种燃气轮机危险气体监测系统应用于阀组间的实施例；
68.阀组间1危险气体最容易积聚的地方是阀组间出风口12，在该位置选择有一定空间、距离合适的采样点13，将采样管路2的进气口设置在采样点13处；
69.气体取样模块，第一气体电磁阀7、第一过滤器8、减压阀9、抽气泵10。标定时关闭第一气体电磁阀7防止标气进入阀组间1；第一过滤器8对气体进行过滤，防止污染气体传感器6；减压阀9可调节气体压力；抽气泵10进行气体抽取。
70.标气瓶11，在进行标定时提供标气。
71.气体取样模块、气体分析模块和系统控制器5都安装在控制柜3内部，标气存储模块设置在控制柜3外部，控制柜3柜门设有操作显示面板5，操作显示面板5与系统控制器相连。
72.通过操作显示面板5，运维人员可以进行操作和查看，包括参数设置、标定模式和运行模式切换、报警查询、数据查看、定期标定相关操作等。
73.参数设置是指根据生产需要和相关制度标准，设定标定周期，并设置标定到期预警，可设置标定到期前一个月、半个月、一周各报警一次，通过短信、燃机控制系统报警列表等方式进行报警，通知运行人员、设备主人。
74.实施例3
75.一种燃气轮机危险气体监测系统，包括以下步骤：
76.在非标定时，系统控制器5控制第一气体电磁阀7打开，控制第二气体电磁阀15关闭，使气体取样模块和气体传感器组之间保持通路，断开标气存储模块和气体传感器组之间的气路，所述气体取样模块获取采样气体，并对采样气体进行预处理，将预处理后的采样气体通入气体传感器组中，所述气体传感器组分析采样气体生成分析结果发送至系统控制器5，系统控制器5将气体实时监测数据存储至存储器中；
77.在标定过程开始前，系统控制器发出开关信号，使燃机控制系统闭锁与危险气体标定相关的保护逻辑；
78.当进行标定时，系统控制器5控制第一气体电磁阀7关闭，控制第二气体电磁阀15打开，控制气体取样模块停止采样，并将标气存储模块和气体传感器组之间的气路打开，所述标气存储模块中的标气通入气体传感器组中，气体传感器组生成标气分析结果发送至系统控制器，系统控制器生成标定结果数据并存储至存储器。
79.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。
80.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。