一种精确测量电厂支吊架热态载荷的监测系统及监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及监测电厂支吊架的系统及方法，尤其是涉及一种精确测量电厂支吊架热态载荷的监测系统及监测方法。
【背景技术】
[0002]管道支吊架是管道系统的重要组成部分之一，具有安全承受管道荷载，使管道自重的应力在允许的范围内；增大管道的刚度，避免过大的挠度；合理约束管道位移、限制管道接口对所连设备的推力和力矩、增加管道系统稳定性、防止管道振动等功能。管道支吊架的状态好坏直接影响管道的实际应力情况。然而机组经过长期运行和反复启停，加上原始设计、制造、安装等方面可能存在的问题，管道支吊架状态会发生变化。
[0003]现在管道支吊架的检查方法主要依靠于检测工人的经验，借助于望远镜及其他工具对支吊架进行目视检查和测试，而且，对于支吊架的检查也只是在电厂检查维修阶段进行的检查，但如果不在检修时期，管道运行时支吊架出现问题，那么势必不会被察觉，从而可能引起管道安全运行隐患，造成重大事故。
[0004]其他行业中，虽然已有一些在线安全检测的系统，如公开日为2015年07月01日，公开号为CN104746874A的中国专利中，公开了一种施工现场在线安全监测系统及监测方法施工方法，但是这些在线安全检测系统均不适用于测量电厂支吊架热态载荷。现在还没有测量电厂支吊架热态载荷的监测系统及监测方法，因此，迫切需要开发一套能够实时精确测量支吊架所承载荷的装置，为管道的不正常运行以及支吊架的更换等问题提供数据依据。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于解决现有技术中无法实时、精确测量电厂支吊架实际运行中所承载荷的问题，而提供一种精确测量电厂支吊架热态载荷的监测系统及监测方法。
[0006]本发明解决上述问题所采用的技术方案是:该精确测量电厂支吊架热态载荷的监测系统的特点在于:所述监测系统包括解调仪、光纤光栅传感器、人机交互界面和串口 ；光纤光栅传感器包括两种，一种光纤光栅传感器与支吊架拉杆永久贴合，另一种光纤光栅传感器与支吊架普通贴合，为温度补偿传感器，当光纤光栅传感器受力和温度发生变化时，其波长会发生变化，并且波长与应力、温度的变化成线性关系；解调仪内部装有光开关，用于解调出多个光纤光栅传感器的波长；串口用于通过通讯协议来实现下位机与上位机的数据及指令的传输，通讯协议包括指令和数据的协议；人机交互界面包括指令发送、串口设置、监测方式、支吊架信息输入、监测结果显示，图形显示、串口数据显示模块，人机交互界面用于实时显示支吊架名称、类型、载荷变化率、工作载荷、理论范围内支吊架载荷变化范围值、以及实际载荷值，图形显示模块用于实时绘制所选支吊架的载荷变化曲线和应力变化曲线。
[0007]作为优选，本发明光纤光栅传感器是波长调制型传感器，波长检测不受光纤连接器、藕合器或光源的光强波动和损耗的影响。
[0008]作为优选，本发明光纤光栅传感器用于远距离传输信号。
[0009]作为优选，本发明人机交互界面接收的数据是包含波长数据的八位数据，数据代表传感器编号和波长值。
[0010]作为优选，本发明串口为RS-232。
[0011]—种精确测量电厂支吊架热态载荷的监测方法，其特点在于:所述监测方法的步骤如下:添加所要监测的支吊架信息，在信息输入模块中的“序号”编辑框里输入序号代码，默认从I开始，在“支吊架名称”编辑框里输入所添加支吊架的名称，便于标记，在“载荷变化率”中输入支吊架载荷的可变化率，默认弹簧支吊架为25%，在“支吊架类型”中选择所选支吊架的类型，类型包括弹簧支吊架、恒力弹簧支吊架和刚性吊架，在“工作载荷”编辑框里输入对应支吊架的工作载荷，在“拉杆直径”中输入该支吊架拉杆的直径，此时，支吊架所有基本信息输入完毕，点击“添加”按钮，该支吊架信息会在结果显示模块中显示输出；如需继续添加监测支吊架，重复上述步骤进行添加；
在串口设置模块中的“串口选择”输入串口端口号，在“波特率”中选择传输数据的波特率，系统默认为115200，选择好波特率和端口号后点击“连接”按钮，此时，上下位机通信通道已打开；
采集方式模块中选择采集方式，“自动”方式为系统自动监测所有添加的支吊架，“手动”方式只监测所输入的一个支吊架，当选择自动方式时，点击“自动”，输入不同支吊架切换时间，单位为S，点击“确定”按钮，如在监测过程中需暂停，点击“暂停”按钮，暂停监测，此时“暂停”按钮显示“继续”，如需继续监测，点击“继续”按钮；当选择手动方式时，点击“手动”，输入所要监测的支吊架对应的序号，点击“切换”，如在采集过程中要更换监测对象，点击“暂停”按钮，暂停监测，此时“暂停”按钮显示“继续”，如需继续监测，点击“继续”按钮；当支吊架信息输入、串口连接以及采集方式设置好后，在指令模块中点击“开始采集”按钮，此时，支吊架监测开始，在结果显示模块中实时更新监测结果，当监测到的实际载荷超出理论载荷值范围时，会提示用户；
图形显示模块实时显示监测结果曲线，选择所要显示图形的支吊架序号，选择“显示”，以实时显不载荷曲线和应力曲线；
接收原始数据显示模块中显示接收的最原始数据以及其他指令；
如果已完成监测需要，在指令模块中点击“停止采集”和“退出系统”按钮后退出监测系统，至此，完成此次监测。
[0012]作为优选，本发明人机交互界面实现数据自动保存功能，并且数据保存完整。
[0013]作为优选，本发明图形显示模块实时显示监测结果曲线，单击鼠标右键并拖动鼠标可对图形进行平移，单击鼠标左键可显示对应点的坐标值，单击鼠标滑轮并拖动鼠标可对图形进行放大和缩小变换，双击鼠标右键，显示菜单功能，可变化图形界面风格。
[0014]作为优选，本发明列表显示区域显示所有添加的支吊架的信息，当监测到的实际载荷超出理论载荷值范围时，该支吊架信息显示字体颜色将变成红色来提示用户。
[0015]本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果:1、设计一套用于实时监测支吊架受力的监测系统，提高了支吊架检测的精确性。2、对于运行管道出现下沉等现象，可根据监测结果，分析下沉原因。3、对于失效的支吊架，为更换支吊架提供数据依据。4、当支吊架工作不正常后，可根据监测结果，结合应力分析软件，得出管道一次应力和二次应力值，从而得到管道的运行状况。5、长期实时监测支吊架受力状况，可在非检修期对运行支吊架的状况有一定的掌握。6、可同时测量多个支吊架的受力，为整个管道的安全运行提供保障。7、操作简单，测量精确性高，可以确保管道支吊架的安全运行。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例中人机交互界面的示意图。
[0017]图中:1为指令模块；2为采集方式模块；3为串口设置模块；4为图形显示模块；5为信息输入模块；6为结果显示模块；7为接收原始数据显示模块。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
[0019]实施例。
[0020]参见图1，本实施例中精确测量电厂支吊架热态载荷的监测系统包括解调仪、光纤光栅传感器、人机交互界面和串口。
[0021]光纤光栅传感器有两种，一种与支吊架拉杆永久贴合，另一种与支吊架普通贴合。永久贴合是指光纤光栅传感器和支吊架拉杆视为一体，接收支吊架的应变和温度信号；普通贴合是指光纤光栅传感器与支吊架粘贴，附在支吊架拉杆上，只接收支吊架的温度信号，为温度补偿传感器。当光纤光栅传感器受力和温度发生变化时，其波长会发生变化，并且波长与应力、温度的变化成线性关系。
[0022]解调仪内部装有光开关，可解调出多个光纤光栅传感器的波长。
[0023]串口为RS-232，通过通讯协议来实现下位机与上位机的数据及指令的传输，通讯协议包括指令和数据的协议。
[0024]人机交互界面可以采用VC++(MFC)开发，并可以采用面向对象技术和多线程编程技术保证较高采集速度和良好的人机交互界面。人机交互界面主要包括指令模块1、采集方式模块2、串口设置模块3、图形显示模块4、信息输入模块5、结果显示模块6和接收原始数据显示模块7。人机交互界面可实时显示支吊架名称、类型、载荷变化率、工作载荷、理论范围内支吊架载荷变化范围值、实际载荷值；图形显示区域可实时绘制所选支吊架的载荷变化曲线和应力变化曲线，并可根据需要保存图形、数据，也可导入数据进行查看。
[0025]本实施例中精确测量电厂支吊架热态载荷的监测系统采用上下位的方式，并通过串口通信的方式来完成数据和指令的传输。
[0026]光纤光栅传感器是波长调制型传感器，波长检测就不受光纤连接器、藕合器或光源等的光强波动和损耗的影响。
[0027]精确的透射和反射特征可以更加准确获得待测信息的变化，测量精度高。
[0028]光纤光栅传感器上的传感接头结构简单、重量轻、尺寸小、柔韧性好，与支吊架拉杆贴合性好。
[0029]光纤光栅传感器抗电磁干扰能力强、抗高温和腐蚀能力强，使用寿命长，易实现信号的远距离传输。
[0030]本实施例精确测量电厂支吊架热态载荷的监测系统中的上下位机采用同一通讯协议，即取得良好的“握手”，通讯协议根据测量的需要和特点编制。
[0031]人机交互界面接收的数据并非为原波长数据，而是包含波长数据的八位数据，数据代表传感器编号和波长值。
[0032]人机交互界面可实现数据自动保存功能，并且数据保存完整。
[0033]人机交互界面的图形显示可实现图形的放大、缩小以及平移等功能，菜单功能可改变区域界面风格。
[0034]本实施例中精确测量电厂支吊架热态载荷