一种蒸汽热网运行监控和在线故障诊断系统转让专利
申请号 : CN202110853319.9
文献号 : CN113669628B
文献日 : 2022-05-06
发明人 : 何海军 , 曾鑫 , 赵子东 , 范玮 , 简洪生 , 孙宇 , 马洪洲 , 赵静 , 刘尧祥 , 武广龙 , 李振 , 武继龙 , 李峥 , 杨若溪 , 滕凤海
申请人 : 中煤科工清洁能源股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种蒸汽热网运行监控和在线故障诊断系统,其特征在于,包括蒸汽热源(1‑1)、蒸汽管道模块、蒸汽用户(1‑5)、计量装置模块、测量装置模块(3),其中,所述蒸汽热源(1‑1)将蒸汽通过所述蒸汽管道模块传输至蒸汽用户(1‑5);
所述蒸汽管道模块包括蒸汽主管道(1‑2)、蒸汽分支管道(1‑3)和用户蒸汽管道(1‑4);
所述计量装置模块包括主管道计量装置(2‑1)、分支管道计量装置(2‑2)和用户计量装置(2‑3);所述主管道计量装置(2‑1)、分支管道计量装置(2‑2)和用户计量装置(2‑3)进行实时测量蒸汽热网各管段测点处的蒸汽流量、温度、压力和焓值参数;
所述测量装置模块(3)包括现场测量箱(3‑1)、测温元件(3‑2)、环境温度计(3‑3)、风速计(3‑4)、顶部测温带(3‑5)和振动传感器(3‑6),所述现场测量箱(3‑1)通过无线通讯方式实时上传现场测量数据至监控(4),所述测温元件(3‑2)均匀分布在蒸汽管道外表面圆周区域,所述环境温度计(3‑3)与风速计(3‑4)均设置于所述测温元件(3‑2)周围1m区域,所述顶部测温带(3‑5)敷设于蒸汽管道顶部,所述振动传感器(3‑6)安装于蒸汽管道底部;
所述蒸汽用户(1‑5)通过用户蒸汽管道(1‑4)接收蒸汽。
2.根据权利要求1所述的蒸汽热网运行监控和在线故障诊断系统,其特征在于,主管道计量装置(2‑1)安装在蒸汽主管道(1‑2)上游,分支管道计量装置(2‑2)安装在蒸汽分支管道(1‑3)上游,用户计量装置(2‑3)安装在用户蒸汽管道(1‑4)下游。
3.根据权利要求1所述的蒸汽热网运行监控和在线故障诊断系统,其特征在于,所述蒸汽主管道(1‑2)为蒸汽管道的主管道,蒸汽主管道(1‑2)上游与蒸汽热源(1‑1)衔接,下游与若干条蒸汽分支管道(1‑3)衔接,并通过蒸汽分支管道(1‑3)和用户蒸汽管道(1‑4)输送蒸汽至蒸汽用户(1‑5)。
4.根据权利要求1所述的蒸汽热网运行监控和在线故障诊断系统,其特征在于,所述监控(4)进行根据上传的测量数据分析出蒸汽热网管损异常管段的蒸汽流量、压力、温度是否异常、散热测温是否异常、保温破损区域、蒸汽泄露区域以及蒸汽管网积水管段。
说明书 :
一种蒸汽热网运行监控和在线故障诊断系统
技术领域
背景技术
模和供热半径的扩大,集中供热管网呈现规模化和长距离化发展趋势,蒸汽热网要面临的
重要挑战之一是监控措施有限、故障发现滞后、蒸汽热网的损失度高且缺乏有效诊断手段。
者发生后一段较长时间才能发现,不利于蒸汽热网高效、安全以及稳定运行。
果统计后进行,不同步的问题会增加分析不准确风险,而且现场测量工作需要耗费大量人
力。
常,以采取更加精准的降低管网损失的措施。
题。
发明内容
汽用户。
振动传感器安装于蒸汽管道底部。
网积水管段。
分析结果异常时,可精准定位异常位置并进行原因排查,及时改善异常管网,得以实现持续
改善管网运行状况并降低全局蒸汽热网损失,实现节约能源的目的;通过采集分析数据,实
现更加科学、及时精确的发现蒸汽压力、温度和流量异常,提前预判水击事故和蒸汽泄漏事
故;通过实时监测蒸汽热网的运行情况,经过系统分析实时评估运行状况,提前发现并及时
处理蒸汽热网运行故障或异常;通过对蒸汽热网管损、能效和管损分析出所需的测量数据,
实现同步测量,计算和分析更准确,节省了大量现场测量工作。
附图说明
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。
置模块、3‑1.现场测量箱、3‑2.测温元件、3‑3.环境温度计、3‑4.风速计、3‑5.顶部测温带、
3‑6.振动传感器、4.监控。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的
范围,为了方便理解本发明的上述技术方案,以下通过具体使用方式上对本发明的上述技
术方案进行详细说明。
干条蒸汽分支管道1‑3衔接,并通过蒸汽分支管道1‑3和用户蒸汽管道1‑4输送蒸汽至蒸汽
用户1‑5;并所述蒸汽管道模块中所有蒸汽管道上都安装有计量装置。
1‑3、3根DN150用户管道1‑4、5根DN100用户管道1‑4和2根DN80用户管道1‑4,有DN500、
DN300、DN250、DN150、DN100和DN8合计6种规格管道,并每个管道上均安装有对应的测量装
置。
分支管道1‑3上游,用户计量装置2‑3安装在用户蒸汽管道1‑4下游。
数据至监控4;所述测温元件3‑2为4个测点,沿蒸汽管道圆周方向均匀分布,测量时4个测点
测得的温度均值,为该测量截面的平均温度;所述环境温度计3‑3与风速计3‑4均设置于所
述测温元件3‑2周围1m区域;所述顶部测温带3‑5敷设于蒸汽管道顶部,所述振动传感器3‑6
安装于蒸汽管道底部,测量装置模块3可以实时测量测点处的散热损失和振动信号。
粘贴于蒸汽管道顶部,其发射率0.98,敷设长度取200m。当搭载红外摄像头的无人飞机于夜
间巡检蒸汽管道时,可精确的测得敷设有测温带3‑5的蒸汽管线顶部温度分布(测温工作均
于夜间自动完成,测量设备的电源可以采用带蓄电池的太阳能供电装置)。
管段;当监控4发现异常后,可提示运营管理人员根据异常原因安排人员排查或维护。
管道计量装置2‑1与蒸汽管道处分支管道计量装置2‑2之间的蒸汽质量流量的差值,为蒸汽
主管道1‑2的管网损失。蒸汽分支管道1‑3处分支管道计量装置2‑2和该蒸汽分支管道1‑3相
应连接的所有用户计量装置2‑3的差值,为该蒸汽分支管道1‑3和用户蒸汽管道1‑4的管网
损失。
温度和风速测量,可以获得对应规格管道的单位长度散热损失。基于现场测量的不同规格
管道的单位长度散热损失和管道长度,可通过监控4计算出理论散热损失和理论管网损失,
将整个蒸汽热网或任意一段蒸汽管网的理论损失和实际损失比较,即可判别个蒸汽热网或
具体某一段管网的损失是否异常。
测量模块测量的理论散热损失数据,可通过监控4计算出管网末端的理论蒸汽温度和压力,
通过比较理论值和用户计量装置2‑3测量的实际蒸汽流量、蒸汽温度和压力,即可判别用户
计量装置2‑3的流量、温度和压力测量是否异常。
信号经监控4分析后频率特征值会发生变化,以此判别该管道是否运行异常。
测温带平均温度,则该区域温度异常,可能原因为该区域蒸汽管道保温破损或者蒸汽泄露。
机某一次巡检发现两者差值明显高于或低于正常值,则判断数据异常,可能原因为现场测
量模块的测温元件3‑2故障。若异常,则由监控4发出异常提示,运行管理人员根据异常情况
安排人员排查或维护,以实现管损实时监测、分析、精准识别,异常和故障提前预判并及时
处理。
网损失均进行分析,当分析结果异常时,可精准定位异常位置并进行原因排查,及时改善异
常管网,得以实现持续改善管网运行状况并降低全局蒸汽热网损失,实现节约能源的目的;
通过采集分析数据,实现更加科学、及时精确的发现蒸汽压力、温度和流量异常,提前预判
水击事故和蒸汽泄漏事故;通过实时监测蒸汽热网的运行情况,经过系统分析实时评估运
行状况,提前发现并及时处理蒸汽热网运行故障或异常;通过对蒸汽热网管损、能效和管损
分析出所需的测量数据,实现同步测量,计算和分析更准确,节省了大量现场测量工作。