一种蒸汽暖风器的泄露监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及发电厂机组监测和安全维护领域，特别涉及一种蒸汽暖风器的泄露监测装置。


背景技术：

2.发电厂中一般用蒸汽暖风器来加热进入锅炉的空气，蒸汽暖风器的作用是用蒸汽作为热源来加热空气，提高空预器(全称空气预热器)入口冷端温度，这样可以避免空预器在低温状态下产生的氧化腐蚀和硫酸腐蚀，延长空预器使用寿命，并能提高进入锅炉的空气温度，提高锅炉效率。但由于蒸汽暖风器工作条件恶劣，温差较大，本身存在较大热应力、膨胀不均匀等原因，使得蒸汽暖风器在运行中极易发生泄露。
3.由于蒸汽暖风器布置在锅炉风机出口至空预器入口风道中，若蒸汽暖风器发生泄露，没有及时发现，将导致锅炉风机出力受限，使进入锅炉炉膛的风量减少，导致锅炉内燃烧不良，影响锅炉效率，使机组出力受限，导致机组发电量减少。并且蒸汽暖风器泄露严重将导致空预器入口温度降低，使空预器金属表面产生氧化腐蚀和三氧化硫造成的硫酸腐蚀，以及硫酸氢铵在空预器散热元件粘结，导致空预器堵灰，空预器差压增大，进而造成风机耗电量增大，机组厂用电量增加，机组发电效率下降，严重时锅炉负压波动，甚至造成锅炉跳闸等后果，严重影响机组安全稳定运行。因此，蒸汽暖风器的泄露监测，以及时发现泄露，对于发电厂机组的运行至关重要。
4.目前，在蒸汽暖风器的泄露监测上，主要通过依靠人员经验，综合分析蒸汽暖风器相关参数的方式来发现蒸汽暖风器泄露，该方式增大了人员工作量，且存在不确定性，不能及时发现蒸汽暖风器的泄露，使相关系统运行可靠性降低，严重影响机组长周期安全稳定运行。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种蒸汽暖风器的泄露监测装置，解决了现有人工泄露监测技术中无法及时监测发现蒸汽暖风器的泄露以及监测可靠性差、人工成本高和效率低下的技术问题。
6.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
7.一种蒸汽暖风器的泄露监测装置，包括机箱、微处理器、报警器和多个声波采集模组；每个所述声波采集模组均包括声导管、声发射传感器和信号处理电路；所有所述声导管均匀布设在蒸汽暖风器的外壁上，且所有所述声导管的首端均伸入所述蒸汽暖风器的内部，所有所述声导管的尾端均伸入所述机箱内；所述微处理器和所有所述信号处理电路均设置在所述机箱内，所述报警器设置在所述机箱上；
8.在每个所述声波采集模组中，所述声发射传感器设置在对应的所述声导管的尾端上，所述声发射传感器与对应的所述信号处理电路电连接；
9.所述报警器和所有所述信号处理电路均与所述微处理器电连接。
10.本实用新型的有益效果是：当蒸汽暖风器泄漏时，管道内的高压蒸汽通过裂缝或破口喷射出来，引起管壁振动和高压射流，可产生频带较宽的噪声，因此通过多个均匀布设在蒸汽暖风器的外壁上的声导管，可以从多方位多监测点来采集泄露噪声信号；再基于声发射技术，利用每个方位对应的声发射传感器将采集到的泄露噪声信号传输到信号处理电路中进行处理，得到适合微处理器进行处理分析的电信号；基于微处理器自带的处理分析功能，检测出蒸汽暖风器的泄露并通过报警器进行报警，以及时通知相关工作人员进行干预；
11.本实用新型的蒸汽暖风器的泄露监测装置，基于声波导技术和声发射技术，使得相关人员能够及时发现蒸汽暖风器泄露，避免了由于蒸汽暖风器泄露导致锅炉风机运行异常、锅炉负压摆动甚至锅炉跳闸等事故的发生，降低了泄露影响，提高了机组的可靠性，避免了机组由于蒸汽暖风器泄露造成的故障停机，因而减少了机组因蒸汽暖风器泄露而增加的相关成本，监测可靠性高、人工成本低，提高了相关人员的工作效率，增加了发电机组的发电量，提高了发电利润。
12.在上述技术方案的基础上，本实用新型还有如下改进：
13.进一步：在每个所述声波采集模组中，所述声发射传感器包括声波传感元件、声波发射元件和压电元件；所述声波传感元件设置对应的所述声导管的尾端内部，所述声波发射元件和所述压电元件均对应的所述声导管的尾端外部；
14.所述声波传感元件依次通过对应的所述声波发射元件和对应的所述压电元件与对应的信号处理电路电连接。
15.上述进一步技术方案的有益效果是：通过上述布局和组成的声发射传感器，可以实现多方位多监测点的泄露噪声信号的采样、发射和声电转换，进而实现多点泄露监测，有效保证蒸汽暖风器的安全性；其中，声波传感元件用于接收声波导采集的泄露噪声信号，声波发射元件用于将泄露噪声信号发送至压电元件，压电元件用于将泄露噪声信号转换为电信号，便于微处理器进行分析。
16.进一步：在每个所述声波采集模组中，所述信号处理电路包括滤波子电路、放大子电路和模数转换子电路；
17.所述压电元件依次通过对应的所述滤波子电路和对应的所述放大子电路与对应的所述模数转换子电路电连接；所有所述模数转换子电路均与所述微处理器电连接。
18.上述进一步技术方案的有益效果是：通过滤波子电路对压电元件转换的电信号进行去噪，再通过放大子电路进行放大，有效提高电信号的质量，便于提高后续微处理器的分析效果，通过模数转换子电路将放大电路放大后的模拟电信号转换为数字电信号，便于后续微处理器的分析。
19.进一步：所述模数转换子电路具体为ad7606型号的a/d转换芯片。
20.进一步：所述微处理器具体为stm32f407型号的单片机。
21.上述进一步技术方案的有益效果是：通过上述单片机，结合现有的计算机程序，充分利用了该单片机灵活处理和分析功能，实现高效、准确的泄露监测。
22.进一步：所述声波采集模组的数量大于或等于4。
23.上述进一步技术方案的有益效果是：通过大于或等于4的声波采集模组，可以实现至少四个方位的泄露监测，有效保证蒸汽暖风器的安全性。
24.进一步：所述蒸汽暖风器的泄露监测装置还包括设在所述机箱表面的显示器，所述显示器与所述微处理器电连接。
25.上述进一步技术方案的有益效果是：通过显示器，便于实现泄露监测中相关数据(例如泄露噪声信号的频谱、报警信号等)的显示，方便相关工作人员直观地查看监测情况，还方便基于微处理器的现有功能来设置人机交互界面，使得整个装置更加多功能化。
26.进一步：所述蒸汽暖风器的泄露监测装置还包括打印机，所述打印机与所述微处理器电连接。
27.上述进一步技术方案的有益效果是：通过打印机的连接，可以方便监测相关数据的打印，便于相关工作人员对泄露监测的管理和调控。
附图说明
28.图1为本实用新型实施例中一种蒸汽暖风器的泄露监测装置的结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例中声发射传感器分别与蒸汽暖风器和机箱的连接示意图；
30.图3为本实用新型实施例中信号处理电路的结构示意图；
31.图4为本实用新型实施例中另一种蒸汽暖风器的泄露监测装置的结构示意图。
32.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
33.1、机箱，2、微处理器，3、报警器，4、声导管，5、声波传感元件，6、声波发射元件，7、压电元件，8、蒸汽暖气箱。
具体实施方式
34.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
35.下面结合附图，对本实用新型进行说明。
36.实施例、如图1和图2所示，一种蒸汽暖风器的泄露监测装置，包括机箱1、微处理器2、报警器3和多个声波采集模组；每个所述声波采集模组均包括声导管4、声发射传感器和信号处理电路；所有所述声导管均匀布设在蒸汽暖风器8的外壁上，且所有所述声导管4的首端均伸入所述蒸汽暖风器8的内部，所有所述声导管4的尾端均伸入所述机箱1内；所述微处理器2和所有所述信号处理电路均设置在所述机箱1内，所述报警器3设置在所述机箱1上；
37.在每个所述声波采集模组中，所述声发射传感器设置在对应的所述声导管4的尾端上，所述声发射传感器与对应的所述信号处理电路电连接；
38.所述报警器3和所有所述信号处理电路均与所述微处理器2电连接。
39.本实施例蒸汽暖风器的泄露监测装置的工作原理为：
40.当蒸汽暖风器泄漏时，管道内的高压蒸汽通过裂缝或破口喷射出来，引起管壁振动和高压射流，可产生频带较宽的噪声，因此通过多个均匀布设在蒸汽暖风器的外壁上的声导管，可以从多方位多监测点来采集泄露噪声信号；再基于声发射技术，利用每个方位对应的声发射传感器将采集到的泄露噪声信号传输到信号处理电路中进行处理，得到适合微处理器进行处理分析的电信号；基于微处理器自带的处理分析功能，检测出蒸汽暖风器的
泄露并通过报警器进行报警，以及时通知相关工作人员进行干预。
41.本实施例的蒸汽暖风器的泄露监测装置，基于声波导技术和声发射技术，使得相关人员能够及时发现蒸汽暖风器泄露，避免了由于蒸汽暖风器泄露导致锅炉风机运行异常、锅炉负压摆动甚至锅炉跳闸等事故的发生，降低了泄露影响，提高了机组的可靠性，避免了机组由于蒸汽暖风器泄露造成的故障停机，因而减少了机组因蒸汽暖风器泄露而增加的相关成本，监测可靠性高、人工成本低，提高了相关人员的工作效率，增加了发电机组的发电量，提高了发电利润。
42.需要说明的是，微处理器的处理分析功能均为微处理器中预先配置的计算机程序，例如通过傅立叶变换将信号处理电路发送的电信号作分析，获得声波信号的频谱，综合蒸汽暖风器在各种条件下泄露过程的实验研究和理论分析结果，以及运行实践的大量经验，对频谱特征、噪声强度、持续时间进行分析计算，判断蒸汽暖风器是否发送泄露，这些计算机程序均为现有技术，具体细节此处不再赘述，本实用新型只针对蒸汽暖风器的泄露监测装置的物理结构和硬件结构进行改进，不涉及计算机程序的改进，为蒸汽暖风器的泄露监测技术提供硬件基础。
43.优选地，如图2所示，在每个所述声波采集模组中，所述声发射传感器包括声波传感元件5、声波发射元件6和压电元件7；所述声波传感元件5设置对应的所述声导管4的尾端内部，所述声波发射元件6和所述压电元件7均对应的所述声导管4的尾端外部；
44.所述声波传感元件5依次通过对应的所述声波发射元件6和对应的所述压电元件7与对应的信号处理电路电连接。
45.通过上述布局和组成的声发射传感器，可以实现多方位多监测点的泄露噪声信号的采样、发射和声电转换，进而实现多点泄露监测，有效保证蒸汽暖风器的安全性；其中，声波传感元件用于接收声波导采集的泄露噪声信号，声波发射元件用于将泄露噪声信号发送至压电元件，压电元件用于将泄露噪声信号转换为电信号，便于微处理器进行分析。
46.需要说明的是，上述声波传感元件、声波发射元件和压电元件，均可以根据实际情况选用市场上合适的型号，此处不再列举。
47.优选地，如图3所示，在每个所述声波采集模组中，所述信号处理电路包括滤波子电路、放大子电路和模数转换子电路；
48.所述压电元件依次通过对应的所述滤波子电路和对应的所述放大子电路与对应的所述模数转换子电路电连接；所有所述模数转换子电路均与所述微处理器2电连接。
49.通过滤波子电路对压电元件转换的电信号进行去噪，再通过放大子电路进行放大，有效提高电信号的质量，便于提高后续微处理器的分析效果，通过模数转换子电路将放大电路放大后的模拟电信号转换为数字电信号，便于后续微处理器的分析。
50.上述滤波子电路、放大子电路和模数转换子电路均可以采用现有的常规电路设计或芯片，具体细节此处不再赘述。
51.具体地，所述模数转换子电路具体为ad7606型号的a/d转换芯片。
52.具体地，所述微处理器2具体为stm32f407型号的单片机。
53.通过上述单片机，结合现有的计算机程序，充分利用了该单片机灵活处理和分析功能，实现高效、准确的泄露监测。
54.具体地，所述声波采集模组的数量大于或等于4。
55.通过大于或等于4的声波采集模组，可以实现至少四个方位的泄露监测，有效保证蒸汽暖风器的安全性。
56.优选地，所述蒸汽暖风器的泄露监测装置还包括设在所述机箱表面的显示器，所述显示器与所述微处理器2电连接。
57.通过显示器，便于实现泄露监测中相关数据(例如泄露噪声信号的频谱、报警信号等)的显示，方便相关工作人员直观地查看监测情况，还方便基于微处理器的现有功能来设置人机交互界面，使得整个装置更加多功能化。
58.优选地，如图4所示，所述蒸汽暖风器的泄露监测装置还包括打印机，所述打印机与所述微处理器2电连接。
59.通过打印机的连接，可以方便监测相关数据的打印，便于相关工作人员对泄露监测的管理和调控。
60.具体地，本实施例蒸汽暖风器的泄露监测装置还包括存储器，所述存储器与所述微处理器2电连接。
61.通过存储器，可以方便存储泄露监测中的相关数据，进一步便于相关工作人员对泄露监测的管理和调控。
62.具体地，本实施例中微处理器、显示器、存储器可以集成在一起的设备，例如微型计算机等，再通过外置的报警器发出声光报警信号，该报警器可根据实际情况选择合适的元件。
63.读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
64.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
65.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。