一种用于监测锅炉膨胀数据的装置及预警方法与流程

本发明涉及热膨胀监测，尤其是一种用于监测锅炉膨胀数据的装置及预警方法。

背景技术：

1、由于材料的热胀冷缩效应，在锅炉启动过程，随着温度的升高，锅炉部件会发生膨胀，如果由于某种因素导致膨胀不畅或各部位膨胀不同步，会在局部产生应力集中，甚至在薄弱处拉裂造成锅炉泄漏，而现有的膨胀监测装置多为膨胀指示器，不能提供连续的数据记录和对异常工况发出预警，为此有必要发明一种用于监测锅炉膨胀数据的装置及预警方法；

2、现有专利中，最接近的现有技术是申请号为专利申请201521101932.1公开了由底座、导轨、中心滑座、编码器和齿条等组成的三维定位机构，用于锅炉膨胀自动监测；专利申请201510338893.5公开了一种具有在线监测功能的膨胀指示器，包括水平托盘，在托盘边缘上固装四根滑竿，在托盘一角固装x/y方向位移传感器，在滑竿上套装x/y轴膨胀指示杆，z方向滑竿顶端安装z方向位移传感器；专利申请201621057765.x公开了一种电站热力设备膨胀指示器，包括：电机、杆件和位移感知面板；所述电机与所述热力设备的外壁固定连接，用于驱动所述杆件做轴向延伸运动；以及所述位移感知面板被设置以使所述杆件在轴向延伸运动过程中能够触碰所述位移感知面板，以及所述位移感知面板用于感知所述杆件的触碰位置。上述专利技术都采用有机械运动的监测元件，在复杂的现场工作环境中易出现运动部件卡涩问题；

3、专利申请201711095094.5公开了一种采用激光测量方法的三向位移传感器与监测系统，能够实现膨胀监测的数字化，但是能够适应热力设备膨胀监测应用环境的激光测量传感器成本较高，不利于推广应用。

4、还有一个申请号为201910705056.x专利，该专利公开了采用工业相机拍照的方式，对三个方向的变化量进行比较，通过计算机对照片进行处理，需要的工作量很大，投资也很高，不实用，同时工业相机在比较恶劣的锅炉环境中，镜头都需要经常擦拭，维护保养成本高，不太实用；

5、虽然如前所述有很多人对于膨胀监测技术进行了研究，但是相关技术都没有得到大量推广应用，其根本原因是，热力设备的膨胀监测需要适应室内、室外复杂多变的工作环境，有可能存在雨雪灰尘干扰，且环境温度变化大，在如此复杂多变的环境中，要求数据多年保持稳定可靠，漂移量以不超过1-2毫米为宜。现有的技术方法在技术或经济层面存在缺陷，需要有新思路新方法才能解决。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种用于监测锅炉膨胀数据的装置及预警方法，解决锅炉膨胀监测困难，现有的专利中存在的投资高，维护保养频繁等问题。

2、为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

3、一种用于监测锅炉膨胀数据的装置，包括与锅炉外壁固定连接的连接杆、与所述连接杆一端固定连接的关节轴承、设在所述关节轴承上的探测装置以及用于所述探测装置测量膨胀量的罩壳。

4、进一步的，还包括控制器；所述控制器与所述探测装置信号连接。

5、进一步的，所述关节轴承为两个杆端的关节轴承，两个杆端互相垂直；关节轴承的水平端与连接杆固定连接；关节轴承的竖直端与所述探测装置固定连接。

6、进一步的，所述罩壳为一面开口的箱体，所述箱体包括a1侧面、a2侧面以及a3底面。

7、进一步的，所述探测装置包括呈水平设置的十字架体、设在十字架体底面中心的第一杆、与所述第一杆固定连接的第一红外测距传感器以及设在所述十字架体上的水平方向探测部；所述第一红外测距传感器用于测量锅炉竖直方向的膨胀量；所述第一红外测距传感器朝向所述罩壳的a3底面。

8、进一步的，所述十字架体包括第二杆和与所述第二杆水平垂直设置的第三杆；

9、所述第二杆一端设有第二红外测距传感器，所述第二杆另一端设有第二平衡装置；所述第二红外测距传感器朝向所述罩壳的a1面；

10、所述第三杆一端设有第三红外测距传感器，第三杆另一端设有第三平衡装置；所述第三红外测距传感器朝向所述罩壳的a2面；

11、所述第三杆与所述第二杆和所述第三杆的连接处固定连接；

12、所述控制器分别与所述第一红外测距传感器、所述第二红外测距传感器以及所述第三红外测距传感器信号连接。

13、一种锅炉膨胀的预警方法，包括如下步骤，

14、s1，将所述第一红外测距传感器垂直朝向所述罩壳的a3面；并记录锅炉冷态下，所述第一红外测距传感器与所述罩壳的a3面的距离b3；将距离数据传给控制器；

15、s2，转动十字架体，将所述第二红外测距传感器垂直朝向所述罩壳的a1面；并记录锅炉冷态下，所述第二红外测距传感器与所述罩壳的a1面的距离b1；同时，将所述第二红外测距传感器垂直朝向所述罩壳的a1面；并记录锅炉冷态下，所述第二红外测距传感器与所述罩壳的a1面的距离b2；并将距离数据传给控制器；所述b1、b2以及b3，作为锅炉的炉体三个方向变形量的初始值；

16、s3，锅炉处于启动或运行状态时，炉体热膨胀带动连接杆移动；此时由于十字架体能保持水平，所述第一红外测距传感器、所述第二红外测距传感器以及所述第三红外测距传感器分别向控制器发出信号，控制器将实测的数值与初始值进行比较，得出锅炉三个方向的膨胀量实际值；

17、s4，控制器内设定好三个方向的允许膨胀量阈值范围，膨胀量实际值与阈值范围对比，如果膨胀量实际值超出阈值范围，则控制器发出报警信号，通知人员查看。

18、本发明的有益效果是：

19、通过设置的关节轴承，可以使得三个红外测距传感器，不会因为连接杆的移动，造成红外测距传感器与罩壳不垂直，造成测量的数据没法比较；通过设置的两个平衡装置，可以保证十字架体形式处于水平，避免第一杆、第二杆以及第三杆与罩壳不垂直，造成测量不准确，误报警；

20、通过设置的控制器，进行运算分析及时报警，避免锅炉部件膨胀不一致、不同步造成锅炉部件损坏。

技术特征：

1.一种用于监测锅炉膨胀数据的装置，其特征在于，包括与锅炉(1)外壁固定连接的连接杆(2)、与所述连接杆(2)一端固定连接的关节轴承(3)、设在所述关节轴承(3)上的探测装置(4)以及用于所述探测装置(4)测量膨胀量的罩壳(5)。

2.根据权利要求1所述的一种用于监测锅炉膨胀数据的装置，其特征在于：还包括控制器；所述控制器与所述探测装置信号连接。

3.根据权利要求2所述的一种用于监测锅炉膨胀数据的装置，其特征在于，所述关节轴承(3)为两个杆端的关节轴承，两个杆端互相垂直；关节轴承的水平端与连接杆(2)固定连接；关节轴承的竖直端与所述探测装置(4)固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于监测锅炉膨胀数据的装置，其特征在于，所述罩壳(5)为一面开口的箱体，所述箱体包括a1侧面、a2侧面以及a3底面。

5.根据权利要求4所述的一种用于监测锅炉膨胀数据的装置，其特征在于：所述探测装置(4)包括呈水平设置的十字架体、设在十字架体底面中心的第一杆(49)、与所述第一杆(49)固定连接的第一红外测距传感器(48)以及设在所述十字架体上的水平方向探测部；所述第一红外测距传感器(48)用于测量锅炉(1)竖直方向的膨胀量；所述第一红外测距传感器(48)朝向所述罩壳(5)的a3面。

6.根据权利要求5所述的一种用于监测锅炉膨胀数据的装置，其特征在于：所述十字架体包括第二杆(42)和与所述第二杆(42)水平垂直设置的第三杆(46)；

7.一种锅炉膨胀的预警方法，使用权利要求6制作的一种用于监测锅炉膨胀数据的装置，其特征在于：包括如下步骤，

技术总结
本发明涉及一种用于监测锅炉膨胀数据的装置以及预警方法，包括连接杆、关节轴承、探测装置、罩壳以及控制器；关节轴承的水平端与连接杆固定连接；关节轴承的竖直端与所述探测装置固定连接；罩壳为一面开口的箱体，所述箱体包括A1侧面、A2侧面以及A3底面；探测装置包括呈水平设置的十字架体、第一红外测距传感器、第二红外测距传感器、第三红外测距传感器；控制器分别与所述第一红外测距传感器、所述第二红外测距传感器以及所述第三红外测距传感器信号连接；本发明的有益效果是，通过设置的探测装置和控制器，能够及时探测锅炉的膨胀量，并能预警，避免因监测不及时锅炉损坏。

技术研发人员：王华龙,冯胜波,李冬,刘世达,杜少东,贾海生
受保护的技术使用者：华能国际电力股份有限公司上安电厂
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15