[发明专利]具有寿命实时预测功能的热源塔化学热泵

说明书

技术领域

本发明涉及热能技术领域，具体涉及具有寿命实时预测功能的热源塔化学热泵。

背景技术

热泵系统主要由热泵主机、热源塔及其他辅助部件组成，其能够从“低温高湿”空气中吸收提升低品位热能。热泵主机采用电驱动水源热泵,包括冷凝器、蒸发器、高压发生器、低压发生器四大主要部件，其结构复杂、需要消耗大量的电能，冬季，热泵主机利用热源塔在低温条件下吸收低品位的热能达到制热的目的；夏季热源塔又可作为热泵主机的冷却塔。

相关技术中的热源塔化学热泵大多数无法根据传感器监测的数据预测其自身的剩余寿命。这一缺陷降低了对热源塔化学热泵安全健康监测的及时性，使维护人员不能及时对该热源塔化学热泵进行必要的修整维护。

发明内容

针对上述问题，本发明提供具有寿命实时预测功能的热源塔化学热泵。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

具有寿命实时预测功能的热源塔化学热泵，包括热源塔化学热泵本体和设置在热源塔化学热泵本体的智能监测系统，所述智能监测系统包括：

(1)监测模块，包括对热源塔化学热泵本体健康进行监测的无线传感器网络、用于监测热源塔化学热泵本体各危险部位的应变传感器组件和位移传感器，所述无线传感器网络全覆盖对热源塔化学热泵本体健康结构进行监测，同时，网络采用先进的物理信息融合系统，对热源塔化学热泵本体健康结构的实时感知；所述位移传感器以用于监测危险部位位移变化的工作基点和用于校核工作基点稳定性的全局基准点为基础进行三维空间位移监测，所述热源塔化学热泵本体的各危险部位、工作基点和全局基准点通过对热源塔化学热泵本体进行有限元模拟分析确定；所述应变传感器组件包括参数性能及结构完全相同的工作用应变传感器和温度补偿用应变传感器，所述工作用应变传感器和温度补偿用应变传感器串联后设置于热源塔化学热泵本体的各个危险部位上；

(2)数据处理模块，其包括采集中心站、对采集中心站收集到的数据进行调理放大处理的信号调理器和对信号调理器处理的数据进行传送的信号传输装置；

(3)安全状态评估模块，所述安全状态评估模块包括连接信号传输装置的微处理器，所述微处理器将由信号传输装置传送的位移数据进行计算得到两个时间阶段t之间的平均位移差，由于热源塔化学热泵本体存在热胀冷缩现象因此先要对位移差进行补偿，然后将平均位移差与规定位移差阈值进行比较，判断所述平均位移差是否处于安全状态，并根据应变传感器组件24h的监测数据进行计算，得到应力幅谱，根据应力幅谱计算热源塔化学热泵本体的剩余疲劳寿命，并将所述剩余疲劳寿命与设计寿命进行比较，判断所述剩余疲劳寿命是否处于安全状态；

a、平均位移w_(i)的计算公式为：

其中，取0.5h为采样时间间隔，max&min_(i+t)为前一时间阶段的位移数据中的极大值和极小值之和，max&min_(i+2t)为后一时间阶段的位移数据中的极大值和极小值之和；

b、设膨胀系数为α，修正后的平均位移为：

其中，α₁，α₂，…，α_n为各危险部位的材料温度膨胀系数，a₁，a₂，…，a_n为系数，T为选定时间段内平均温度，T₀为热源塔化学热泵本体所在地年平均温度。

c、所述寿命安全评估的判断公式为：

当σ_x(i)≥σ_b时，

当σ_x(i)<σ_b时，

其中，σ_b为结构疲劳极限，σ_x为各监测点的热点应力幅，k为疲劳曲线的斜率倒数，p_i为在热点应力幅下结构实际经历的应力循环系数，T_B为设计疲劳寿命，在实际应用中，会受热源塔化学热泵本体过载影响，因此是动态变化的，且随着过载使用天数的变化是一个非线性的过程，T_A为初始设计疲劳寿命，d_z表示热源塔化学热泵本体总设计使用天数，d_g表示热源塔化学热泵本体过载使用天数；当A大于0，判定结构寿命处于安全状态，当A小于或等于0时，输出报警信号；