[发明专利]锅炉膨胀位移实时在线监测系统及节点组网方法

说明书

本发明属于在线状态监测技术领域，涉及一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统及节点组网方法。本发明应用于大型锅炉发生形变膨胀后空间变化量的检测。结合锅炉现场的具体应用环境，系统采用Zigbee无线组网方式进行数据的汇总传输。本发明通过积累大量的膨胀位移监测数据，技术人员可以进一步就锅炉的设计与维护提出改进意见。其次，本发明创新性地将无线通讯技术与组态方法相结合，成功应用于锅炉现场环境中，取得了良好的结果。最后，本发明所提出的锅炉膨胀位移实时在线监测系统与节点组网方法具有良好的可维护性和工程实施性，系统故障的排查也非常简单方便。

技术领域

本发明属于在线状态监测技术领域，涉及一种锅炉膨胀位移实时在线监测系统及节点组网方法。

背景技术

现代锅炉各结构部件以不同方式相互连接，组成一个强度整体。锅炉各部件因温度不同会产生膨胀作用力。锅炉点火工作后，膨胀中心按照预定的膨胀方向会产生位移。正常情况下，膨胀中心的位移会处于一个合理范围内。但是当膨胀受阻或导向装置失效时，实际的膨胀系数会与设计值产生较大偏差，相关受力元件的应力情况也会发生变化，导致构件寿命下降，甚至带来短期失效的问题。这些都给锅炉的运行维护带来巨大的危险隐患。传统的位移数据检测方式是通过记录锅炉主要部件位置上的三维机械指示器结果。这种监测方式只能通过人工实地观测得到，而锅炉的运行状况是非常复杂的，所以这种传统方式归纳起来存在如下几个不足：

一方面记录人员经常穿行于高空步道间要面临很大的安全隐患，另一方面所得到的记录数据都是间断性的锅炉膨胀值，而无法了解实时连续的锅炉膨胀变化情况；

另外，由这种方式所记录得到的膨胀值也无法代表同一时刻锅炉膨胀的整体工况，其精度、准确性也较差。在对锅炉工况变化过程进行分析时，这样的数据明显缺乏相应的膨胀历史曲线可以供参考；

当膨胀受阻或导向装置失效后，人工记录方式不可能及时提出报警信号，热控人员往往要等很长时间以后才能从静态的指示值中得到异常信息的反馈。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种能对锅炉本体膨胀位移变化趋势进行量化检测的实时在线监测系统及节点组网方法。本发明的技术解决方案如下：

锅炉膨胀位移实时在线监测系统包括三大部分组成：Zigbee无线监测节点网络、中控计算机、电厂DCS通讯接口卡，其中Zigbee无线监测节点网络包括协调器和监测节点，监测节点作为每个监测位置的基础单元包括三部分：一部分是安装在锅炉本体外表面周围的三维参考面，一部分是通过炉体外钢梁支架固定的三轴向激光测距仪，一部分是用于采集激光测距仪输出位移信息的节点采集变送装置；三维参考面焊制在锅炉本体上，对应的激光测距仪固定安装在锅炉本体外的钢梁支架上，每个激光测距仪至三维参考面的距离长度分别代表当前位置锅炉膨胀位移前后、左右、垂直三个方向的变化量；节点采集变送装置由AC/DC开关电源模块、发射天线、DC/DC直流电源模块、信号变送模块、RS485通讯模块、Zigbee通讯模块组成。AC/DC开关电源模块将交流电转换为直流电给整个监测节点供电。DC/DC直流电源模块再将直流电降压后供给信号变送模块、RS485通讯模块、Zigbee通讯模块使用。信号变送模块通过RS485模块读取每个轴向激光测距仪的位移值，这些位移值经过信号变送模块解析换算后通过Zigbee通讯模块传输至Zigbee无线监测节点网络的协调器；每个监测节点的三个轴向激光测距仪输出交联在一起，每个轴向激光测距仪具有唯一的地址编号：1、2、3，信号变送模块通过RS485模块向不同地址的激光测距仪发送读取指令，读取每个轴向激光测距仪输出的位移值；Zigbee无线监测节点网络的协调器逐一查询各个监测节点的位移数据以RS485有线通讯形式传送给中控计算机，中控计算机再以RS485有线通讯方式将锅炉膨胀位移送给电厂DCS通讯接口卡。

所述的Zigbee无线监测节点网络包括协调器、监测节点和中继器，中继器安装于监测节点接收协调器信号弱的区域，