一种锅炉膨胀在线监测方法及系统与流程

本发明属于锅炉安全监测，涉及一种锅炉膨胀在线监测方法及系统，特别适用于电站锅炉、工业锅炉等在高温运行状态下的热膨胀实时监测。

背景技术：

1、在火力发电领域，锅炉设备作为核心能量转换装置，在启停、负荷调整及深度调峰等变工况运行过程中，其受热部件会因温度剧烈变化而产生显著的热膨胀与收缩。由于锅炉系统结构复杂且各部件材质、受热程度不同，若膨胀量异常或膨胀路径受阻，极易引发管道拉裂、焊口泄漏及设备变形等严重安全事故，直接威胁机组的安全稳定运行。因此，对锅炉关键部件的膨胀位移进行实时、准确的监测，是保障电厂安全生产、预防设备损坏的重要前提。

2、目前，行业内普遍采用机械式膨胀指示器进行监测，其原理是通过焊接在膨胀部件上的钢针，在带有坐标网格的铁板上指示位移量。然而，这种传统监测方式存在明显的局限性：首先，该方式完全依赖人工现场巡检读数，不仅劳动强度大、数据实时性差，且无法形成连续的在线监测记录，难以满足现代智慧电厂对数据完整性的要求；其次，机械指示器长期暴露在高温、高粉尘的恶劣环境中，指针与卡槽极易发生机械磨损、锈蚀及卡涩，导致指针变形、刻度面板磨损，使得测量误差增大甚至完全失效，可靠性难以保证。

3、因此，亟需提供一种高可靠性、低成本且易于部署的锅炉膨胀在线监测方法，以克服传统方案的固有缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种锅炉膨胀在线监测方法及系统，以实现高可靠性、低成本、易部署的实时在线膨胀监测。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种锅炉膨胀在线监测方法及系统，包括：

3、在锅炉本体上的多个膨胀监测点处安装靶标部件；

4、在与所述锅炉本体相对固定的参考位置安装多个非接触式的位移传感器组件，所述位移传感器组件与各监测点的靶标部件一一对应设置；

5、在锅炉冷态下记录各监测点所述靶标部件的初始位置数据；

6、所述锅炉运行过程中，通过所述位移传感器组件实时采集各监测点靶标部件在三维方向上的位移数据；

7、将采集到的实时位移数据与所述初始位置数据进行比对，计算各监测点在三维方向上的实际膨胀位移量；

8、将计算得到的实际膨胀位移量与预设的膨胀量阈值进行比较，若超出阈值范围则发出预警信号；

9、将各监测点的实时膨胀位移数据通过无线通信方式传输至远程监控终端进行显示和存储。

10、可选的，在上述锅炉膨胀在线监测方法中，所述位移传感器组件为激光测距传感器。

11、可选的，在上述锅炉膨胀在线监测方法中，所述位移传感器组件为双目视觉相机，通过图像识别算法提取靶标部件的空间位置。

12、可选的，在上述锅炉膨胀在线监测方法中，所述无线通信方式包括4g/5g蜂窝网络、wi-fi或蓝牙通信方式中的任一种。

13、可选的，在上述锅炉膨胀在线监测方法中，还包括：构建锅炉的数字孪生模型，将各监测点的实时膨胀数据映射至所述数字孪生模型，实现膨胀状态的可视化展示。

14、本发明还提供一种锅炉膨胀在线监测系统，包括：

15、靶标部件，固定安装于锅炉本体上的各膨胀监测点；

16、位移传感器组件，安装于与所述锅炉本体相对固定的参考位置，用于实时采集各监测点的靶标部件的三维位移数据；

17、数据采集与处理模块，与所述位移传感器组件连接，用于接收位移数据并计算各监测点的实际膨胀位移量；

18、无线通信模块，与所述数据采集与处理模块连接，用于将膨胀位移数据通过无线方式向外传输；

19、远程监控终端，与所述无线通信模块通信连接，用于接收、显示、存储和分析所述膨胀位移数据。

20、可选的，在上述锅炉膨胀在线监测系统中，所述位移传感器组件通过角度调节机构设置于所述锅炉本体上，所述角度调节机构用于调节所述位移传感器组件的旋转角度。

21、可选的，在上述锅炉膨胀在线监测系统中，所述角度调节机构包括水平旋转机构和俯仰旋转机构，通过调整所述水平旋转机构和所述俯仰旋转机构使所述位移传感器组件对准对应的靶标部件。

22、可选的，在上述锅炉膨胀在线监测系统中，还包括用于向所述位移传感器组件、所述数据采集与处理模块和所述无线通信模块供电的自供电模块，所述自供电模块为蓄电池、太阳能电池板或热电发电装置。

23、可选的，在上述锅炉膨胀在线监测系统中，所述远程监控终端内置有膨胀状态评估模型，所述膨胀状态评估模型用于融合锅炉运行参数对膨胀状态进行综合判断。

24、本发明提供了一种锅炉膨胀在线监测方法，其有益效果在于：

25、该在线监测方法通过在锅炉本体的多个监测点设置靶标部件，并采用非接触式的位移传感器组件实时采集靶标部件在三维方向上的位移数据，进而计算各监测点的实际膨胀位移量，并通过无线通信方式将数据远程传输至监控终端进行显示、存储和分析。由于采用了非接触式测量方式，位移传感器组件与靶标部件之间无机械接触，因而从根本上避免了传统机械指示器因摩擦、磨损导致的指针卡涩、变形、失效等问题。配合无线通信的方式，无需大规模现场布线即可实现部署，以实现高可靠性、低成本、易部署的方式，使得该系统能够在锅炉恶劣工况下长期稳定运行，实现真正的在线连续监测。

26、此外，本发明还提供了一种锅炉膨胀在线监测系统，其具有相同的有益效果，在此不作赘述。

1.一种锅炉膨胀在线监测方法，其特征在于，包括：

2.一种锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，包括：

3.根据权利要求2所述的锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，所述位移传感器组件（220）通过角度调节机构设置于所述锅炉本体（100）上，所述角度调节机构用于调节所述位移传感器组件（220）的旋转角度。

4.根据权利要求3所述的锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，所述角度调节机构包括水平旋转机构和俯仰旋转机构，通过调整所述水平旋转机构和所述俯仰旋转机构使所述位移传感器组件（220）对准对应的靶标部件（210）。

5.根据权利要求3所述的锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，还包括用于向所述位移传感器组件（220）、所述数据采集与处理模块和所述无线通信模块供电的自供电模块，所述自供电模块为蓄电池、太阳能电池板或热电发电装置。

6.根据权利要求3所述的锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，所述远程监控终端内置有膨胀状态评估模型，所述膨胀状态评估模型用于融合锅炉运行参数对膨胀状态进行综合判断。

7.根据权利要求2所述的锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，所述位移传感器组件（220）为激光测距传感器。

8.根据权利要求2所述的锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，所述位移传感器组件（220）为双目视觉相机，通过图像识别算法提取靶标部件的空间位置。

9.根据权利要求2所述的锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，所述无线通信方式包括4g/5g蜂窝网络、wi-fi或蓝牙通信方式中的任一种。

10.根据权利要求2所述的锅炉膨胀在线监测系统，其特征在于，还包括：构建锅炉的数字孪生模型，将各监测点的实时膨胀数据映射至所述数字孪生模型，实现膨胀状态的可视化展示。