可自動化監(jiān)測自身疲勞壽命的火電站的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及火電站設(shè)計領(lǐng)域，具體設(shè)及可自動化監(jiān)測自身疲勞壽命的火電站。
【背景技術(shù)】
[0002] 相關(guān)技術(shù)中的火電站大多數(shù)無法根據(jù)傳感器監(jiān)測的數(shù)據(jù)預(yù)測其自身的剩余壽命。 運一缺陷導(dǎo)致火電站維護人員需要通過自己的相關(guān)經(jīng)驗判斷傳感器所反饋的數(shù)據(jù)，降低了 對火電站監(jiān)測的及時性，同時也大大增加了火電站維護人員的工作量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明提供可自動化監(jiān)測自身疲勞壽命的火電站。
[0004] 本發(fā)明的目的采用W下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0005] 可自動化監(jiān)測自身疲勞壽命的火電站，包括火電站本體和設(shè)置在火電站本體的智 能監(jiān)測系統(tǒng)，所述智能監(jiān)測系統(tǒng)包括：
[0006] (1)監(jiān)測模塊，包括對火電站本體健康進行監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、用于監(jiān)測火電 站本體各危險部位的應(yīng)變傳感器組件和位移傳感器，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)全覆蓋對火電站 本體健康結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，同時，網(wǎng)絡(luò)采用先進的物理信息融合系統(tǒng)，對火電站本體健康結(jié)構(gòu) 的實時感知;所述位移傳感器W用于監(jiān)測危險部位位移變化的工作基點和用于校核工作基 點穩(wěn)定性的全局基準(zhǔn)點為基礎(chǔ)進行Ξ維空間位移監(jiān)測，所述火電站本體的各危險部位、工 作基點和全局基準(zhǔn)點通過對火電站本體進行有限元模擬分析確定;所述應(yīng)變傳感器組件包 括參數(shù)性能及結(jié)構(gòu)完全相同的工作用應(yīng)變傳感器和溫度補償用應(yīng)變傳感器，所述工作用應(yīng) 變傳感器和溫度補償用應(yīng)變傳感器串聯(lián)后設(shè)置于火電站本體的各個危險部位上；
[0007] (2)數(shù)據(jù)處理模塊，其包括采集中屯、站、對采集中屯、站收集到的數(shù)據(jù)進行調(diào)理放大 處理的信號調(diào)理器和對信號調(diào)理器處理的數(shù)據(jù)進行傳送的信號傳輸裝置；
[000引（3)安全狀態(tài)評估模塊，所述安全狀態(tài)評估模塊包括連接信號傳輸裝置的微處理 器，所述微處理器將由信號傳輸裝置傳送的位移數(shù)據(jù)進行計算得到兩個時間階段t之間的 平均位移差，由于火電站本體存在熱脹冷縮現(xiàn)象因此先要對位移差進行補償，然后將平均 位移差與規(guī)定位移差闊值進行比較，判斷所述平均位移差是否處于安全狀態(tài)，并根據(jù)應(yīng)變 傳感器組件24h的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計算，得到應(yīng)力幅譜，根據(jù)應(yīng)力幅譜計算火電站本體的剩余 疲勞壽命，并將所述剩余疲勞壽命與結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命進行比較，判斷所述剩余疲勞壽命是否 處于安全狀態(tài)；
[0009] a、平均位移w(i)的計算公式為：
[0010]
[00川其中，取0.化為采樣時間間隔，max&min(i+t)為前一時間階段的位移數(shù)據(jù)中的極大 值和極小值之和，max&min(i+2t)為后一時間階段的位移數(shù)據(jù)中的極大值和極小值之和； [0012] b、設(shè)膨脹系數(shù)為α，修正后的平均位移為：
[0013]
[0014] 其中，αι，α2，···，αη為各危險部位的材料溫度膨脹系數(shù)，ai，a2，-'，an為系數(shù)，Τ為選 定時間段內(nèi)平均溫度，To為火電站本體所在地年平均溫度。
[0015] C、所述壽命安全評估的判斷公式為：
[0016] 當(dāng) 〇x(i)>〇b 時，
[0020] 其中，Ob為結(jié)構(gòu)疲勞極限，Οχ為各監(jiān)測點的熱點應(yīng)力幅，k為疲勞曲線的斜率倒數(shù)， Pi為在熱點應(yīng)力幅下結(jié)構(gòu)實際經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)系數(shù)，Tb為結(jié)構(gòu)設(shè)計疲勞壽命，在實際應(yīng)用 中，會受火電站本體過載影響，因此是動態(tài)變化的，且隨著過載使用天數(shù)的變化是一個非線 性的過程
Τα為初始結(jié)構(gòu)設(shè)計疲勞壽命，dz表示火 電站本體總設(shè)計使用天數(shù)，dg表示火電站本體過載使用天數(shù)；當(dāng)A大于0,判定結(jié)構(gòu)壽命處于 安全狀態(tài)，當(dāng)A小于或等于加寸，輸出報警信號；
[0021] (4)預(yù)警報警模塊，其包括用于防止誤報警的分析處理器、報警器和信息記錄數(shù)據(jù) 庫，所述分析處理器的輸入端連接所述微處理器，分析處理器的輸出端連接所述報警器；
[0022] (5)仿真顯示模塊，包括與微處理器連接的Ξ維GIS仿真平臺，所述Ξ維GIS仿真平 臺對安全狀態(tài)評估模塊的評估結(jié)果進行仿真顯示，模擬火電站本體的健康狀況，仿真步驟 為：
[0023] d、利用有限元軟件進行火電站本體的建模后導(dǎo)入GIS平臺，分別構(gòu)建火電站本體 不同構(gòu)件的模型，在GIS平臺上調(diào)整各火電站本體構(gòu)件的空間位置；
[0024] e、通過不同的形狀符號在GIS平臺上模擬顯示火電站本體各危險部位、應(yīng)變傳感 器組件和位移傳感器；
[0025] f、根據(jù)安全狀態(tài)模塊評估的結(jié)果對不處于安全狀態(tài)的危險部位用規(guī)定的顏色在 GIS平臺的界面上顯示。
[0026] 本發(fā)明的有益效果為:通過各個模塊的構(gòu)建連接，實現(xiàn)火電站的動態(tài)健康的全自 動化監(jiān)測，便于人員及早發(fā)現(xiàn)問題、解決問題;提出了用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行火電站本體健 康結(jié)構(gòu)監(jiān)測，覆蓋廣，實時性強;提出了疲勞壽命安全判斷公式，減少了計算的工作量，提高 了監(jiān)測系統(tǒng)的工作效率;提出了平均位移的計算公式，并且對平均位移進行了修正，采用平 均位移與位移闊值進行比較判斷，減少了計算的工作量;對應(yīng)變傳感器進行溫度補償，提高 了應(yīng)變的測量精度，進而提高了系統(tǒng)的整體測量精度;利用GIS仿真平臺模擬火電站本體的 健康狀況，具有良好的與用戶進行界面交互的效果。
【附圖說明】
[0027] 利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限 審IJ，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù)W下附圖獲得 其它的附圖。
[0028] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0029] 結(jié)合W下實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0030] 實施例1:如圖1所示的可自動化監(jiān)測自身疲勞壽命的火電站，其包括火電站本體 和設(shè)置在火電站本體的智能監(jiān)測系統(tǒng)，所述智能監(jiān)測系統(tǒng)包括：
[0031] (1)監(jiān)測模塊，包括對火電站本體健康進行監(jiān)測的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、用于監(jiān)測火電 站本體各危險部位的應(yīng)變傳感器組件和位移傳感器，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)全覆蓋對火電站 本體健康結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，同時，網(wǎng)絡(luò)采用先進的物理信息融合系統(tǒng)，對火電站本體健康結(jié)構(gòu) 的實時感知;所述位移傳感器W用于監(jiān)測危險部位位移變化的工作基點和用于校核工作基 點穩(wěn)定性的全局基準(zhǔn)點為基礎(chǔ)進行Ξ維空間位移監(jiān)測，所述火電站本體的各危險部位、工 作基點和全局基準(zhǔn)點通過對火電站本體進行有限元模擬分析確定;所述應(yīng)變傳感器組件包 括參數(shù)性能及結(jié)構(gòu)完全相同的工作用應(yīng)變傳感器和溫度補償用應(yīng)變傳感器，所述工作用應(yīng) 變傳感器和溫度補償用應(yīng)變傳感器串聯(lián)后設(shè)置于火電站本體的各個危險部位上；
[0032] (2)數(shù)據(jù)處理模塊，其包括采集中屯、站、對采集中屯、站收集到的數(shù)據(jù)進行調(diào)理放大 處理的信號調(diào)理器和對信號調(diào)理器處理的數(shù)據(jù)進行傳送的信號傳輸裝置；
[0033] (3)安全狀態(tài)評估模塊；
[0034] (4)預(yù)警報警模塊，其包括用于防止誤報警的分析處理器、報警器和信息記錄數(shù)據(jù) 庫，所述分析處理器的輸入端連接所述微處理器，分析處理器的輸出端連接所述報警器；
[0035] (5)仿真顯示模塊，包括與微處理器連接的Ξ維GIS仿真平臺，所述Ξ維GIS仿真平 臺對安全狀態(tài)評估模塊的評估結(jié)果進行仿真顯示，模擬火電站本體的健康狀況，仿真步驟 為：
[0036] a、利用有限元軟件進行火電站本體的建模后導(dǎo)入GIS平臺，分別構(gòu)建火電站本體 不同構(gòu)件的模型，在GIS平臺上調(diào)整各火電站本體構(gòu)件的空間位置；
[0037] b、通過不同的形狀符號在GIS平臺上模擬顯示火電站本體各危險部位、應(yīng)變傳感 器組件和位移傳感器；
[0038] C、根據(jù)安全狀態(tài)模塊評估的結(jié)果對不處于安全狀態(tài)的危險部位用規(guī)定的顏色在 GIS平臺的界面上顯示。
[0039] 所述安全狀態(tài)評估模塊包括連接信號傳輸裝置的微處理器，所述微處理器將由信 號傳輸裝置傳送的位移數(shù)據(jù)進行計算得到兩個時間階段t之間的平均位移差，由于火電站 本體存在熱脹冷縮現(xiàn)象因此先要對位移差進行補償，然后將平均位移差與規(guī)定位移差闊值 進行比較，判斷所述平均位移差是否處于安全狀態(tài)，并根據(jù)應(yīng)變傳感器組件2地的監(jiān)測數(shù)據(jù) 進行計算，得到應(yīng)力幅譜，根據(jù)應(yīng)力幅譜計算火電站本體的剩余疲勞壽命，并將所述剩余疲 勞壽命與結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命進行比較，判斷所述剩余疲勞壽命是否處于安全狀態(tài)；
[0040] a、平均位移w(i)的計算公式為：
[0041]
[0042] 其中，取0.化為采樣時間間隔，max&min(i+t)為前一時間階段的位移數(shù)據(jù)中的極大 值和極小