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    重庆时时彩定位软件: 一种用于电石炉密闭循环水系统的泄漏检测方法.pdf

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    一种 用于 电石 密闭 循环 水系 泄漏 检测 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201410144563.8

    申请日:

    2014.04.11

    公开号:

    CN103913282A

    公开日:

    2014.07.09

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G01M 3/26申请日:20140411|||公开
    IPC分类号: G01M3/26 主分类号: G01M3/26
    申请人: 中冶南方工程技术有限公司
    发明人: 陈辉; 吉青; 陆宏泳
    地址: 430223 湖北省武汉市东湖新技术开发区大学园路33号
    优先权:
    专利代理机构: 湖北武汉永嘉专利代理有限公司 42102 代理人: 唐万荣
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201410144563.8

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.02.08|||2014.08.06|||2014.07.09

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种用于电石炉密闭循环水系统泄漏检测方法,该方法包括以下步骤:在电石炉各个需冷却设备部件的冷却水回水支管上安装流量计和温度计实时采集数据,并记录各支管流量和温度变化的趋势;在系统高位稳压罐的补水位设置微差压变送器,记录液位变化趋势;建立支管流量变化趋势和液位变化趋势之间的动态报警模型;综合支管流量趋势差报警值,取得不同周期的稳压罐液位趋势差报警阈值,并根据各支管流量和温度变化的趋势完成对电石炉闭式循环水系统泄漏的检测和定位。本发明大大减少了高精度流量计的安装数量,在提高系统泄漏检测精度和响应速度的同时,有效降低系统成本,为电石炉的稳定安全生产提供可靠保证。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种用于电石炉密闭循环水系统泄漏检测方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
    步骤(1):在电石炉各个需冷却设备部件的冷却水回水支管上安装流量计和温度计实时采集数据,并记录各支管流量和温度变化的趋势;
    步骤(2):在系统高位稳压罐的补水位设置微差压变送器,记录液位变化趋势;通过液位开关控制稳压罐液位始终保持在高液位和补水水位之间;
    步骤(3):建立支管流量变化趋势和液位变化趋势之间的动态报警模型;所述动态报警模型以流量变化趋势差关联稳压罐液位变化趋势,动态更新支管流量趋势差报警值;
    步骤(4):综合支管流量趋势差报警值,取得不同周期的稳压罐液位趋势差报警阈值,并根据各支管流量和温度变化的趋势完成对电石炉闭式循环水系统泄漏的检测和定位。

    2.  根据权利要求1所述的泄漏检测方法,其特征在于,对步骤(1)中所述流量计和温度计实时采集的数据采用消抖滤波算法进行处理,然后记录各支管流量和温度变化的趋势。

    3.  根据权利要求1所述的泄漏检测方法,其特征在于,对微差压变送器的实时采集数据采用中值滤波算法进行处理,然后记录液位变化趋势。

    4.  根据权利要求1所述的泄漏检测方法,其特征在于,所述动态报警模型具体如下:
    (3.1):初始化趋势差计算周期、滤波周期倍数、支管流量差报警阈值和液位趋势差报警阈值;其中液位趋势差阈值由仪表精度确定;
    (3.2):设当前时刻为周期初始时刻(0时刻),记录当前的支管流量值和稳压罐液位值,作为历史值;
    (3.3):周期定时时间到,将当前支管流量值和稳压罐液位值分别与(3.2)步中历史值做差值,保存支管流量差值,若所得支管流量差值小于(3.1)步中设定的支管流量差报警阈值,跳转至(3.2);否则,比较液位趋势差值,若此刻液位差值小于(3.1)步设定的液位趋势差报警阈值,转至(3.4)步,若此刻液位差值大于(3.1)步设定的液位趋势差报警阈值,跳转至(3.5)步;
    所述周期定时时间为一个趋势差计算周期时间;
    (3.4):经过步骤(3.1)设定的滤波周期倍数个周期时间,将当前稳压罐液位和步骤(3.2)中历史值做差值,若此刻液位差仍小于(3.1)步设定的阈值,用(3.3)步中所保存流量差值替换(3.1)步中所设定报警阈值,作为新的流量差报警阈值,(3.3)步中流量差值清0,跳转至(3.2)步;否则,转至(3.5)步;
    (3.5):发出支管泄漏报警信号,(3.3)步中流量差值清0,跳转至步骤(3.2)。

    5.  根据权利要求4所述的泄漏检测方法,其特征在于,所述步骤(4)以一个运行班为单位周期,在单位周期到时刻,选取动态报警模型中得到的各支管趋势差报警值中的最小值,计算并更新泄漏量检测基准值,即每分钟液位下降速度报警阈值;以基准值为参考,按照液位趋势差采样周期的长短,设置各级泄漏停炉信号的阈值,当稳压罐液位下降速度超过阈值,发出系统泄漏停炉信号。

    6.  根据权利要求1所述的泄漏检测方法,其特征在于,步骤(1)中所述电石炉各个需冷却设备部件包括电石炉炉盖、下料管、电极铜瓦、烟罩和炉门。

    说明书

    说明书一种用于电石炉密闭循环水系统的泄漏检测方法
    技术领域
    本发明涉及化工冶炼技术领域,尤其涉及一种用于电石炉密闭循环水系统泄漏检测方法。
     
    背景技术
     我国目前是世界上电石生产大国,自2002起,在西北、新疆和内蒙地区先后筹建了许多大规模的电石生产线,近年,电石生产技术逐渐从半密闭式向密闭式过渡,尤其自挪威和德国引进超大密闭电石炉,刚投运的内蒙和宁夏电石炉项目的最大容量达到81000kVA。闭式循环水系统以其能耗少,水质稳定等特点也随着电石行业的技术升级,逐渐在电石炉冷却系统应用中取得应用推广,但是目前还存在许多问题,其中,用户最关心的就是密闭电石炉循环水冷套在生产过程中容易微小泄漏,导致水进入电石炉内,引起炉内氢气压力增高,造成爆炸。
    现有的电石炉闭式循环水系统,在每条冷却水环路的进回水支管都安装高精度流量计,通过支管进回水流量差值比较的方式,进行泄漏检测。这种方案由于大量使用高精度仪表,成本昂贵,而且在应用中,由于电石炉运行过程中工况比较复杂,炉压、温度和气体的控制不稳都会导致设备部件局部温度骤然升高,引起支管局部水被汽化,影响仪表的读数值,由于汽化产生的位置和时间不同,导致仪表误差被进一步扩大,而产生许多误报警,为减少误报,报警阈值设定往往远大于两台仪表的累积精度,而对小泄漏的监测难以实现,成为电石炉运行时的重大安全隐患。
    发明内容
    本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷,提供一种用于电石炉密闭循环水系统泄漏检测方法,该方法通过检测稳压罐的水位变化来实现系统微泄漏检测,能进行泄漏点的快速定位。
    本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
    一种用于电石炉密闭循环水系统泄漏检测方法,该方法包括以下步骤:
    步骤(1):在电石炉各个需冷却设备部件的冷却水回水支管上安装流量计和温度计实时采集数据,并记录各支管流量和温度变化的趋势;
    步骤(2):在系统高位稳压罐的补水位设置微差压变送器,记录液位变化趋势;通过液位开关控制稳压罐液位始终保持在高液位和补水水位之间;
    步骤(3):建立支管流量变化趋势和液位变化趋势之间的动态报警模型;所述动态报警模型以流量变化趋势差关联稳压罐液位变化趋势,动态更新支管流量趋势差报警值;
    步骤(4):综合支管流量趋势差报警值,取得不同周期的稳压罐液位趋势差报警阈值,并根据各支管流量和温度变化的趋势完成对电石炉闭式循环水系统泄漏的检测和定位。
    按上述方案,对步骤1)中所述流量计和温度计实时采集的数据采用消抖滤波算法进行处理,然后记录各支管流量和温度变化的趋势。
    按上述方案,步骤1)中所述电石炉各个需冷却设备部件包括电石炉炉盖、下料管、电极铜瓦、烟罩和炉门。
    按上述方案,对微差压变送器的实时采集数据采用中值滤波算法进行处理,然后记录液位变化趋势。
    按上述方案,所述动态报警模型具体如下:
    (3.1):初始化趋势差计算周期、滤波周期倍数、支管流量差报警阈值和液位趋势差报警阈值;其中液位趋势差阈值由仪表精度确定;
    (3.2):设当前时刻为周期初始时刻(0时刻),记录当前的支管流量值和稳压罐液位值,作为历史值;
    (3.3):周期定时时间到,将当前支管流量值和稳压罐液位值分别与(3.2)步中历史值做差值,保存支管流量差值,若所得支管流量差值小于(3.1)步中设定的支管流量差报警阈值,跳转至(3.2);否则,比较液位趋势差值,若此刻液位差值小于(3.1)步设定的液位趋势差报警阈值,转至(3.4)步,若此刻液位差值大于(3.1)步设定的液位趋势差报警阈值,跳转至(3.5)步;
    所述周期定时时间为一个趋势差计算周期时间;
    (3.4):经过步骤(3.1)设定的滤波周期倍数个周期时间,将当前稳压罐液位和步骤(3.2)中历史值做差值,若此刻液位差仍小于(3.1)步设定的阈值,用(3.3)步中所保存流量差值替换(3.1)步中所设定报警阈值,作为新的流量差报警阈值,(3.3)步中流量差值清0,跳转至(3.2)步;否则,转至(3.5)步;
    (3.5):发出支管泄漏报警信号,(3.3)步中流量差值清0,跳转至步骤(3.2)。
    按上述方案,所述步骤(4)以一个运行班为单位周期,在单位周期到时刻,选取动态报警模型中得到的各支管趋势差报警值中的最小值,计算并更新泄漏量检测基准值,即每分钟液位下降速度报警阈值;以基准值为参考,按照液位趋势差采样周期的长短,设置各级泄漏停炉信号的阈值(采样周期越长,检测精度越高,响应时间越长),当稳压罐液位下降速度超过阈值,发出系统泄漏停炉信号。
    本发明产生的有益效果是:
    1.本发明通过检测稳压罐的水位变化来实现系统微泄漏检测,并结合各冷却支路回水管路的流量计实现对工况干扰的动态滤波,能进行泄漏点的快速定位。
    2. 本发明大大减少了高精度流量计的安装数量,在提高系统泄漏检测精度和响应速度的同时,有效降低系统成本,并且通过特征模型和软件滤波的方式,大大减少系统误报率,为电石炉的稳定安全生产提供可靠保证。
     
    附图说明
    下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
    图1是本发明实施例的工艺系统图;
    图2 是本发明实施例的稳压罐高精度液位计安装示意图;
    图3 是本发明实施例的支管流量趋势差动态报警模型流程图;
    图4是本发明的方法流程图。
     
    具体实施方式
    为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
    如图1所示,实施例电石炉闭式循环水工艺流程图。为了保证电石炉的安全正常生产,必须对电石炉的有关部位进行冷却,冷却支管被分为若干密闭冷却水冷却单元13,每个冷却单元13通常由1个进水分配器,若干数量的套接接电石炉设备部件的冷却水支管,支管流量和温度测量装置,和1个回水集水器构成,冷却水经冷却单元,上至系统高位的脱气罐12脱气,并经由稳压罐11后,经循环水站的冷却塔15降温后,由循环泵组14维持水循环。所安装仪表功能如下:
    (1) 稳压罐顶部压力变送器1用于测量气压, 底部压力变送器2用于测量水压,进气阀8和排气阀9用于保证稳压罐顶部气压稳定,利用两台变送器的差值得到罐内水压,然后由水压和液位换算公式得到实际稳压罐液位;
    (2) 稳压罐体不同高度上安装液位开关,从上之下依次是超高液位3、高液位4、补水液位5、低液位6、超低液位7。当系统液位在补水液位以下,通过启动循环水泵房的补水泵10,控制稳压罐液位始终保持在高液位和补水水位之间。
    根据本实施例电石炉运行工艺要求,需要对大约每小时0.2m3的水泄漏量检测并报警,换算成稳压罐液位变化率为1mm/min。然而,附图1中由两台压力变送器差值所计算的稳压罐液位,由于仪表的精度和测量方式限制,易受到环境和工况影响,本实施例的液位量程为5.0m,在采用滤波算法情况下,测量抖动也在0.1m~0.15m之间,按照罐体底面积5.0m2估算,0.5m3的水量波动误差,无法用于实现小泄漏量的检测。因此,按照图2方案,增加高精度微差压变送器,实现小泄漏测量。
    如图2所示,实施例高精度液位测量装置安装原理图。针对电石炉闭式循环水系统小泄漏量检测,需要在稳压罐补水液位开关水平高度下300±100mm范围内安装微差压变送器,本实施例在稳压罐补水液位开关水平高度以下200mm位置安装微差压变送器,变送器测量范围:0~1000mmH2O,测量精度:0.065%??悸堑窖沽θ萜鞯拿芊庑?,该变送器安装在稳压罐测量筒上,取压点选取量筒上部和底部排水管上,PLC控制系统对稳压罐上的微差压变送器采集的实时信号进行滤波处理。
    根据本发明所述方法,通过PLC程序将当前液位测量值与前一个测量值进行比较,比较结果每30秒、1分钟、每5分钟、每10分钟分别进行判断,并结合各冷却支路回水管路的流量计报警信号,抑制外部环境对稳压罐液位测量值的干扰,实现冷却水管爆管泄露快速判断。如图4所示,
    具体实现步骤如下:
    步骤(1):记录各冷却水回水支管流量和温度变化的趋势,实现支管流量低和温度高报警;
    在电石炉炉盖、下料管、电极铜瓦、烟罩、炉门等各冷却水回水支管设置流量计和温度计,按照设计要求,分配支管流量。针对闭式循环水系统中流量和温度变化趋势缓慢的特点,利用消抖滤波算法去除瞬间干扰值,记录支管流量和温度变化趋势。
    消抖滤波算法实现过程如下:
    设置一个滤波计数器,作为比较上限值N(本例N取10),每秒触发一次计数器;
    将每次采样值与当前有效值比较:如果采样值等于当前有效值,则计数器清零;如果采样值与当前有效值大于等于仪表(流量计或温度计)测量精度,则计数器自增1,并判断计数器是否大于等于上限N(溢出),如果计数器溢出,则将本次值替换当前有效值,并清空计数器;
    仅当采样值不等于当前值的累计次数达到上限N,更新采样值,记录趋势。
    步骤(2):进行稳压罐液位的精确监测;
    在稳压罐的微差压变送器基础上,通过中值滤波算法,通过合适的滤波周期,试验得到响应时间和测量精度最优平衡点,记录水位变化趋势。中值滤波算法实现过程如下:
    设置一个滤波数组,数组长度为连续采样数据个数N(本例N取60),每秒触发一次计数器;
    60个连续数据的数组,采用先进先出规则更新,取此数组60个数据进行算术平均运算,去掉一个最大值和一个最小值,然后计算N-2个数据的算术平均值;
    将此算术平均值结果作为液位采样值,进行趋势记录。
    步骤(3):检测支管趋势流量差,根据检测结果报警;
    建立支管趋势差报警模型,以流量变化趋势差关联稳压罐液位变化趋势,动态更新支管流量趋势差报警值,消除工况或环境时引起支管水局部汽化产生的流量计误报警。如图3所示,该模型实现过程如下:
    (3.1):初始化趋势差计算周期(此例取1min)、滤波周期倍数(此例取5)、支管流量差报警阈值(此例取0.01m3/h)和液位差报警阈值(此例取0.001m),其中液位差报警阈值由仪表精度确定。
    (3.2):设当前时刻为周期初始时刻,即0时刻,记录当前的支管流量值和稳压罐液位值,作为历史值;
    (3.3):周期定时时间1min到,将当前支管流量值和稳压罐液位值分别与(3.2)步中历史值做差值,保存此刻流量差值,若流量差小于(3.1)步中设定的报警阈值,跳转至(3.2);否则,比较液位差值,若此刻液位差小于(3.1)步设定的阈值,转至(3.4)步,若此刻液位差大于(3.1)步设定的阈值,跳转至(3.5)步
    (3.4):从(3.2)步周期0时刻开始,5min时间到,将当前稳压罐液位和步骤(2)中历史值做差值,若此时5min的计算液位差仍小于(3.1)步设定的阈值,说明系统无泄漏,步骤(3.3)中的流量差值属于误报警值,将(3.3)步中所存流量差值替换(3.1)步中所设定报警阈值,作为报警新值,(3.3)步中流量差值清0,跳转至(3.2)步;否则,转至(3.5)步;
    (3.5):发出支管泄漏报警信号,(3.3)步中流量差值清0,跳转至步骤(3.2)。
    步骤(4)实现系统小泄漏停炉联锁;
    以一个运行班为单位周期,此例取8小时,每个周期时间(8小时)到,选取步骤(3)模型各支管趋势差报警值中的最小值,计算稳压罐液位下降速度报警值,更新泄漏量检测基准值,即每分钟液位下降速度。以基准值为基础,按照稳压罐液位差采样周期的长短,设置各级泄漏停炉信号的阈值(采样周期越长,检测精度越高,响应时间越长),当稳压罐液位下降速度超过阈值,发出系统泄漏停炉信号。
    例如,取得支管流量差报警值中的最小值为0.2m3/h,按照公式(1),计算得到稳压罐检测到0.001m/min水位下降,发出停炉信号,即此例中按照过去一个运行班的工况,最优的泄漏量基准值为0.001m/min,此例稳压罐的面积约为3.3m2。
                           (1)
    其中,泄漏量检测基准值,即稳压罐液位下降速度报警基准值,单位m/min;在单位周期到时刻,所有支管趋势差报警值的最小值,单位m3/h;支管流量计的单位时间,如果流量计单位为m3/h,该值为60;稳压罐底面积,单位m2。
    在此基础上,系统可以根据前8小时的运行工况,由用户配置出4级泄漏检测和停炉联锁就停炉:
    1级:用于大泄漏快速检测,30s进行一次水位下降速率检测,超过0.005/30s,即在此设定值下,如果系统某一支管流量差0.2 m3/h,发出停炉信号。
    2级:用于小泄漏检测,60s进行一次水位下降速率检测,超过0.001/min,即此在设定值下,如果系统某一支管流量差0.2 m3/h,发出停炉信号。
    3级:用于小泄漏检测,5min进行一次水位下降速率检测,超过0.004m/5min,即在此设定值下,如果系统某一支管流量差0.16m3/h,发出停炉信号。
    4级:用于小泄漏检测,10min进行一次水位下降速率检测,超过0.008m/10min,即在此设定值下,如果系统某一支管流量差0.15m3/h,发出停炉信号。
    应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的?;し段?。

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