一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置的制作方法 专利技术说明

电子电路装置的制造及其应用技术1.本发明涉及仪表保温伴热技术领域，特别是涉及一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置。背景技术：2.在火电厂中，电伴热作为一种有效的管道保温及防冻方案一直被广泛应用，其工作原理是通过伴热元件散发热量，通过直接或间接的热交换补充被伴热管道的热损失，以达到保温防冻的目的。3.目前火电厂中常用的电伴热技术可分为两种：一种是传统的恒功率伴热：恒功率伴热带单位长度的发热量恒定，使用的电热带越长输出的总功率越大，当管道温度达到维持温度上限时，输出功率随之进入稳定。另一种是自限温伴热：伴热带接通电源后，电流由一根线芯经过导电材料到另一线芯而形成回路，电能使导电材料升温，与此同时伴热电缆向温度较低的被加热体系传热，其功率主要受控于传热过程，随被加热体系的温度自动调节输出功率，当温度达到维持温度上限时，电伴热的发热量将逐渐减少，输出功率亦随之下降。4.应用于火电厂中的电伴热装置，设计院或伴热带生产厂家常规的设计为手动投切，有的在仪表保温柜内设有温控器，但只能控制柜内的加热元件，意义并不大。在严寒天气下，一旦火电厂中重要的仪表管路伴热元件不工作，极易引发机组跳闸或设备事故，尤其是直流炉机组，部分重要测量信号如给水流量、分离器储水罐液位等，取样管线长达30－50米，且均布置在室外，机组运行期间只能通过检查电源是否正常、伴热带两端的末端温度是否正常、回路工作电流等手段粗略判断伴热回路的工作状态，但无法确定整根伴热电缆是否正常发热，存在安全隐患，因此研究一种仪表管电伴热温度监测及控制装置十分必要。技术实现要素：5.本发明要解决的技术问题是：现有技术中的伴热装置无法精确的监测仪表管的温度，且控制温度的方式单一，也无法解决精确调温的问题。6.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，包括：7.仪表管；8.伴热单元，设置在所述仪表管上，所述伴热单元用于对所述仪表管进行伴热和保温；9.监测报警单元，设置在所述仪表管上，且与所述伴热单元连接，所述监测单元用于检测所述仪表管的温度，并在所述仪表管温度异常时发出报警；10.控制单元，分别与所述伴热单元、监测单元连接，所述控制单元用于根据监测单元检测到的数据自动调节所述伴热单元以对所述仪表管的温度进行控制。11.进一步的，所述伴热单元包括：12.伴热电缆，贴设在所述仪表管上，所述伴热电缆用于对所述仪表管进行加热；13.所述监测报警单元包括：14.端面式热电阻，设置有多个，且均匀设置在所述仪表管附近，所述端面式热电阻用于监测所述仪表管的温度电信号；15.温度巡检仪，分别与多个所述端面式热电阻连接，所述温度巡检仪用于周期性地采集多个所述端面式热电阻监测到的温度电信号，并将温度电信号转换为温度；16.报警器，与所述温度巡检仪连接，所述报警器用于根据所述温度巡检仪采集到的异常数据发出相应的报警信息；17.所述控制单元包括：18.处理模块，与所述温度巡检仪连接，所述处理模块用于处理监测到的温度数据以及设定相关值；19.控制模块，与所述处理模块连接，并与所述伴热电缆连接，所述控制模块用于控制所述伴热电缆的开启和关闭以及加热参数。20.进一步的，在所述温度巡检仪的每个采集周期内，根据多个所述端面式热电阻监测到的温度，所述控制模块用于选择所述伴热电缆的开启和关闭，所述报警器用于选择是否发出报警信息；21.当任意一个所述端面式热电阻监测到的温度低于温度值g1时，所述控制模块控制所述伴热电缆开启加热；22.当任意一个所述端面式热电阻监测到的温度低于温度值g2时，所述报警器将低温报警信息发送到控制中心；23.当任意一个所述端面式热电阻监测到的温度高于温度值g3时，所述报警器将高温报警信息发送到控制中心；24.当任意一个所述端面式热电阻监测到的温度高于温度值g4时，所述控制模块控制所述伴热电缆关闭加热；25.其中，g1＜g2＜g3＜g4。26.进一步的，在所述端面式热电阻监测到的温度低于等于温度值g3，且高于等于温度值g2时，所述控制模块用于控制所述伴热电缆的加热参数，所述温度巡检仪用于采集仪表管的温度△g；27.所述处理模块用于设定仪表管的温度预设值g0，其中g2≤g0≤g3，所述处理模块还用于设定第一预设仪表管的温度的差值g1、第二预设仪表管的温度的差值g2、第三预设仪表管的温度的差值g3和第四预设仪表管的温度的差值g4，且g1＜g2＜g3＜g4；所述处理模块还用于设定有第一预设工作条件矩阵a1(a1，b1)、第二预设工作条件矩阵a2(a2，b2)、第三预设工作条件矩阵a3(a3，b3)和第四预设工作条件矩阵a4(a4，b4)，其中，a1～a4依次为第一至第四预设加热温度，且a1＜a2＜a3＜a4，b1～b4依次第一至第四预设加热时长，b1＜b2＜b3＜b4；28.根据采集到的仪表管的温度△g与设定仪表管的温度预设值g0的差值，来选定预设工作条件矩阵ai作为所述伴热电缆的工作条件；29.当△g－g0≤g1时，选定所述第一预设工作条件矩阵a1作为所述伴热电缆的工作条件；30.当g1＜△g－g0≤g2时，选定所述第二预设工作条件矩阵a2作为所述伴热电缆的工作条件；31.当g2＜△g－g0≤g3时，选定所述第三预设工作条件矩阵a3作为所述伴热电缆的工作条件；32.当g3＜△g－g0≤g4时，选定所述第四预设工作条件矩阵a4作为所述伴热电缆的工作条件；33.其中，当选定所述第i预设工作条件矩阵ai作为所述伴热电缆的工作条件时，所述控制模块控制所述伴热电缆以所述第i预设加热温度ai工作，所述控制模块还将控制所述伴热电缆以所述第i预设加热时长bi工作，i＝1，2，3，4。34.进一步的，所述伴热单元还包括：35.固定缠绕层，包覆在所述仪表管和伴热电缆的组合物外侧，所述固定缠绕层用于将所述仪表管与伴热电缆固定；36.保温层，包覆在所述玻璃布缠绕层的外侧，所述保温层用于为所述仪表管保温；37.防护层，包覆在所述玻璃棉板的外侧，所述防护层用于为所述仪表管防护。38.进一步的，端面式热电阻具体设置在所述固定缠绕层与所述保温层之间，且多个所述端面式热电阻间隔固定距离设置。39.进一步的，所述伴热单元还包括：40.备用伴热电缆，设置有多条，用于在所述主伴热电缆损坏后对所述仪表管继续工作。41.本发明实施例一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置与现有技术相比，其有益效果在于：42.本发明通过在仪表管处设置监测报警单元，可以及时发现伴热单元整体或局部是否损坏，当发现损坏时还能够及时报警，并且还通过设置控制单元来调节伴热单元的加热状态，能够根据仪表管温度的变化做出精确的温度调节，以达到加热保温的目的，减少了能源的消耗。附图说明43.图1是本发明实施例中具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置的结构示意图；44.图2是本发明实施例中具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置的伴热单元的结构示意图；45.图3是本发明实施例中具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置的监测报警单元的结构示意图；46.图4是本发明实施例中具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置的控制单元的结构示意图；47.图5是本发明实施例中具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置的伴热装置的结构示意图。48.图中，1、仪表管；2、伴热电缆；3、固定缠绕层；4、保温层；5、防护层；6、端面式热电阻；7、备用伴热电缆。具体实施方式49.下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。50.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。51.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。52.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。53.如图1所示，在本技术的实施例中，提供了一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，包括：仪表管1、伴热单元、监测报警单元和控制单元；伴热单元设置在所述仪表管1上，所述伴热单元用于对所述仪表管1进行伴热和保温；监测报警单元设置在所述仪表管1上，且与所述伴热单元连接，所述监测单元用于检测所述仪表管1的温度，并在所述仪表管1温度异常时发出报警；控制单元分别与所述伴热单元、监测单元连接，所述控制单元用于根据监测单元检测到的数据自动调节所述伴热单元以对所述仪表管1的温度进行控制。54.进一步的，通过在仪表管1处设置监测报警单元，可以及时发现伴热单元整体或局部是否损坏，当发现损坏时还能够及时报警，并且还通过设置控制单元来调节伴热单元的加热状态，能够根据仪表管1温度的变化做出精确的温度调节，以达到加热保温的目的，减少了能源的消耗。55.如图2所示，在本技术的实施例中，提供了一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，所述伴热单元包括：伴热电缆2可以贴设在所述仪表管1上，用夹子进行固定，或者也可以采用缠绕的方式缠绕在所述仪表管1上，所述伴热电缆2用于对所述仪表管1进行加热。56.如图3所示，所述监测报警单元包括：端面式热电阻6、温度巡检仪和报警器；端面式热电阻6可以选用pt100端面式热电阻，通过耐高温长引线进行连接，其设置有多个，且均匀设置在所述仪表管1附近，所述端面式热电阻6用于监测所述仪表管1的温度电信号；温度巡检仪可以选用rx－6000f或xmd－106等型号，所述温度巡检仪的接点数可以根据现场实际所用温度测点数量确定，一般情况下8通道或16通道的所述温度巡测仪即可满足要求，所述温度巡测仪安装于仪表保温箱柜门，便于维护人员巡检，并分别与多个所述端面式热电阻6连接，所述温度巡检仪用于周期性地采集多个所述端面式热电阻6监测到的温度电信号，并将温度电信号转换为温度，所述温度巡检仪工作原理为由多个端面式热电阻6的输出电参数随温度的变化而变化，输出并变换成统一规格的电信号，由多路自动开关逐路选通，然后进行模拟/数字转换，转换后的数字信号，再经数字电路或微处理机及外围电路处理后，输出驱动显示器和记录机构，周期性地采集被测信号；报警器与所述温度巡检仪连接，所述报警器用于根据所述温度巡检仪采集到的温度异常数据发出相应的报警信息。57.如图4所示，所述控制单元包括：处理模块和控制模块；处理模块，与所述温度巡检仪连接，所述处理模块用于处理监测到的温度数据以及设定相关值；控制模块，与所述处理模块连接，并与所述伴热电缆2连接，所述控制模块用于控制所述伴热电缆2的开启和关闭以及加热参数。58.在本技术的实施例中，提供了一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，在所述温度巡检仪的每个采集周期内，根据多个所述端面式热电阻6监测到的温度，所述控制模块用于选择所述伴热电缆2的开启和关闭，所述报警器用于选择是否发出报警信息；59.当任意一个所述端面式热电阻6监测到的温度低于温度值g1时，所述控制模块控制所述伴热电缆2开启加热；60.当任意一个所述端面式热电阻6监测到的温度低于温度值g2时，所述报警器将低温报警信息发送到控制中心；61.当任意一个所述端面式热电阻6监测到的温度高于温度值g3时，所述报警器将高温报警信息发送到控制中心；62.当任意一个所述端面式热电阻6监测到的温度高于温度值g4时，所述控制模块控制所述伴热电缆2关闭加热；63.其中，g1＜g2＜g3＜g4。64.进一步的，之所以选择所述温度巡测仪作为温度监测设备，一方面因其组态简单、配置灵活、成本较低，另一方面可在现场直接显示各点温度，便于直观判断伴热管路的运行情况，考虑到伴热管路的温度变化较缓慢，因此采用温度巡测的方法完全能够满足实际要求，具体的所述温度巡测仪内部的参数设置为：当任意一个所述端面式热电阻6监测到的温度低于温度值3℃时，所述控制模块控制所述伴热电缆2开启加热；当任意一个所述端面式热电阻6监测到的温度低于温度值6℃时，所述报警器将低温报警信息发送到控制中心；当任意一个所述端面式热电阻6监测到的温度高于温度值70℃时，所述报警器将高温报警信息发送到控制中心；当任意一个所述端面式热电阻6监测到的温度高于温度值85℃时，所述控制模块控制所述伴热电缆2关闭加热。65.在本技术的实施例中，提供了一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，在所述端面式热电阻6监测到的温度低于等于温度值g3，且高于等于温度值g2时，所述控制模块用于控制所述伴热电缆2的加热参数，所述温度巡检仪用于采集仪表管1的温度△g；66.所述处理模块用于设定仪表管1的温度预设值g0，其中g2≤g0≤g3，所述处理模块还用于设定第一预设仪表管1的温度的差值g1、第二预设仪表管1的温度的差值g2、第三预设仪表管1的温度的差值g3和第四预设仪表管1的温度的差值g4，且g1＜g2＜g3＜g4；所述处理模块还用于设定有第一预设工作条件矩阵a1(a1，b1)、第二预设工作条件矩阵a2(a2，b2)、第三预设工作条件矩阵a3(a3，b3)和第四预设工作条件矩阵a4(a4，b4)，其中，a1～a4依次为第一至第四预设加热温度，且a1＜a2＜a3＜a4，b1～b4依次第一至第四预设加热时长，b1＜b2＜b3＜b4；67.根据采集到的仪表管1的温度△g与设定仪表管1的温度预设值g0的差值，来选定预设工作条件矩阵ai作为所述伴热电缆2的工作条件；68.当△g－g0≤g1时，选定所述第一预设工作条件矩阵a1作为所述伴热电缆2的工作条件；69.当g1＜△g－g0≤g2时，选定所述第二预设工作条件矩阵a2作为所述伴热电缆2的工作条件；70.当g2＜△g－g0≤g3时，选定所述第三预设工作条件矩阵a3作为所述伴热电缆2的工作条件；71.当g3＜△g－g0≤g4时，选定所述第四预设工作条件矩阵a4作为所述伴热电缆2的工作条件；72.其中，当选定所述第i预设工作条件矩阵ai作为所述伴热电缆2的工作条件时，所述控制模块控制所述伴热电缆2以所述第i预设加热温度ai工作，所述控制模块还将控制所述伴热电缆2以所述第i预设加热时长bi工作，i＝1，2，3，4。73.具体的，根据采集到的仪表管1的温度与设定仪表管1的温度预设值的差值来选定所述伴热电缆2的加热温度和加热时长，可以使所述伴热电缆2精确的对所述仪表管1进行加热，保证所述仪表管1可以正常的工作，同时也会减少多余热量的输出，降低对能源的消耗。74.如图5所示，在本技术的实施例中，提供了一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，所述伴热单元还包括：固定缠绕层3、保温层4和防护层5；固定缠绕层3可以采用无碱玻璃布缠绕层，其厚度设置约为0.2mm，所述固定缠绕层3包覆在所述仪表管1和伴热电缆2的组合物外侧，所述固定缠绕层3用于将所述仪表管1与伴热电缆2固定；保温层4可以采用离心玻璃棉板，其厚度设置约为25mm，所述保温层4包覆在所述玻璃布缠绕层的外侧，所述保温层4用于为所述仪表管1保温；防护层5可以采用保温防护铝皮，其厚度设置约为0.35－0.5mm，所述防护层5包覆在所述玻璃棉板的外侧，所述防护层5用于为所述仪表管1防护。75.如图5所示，在本技术的实施例中，提供了一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，端面式热电阻6具体设置在所述固定缠绕层3与所述保温层4之间，所述端面式热电阻6设置的位置可准确反映所述保温层4内的所述仪表管1的实际工作温度，且多个所述端面式热电阻6间隔固定距离设置，沿所述仪表管1每间隔5米左右布置一只所述端面式热电阻6。76.如图5所示，在本技术的实施例中，提供了一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，所述伴热单元还包括：备用伴热电缆7，设置有多条，用于在所述主伴热电缆2损坏后对所述仪表管1继续工作。77.优选的，可以预先在所述仪表管1处敷设1－2根所述备用伴热电缆7，以防止所述伴热电缆2发生损坏后，由所述备用伴热电缆7能够继续对所述仪表管1进行加热。78.综上，本发明实施例提供一种具有温度监测及控制功能的火电厂仪表管伴热装置，其包括：仪表管1；伴热单元设置在仪表管1上，伴热单元用于对仪表管1进行伴热和保温；监测报警单元设置在仪表管1上，且与伴热单元连接，监测单元用于检测仪表管1的温度，并在仪表管1温度异常时发出报警；控制单元分别与伴热单元、监测单元连接，控制单元用于根据监测单元检测到的数据自动调节伴热单元以对仪表管1的温度进行控制态。本发明通过在仪表管1处设置监测报警单元，可以及时发现伴热单元整体或局部是否损坏，当发现损坏时还能够及时报警，并且还通过设置控制单元来调节伴热单元的加热状态，能够根据仪表管1温度的变化做出精确的温度调节，以达到加热保温的目的，减少了能源的消耗。79.最后应说明的是：显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。80.以上所述仅为本发明的一个实施例子，但不能以此限制本发明的范围，凡依据本发明所做的结构上的变化，只要不失本发明的要义所在，都应视为落入本发明保护范围之内受到制约。所属技术领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程及有关说明，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。81.术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、方法、物品或者设备/装置所固有的要素。82.至此，已经结合附图所示的进一步实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。83.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。









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