本發(fā)明涉及一種管道支承件智能化在線測量系統(tǒng)，屬于管道支承件智能化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

管道支承件是管道系統(tǒng)中的一個重要組成部分，它由一般管道支吊架（一般支吊架又有各種管夾、拉桿、連接件、支座等零件組成）、恒力支吊架、可變彈力吊架、阻尼器、防振器等一系列部件組成。它起著安全承受管道荷載、合理約束管道位移，限制管道對所連接設(shè)備的推力和推力矩、增加管系的穩(wěn)定和防止管道振動，改善管道在運(yùn)行時一次應(yīng)力、二次應(yīng)力水平。

由于在電力、石化、冶金、核電領(lǐng)域的管道，承載著設(shè)備運(yùn)行的主要工作介質(zhì)，而且分布繁雜，管線縱橫交錯，管徑大小的范圍寬（100ｍｍ――1000ｍｍ），又是在高溫、高壓工況下運(yùn)行（工作介質(zhì)溫度及壓力最高達(dá)到超臨界狀態(tài)和超高壓狀態(tài)）。又由于各個廠礦企業(yè)所在的地域、環(huán)境各不相同，所以使得管道空間布置以及走向不盡相同，這又加大了管道布局的離散性，以及管道運(yùn)行中受力的復(fù)雜性。以上各種因素也就決定了管道支承系統(tǒng)是一個由多因素組成的系統(tǒng)工程。它的吊點(diǎn)應(yīng)力設(shè)計是根據(jù)管道的一次應(yīng)力、二次應(yīng)力疊加合成。例如一個600ＭＷ的火力發(fā)電廠，四大管道系統(tǒng)，一共有一千多個管道吊點(diǎn)（支承點(diǎn)）。這些支承、吊點(diǎn)所對應(yīng)的管道，各自承受的荷載均不相同，再由管道支承系統(tǒng)，針對相應(yīng)的荷載用恒定的力系將其固定、懸吊、連接于設(shè)備與設(shè)備之間。因此支吊架節(jié)點(diǎn)的合理布置和荷載的準(zhǔn)確設(shè)計、精密調(diào)整管道支承系統(tǒng)，使管道運(yùn)行的應(yīng)力狀況達(dá)到和滿足設(shè)計要求，對延長管道壽命，提高設(shè)備運(yùn)行效率，確保管道和設(shè)備安全運(yùn)行有著很大影響。

但當(dāng)這些管道及支承系統(tǒng)安裝完，連成整體后，要對管道進(jìn)行應(yīng)力校核，必須對毎個吊點(diǎn)的實(shí)際荷重、支吊架的三向熱位移、設(shè)備連接端的推力等信息逐一檢查記錄，再釆用與原設(shè)計計算相同的方法進(jìn)行校核計算才能完成。由于管道分布面積過大，支吊架吊點(diǎn)分散而且數(shù)量眾多，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，位置險峻，費(fèi)時費(fèi)力。一般情況是，規(guī)定在役機(jī)組運(yùn)行達(dá)到兩萬多小時才停機(jī)檢查，維修。即使這樣也很難測量整體管道承載情況的精確數(shù)據(jù)，更不用說管道在熱態(tài)（動態(tài)）工況下的即時應(yīng)力荷載的測量。更難以實(shí)現(xiàn)通過采集到的管道系統(tǒng)整體在熱態(tài)運(yùn)行時，每個吊點(diǎn)的支吊架，年、月、日載荷及位移的變化量，經(jīng)管道專用分析軟件包的分析計算，預(yù)測管道未來運(yùn)行中的蠕脹和應(yīng)力變化趨勢，作出正確應(yīng)對措施來延長管道的使用壽命。特別是當(dāng)管道支承系統(tǒng)有局部故障和失效時只能通過觀察支吊架的變形、斷裂來識別，或發(fā)生安全事故后發(fā)現(xiàn)。如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，將為設(shè)備安全運(yùn)行埋下了隱患。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種管道支承件智能化在線測量系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種管道支承件智能化在線測量系統(tǒng)，其特征是：包括智能管道支承系統(tǒng)、無線通訊中心基站、數(shù)據(jù)處理軟件平臺、終端顯示裝置；所述智能管道支承系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)無線通訊中心基站傳送至數(shù)據(jù)處理軟件平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件平臺處理后的數(shù)據(jù)通過終端顯示裝置顯示出來；

所述智能管道支承系統(tǒng)包括恒力支吊架、變力彈簧吊架、力值傳感器、位移傳感器、變送放大器、AD轉(zhuǎn)換模塊、擴(kuò)頻調(diào)制模塊、射頻調(diào)制模塊、無線發(fā)射模塊；所述力值傳感器、位移傳感器均安裝于支吊架上，所述支吊架包括恒力支吊架、變力彈簧吊架，當(dāng)恒力支吊架、變力彈簧吊架工作時，力值傳感器、位移傳感器獲取數(shù)據(jù)，將力值傳感器、位移傳感器獲得的數(shù)據(jù)依次經(jīng)變送放大器、AD轉(zhuǎn)換模塊、擴(kuò)頻調(diào)制模塊、射頻調(diào)制模塊傳送至無線發(fā)射模塊，并經(jīng)無線發(fā)射模塊向無線通訊中心基站發(fā)送；

所述無線通訊中心基站包括無線接收天線接收模塊、射頻解調(diào)模塊、擴(kuò)頻解調(diào)模塊、信息采集編碼模塊、信息存貯模塊；所述無線接收天線接收模塊接收接收到智能管道支承系統(tǒng)的無線發(fā)射模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并依次經(jīng)射頻解調(diào)模塊、擴(kuò)頻解調(diào)模塊、信息采集編碼模塊傳輸至信息存貯模塊；

所述數(shù)據(jù)處理軟件平臺包括數(shù)據(jù)訪問模塊、吊點(diǎn)應(yīng)力位移值比對模型、管線應(yīng)力值比對模型、系統(tǒng)管線動態(tài)運(yùn)行時最大應(yīng)力位移源點(diǎn)位置生成模型、最大應(yīng)力節(jié)點(diǎn)應(yīng)力變化趨勢自動計算模型、管線整體應(yīng)力變化趨勢模型、支承系統(tǒng)局部失效預(yù)警；所述數(shù)據(jù)訪問模塊訪問獲取無線通訊中心基站的信息存貯模塊中的數(shù)據(jù)，在吊點(diǎn)應(yīng)力位移值比對模型中，數(shù)據(jù)中的吊點(diǎn)應(yīng)力位移實(shí)時值與吊點(diǎn)應(yīng)力位移設(shè)計值進(jìn)行比對，獲得支吊架吊點(diǎn)實(shí)時荷載及與吊點(diǎn)應(yīng)力位移設(shè)計值的偏差，在管線應(yīng)力值比對模型中，數(shù)據(jù)中的管線應(yīng)力實(shí)時值與管線應(yīng)力設(shè)計值進(jìn)行比對，獲得系統(tǒng)管線最大應(yīng)力及與管線應(yīng)力設(shè)計值的偏差，并經(jīng)系統(tǒng)管線動態(tài)運(yùn)行時最大應(yīng)力位移源點(diǎn)位置生成模型、最大應(yīng)力節(jié)點(diǎn)應(yīng)力變化趨勢自動計算模型、管線整體應(yīng)力變化趨勢模型、支承系統(tǒng)局部失效預(yù)警，得到系統(tǒng)管線應(yīng)力變化趨勢以及管道支承系統(tǒng)的在線檢測報告；

所述終端顯示裝置包括瀏覽操作模塊、支吊架吊點(diǎn)實(shí)時荷載模塊、系統(tǒng)管線最大應(yīng)力檢測模塊、系統(tǒng)管線應(yīng)力變化趨勢模塊、終端顯示器，瀏覽操作模塊、支吊架吊點(diǎn)實(shí)時荷載模塊、系統(tǒng)管線最大應(yīng)力檢測模塊、系統(tǒng)管線應(yīng)力變化趨勢模塊通過終端顯示器顯示出支吊架吊點(diǎn)實(shí)時荷載界面、系統(tǒng)管線最大應(yīng)力監(jiān)測界面、系統(tǒng)管線應(yīng)力變化趨勢界面以及瀏覽操作界面。

所述無線通訊中心基站還包括供電單元和ups不間斷電源。

所述終端顯示器還顯示歷史數(shù)據(jù)查詢界面。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、方法先進(jìn)，通過本發(fā)明，本產(chǎn)品根據(jù)現(xiàn)有存在的問題開發(fā)而來，它將有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。管道系統(tǒng)在熱態(tài)運(yùn)行情況下，對管道的受力狀況、變形位移、振動振幅等重要參數(shù),實(shí)現(xiàn)了在線、精確、實(shí)時監(jiān)測，并且可以準(zhǔn)確找到管系在熱態(tài)運(yùn)行時的最大應(yīng)力位置,對其進(jìn)行重點(diǎn)跟蹤監(jiān)測，可預(yù)警管系熱態(tài)運(yùn)行時的直接或簡接隱患，達(dá)到有效預(yù)防管道泄漏爆裂等惡性事故的發(fā)生。運(yùn)用數(shù)據(jù)分析計算可以得到應(yīng)力變化的趨勢,從而判斷出管系最大應(yīng)力是否超出設(shè)計應(yīng)力的允許范圍。運(yùn)用數(shù)據(jù)分析計算可以有效發(fā)現(xiàn)支吊架是否存在異常和局部失效，管線結(jié)構(gòu)是否發(fā)生改變，管道材料性能是否因疲勞而降低。實(shí)時了解管道實(shí)際運(yùn)行情況下的應(yīng)力狀態(tài)，可對管道和支吊架的運(yùn)行進(jìn)行安全性評估。利用所測得的數(shù)據(jù)，既可以在管道靜態(tài)時，用于對管道支承系統(tǒng)進(jìn)行精確調(diào)整，使其最大限度的滿足設(shè)計要求，使管道一次應(yīng)力達(dá)到最佳狀態(tài)。也可以用來驗證管系整體走向、支吊架位置間距設(shè)置、支吊架設(shè)計荷載與管道實(shí)際運(yùn)行載荷的匹配是否準(zhǔn)確合理。防止因設(shè)計不合理而造成安全隱患。為實(shí)現(xiàn)大型設(shè)備、特別是電力以及核電設(shè)備的安全運(yùn)行，提供技術(shù)保障。

本發(fā)明產(chǎn)品的原理：在管道支承系統(tǒng)里的各個支承、吊點(diǎn)中，接入相應(yīng)的力值傳感器和位移傳感器，將得到的信號經(jīng)數(shù)字化處理后，以無線傳輸形式傳輸?shù)叫盘柦邮罩行?，信號接收中心（無線接收基站）再把信號傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)處理平臺，由數(shù)據(jù)管理軟件把匯集的數(shù)據(jù)按各種任務(wù)的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)行存儲、分類、運(yùn)算、比對,最后由各個任務(wù)模型得出的結(jié)果,由顯示終端，通過直觀、清晰、形象的界面顯示出來。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)框圖。

圖2是智能管道支承系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖3是無線通訊中心基站的系統(tǒng)框圖。

圖4是數(shù)據(jù)處理軟件平臺的系統(tǒng)框圖。

圖5是終端顯示裝置的系統(tǒng)框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖以及附圖說明對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

一種管道支承件智能化在線測量系統(tǒng)，包括智能管道支承系統(tǒng)、無線通訊中心基站、數(shù)據(jù)處理軟件平臺、終端顯示裝置；所述智能管道支承系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)無線通訊中心基站傳送至數(shù)據(jù)處理軟件平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)數(shù)據(jù)處理軟件平臺處理后的數(shù)據(jù)通過終端顯示裝置顯示出來；

所述智能管道支承系統(tǒng)包括恒力支吊架、變力彈簧吊架、力值傳感器、位移傳感器、變送放大器、AD轉(zhuǎn)換模塊、擴(kuò)頻調(diào)制模塊、射頻調(diào)制模塊、無線發(fā)射模塊；所述力值傳感器、位移傳感器均安裝于恒力支吊架、變力彈簧吊架上，當(dāng)恒力支吊架、變力彈簧吊架工作時，力值傳感器、位移傳感器獲取數(shù)據(jù)，將力值傳感器、位移傳感器獲得的數(shù)據(jù)依次經(jīng)變送放大器、AD轉(zhuǎn)換模塊、擴(kuò)頻調(diào)制模塊、射頻調(diào)制模塊傳送至無線發(fā)射模塊，并經(jīng)無線發(fā)射模塊向無線通訊中心基站發(fā)送；

所述無線通訊中心基站包括無線接收天線接收模塊、射頻解調(diào)模塊、擴(kuò)頻解調(diào)模塊、信息采集編碼模塊、信息存貯模塊；所述無線接收天線接收模塊接收接收到智能管道支承系統(tǒng)的無線發(fā)射模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)，并依次經(jīng)射頻解調(diào)模塊、擴(kuò)頻解調(diào)模塊、信息采集編碼模塊傳輸至信息存貯模塊；

所述數(shù)據(jù)處理軟件平臺包括數(shù)據(jù)訪問模塊、吊點(diǎn)應(yīng)力位移值比對模型、管線應(yīng)力值比對模型、系統(tǒng)管線動態(tài)運(yùn)行時最大應(yīng)力位移源點(diǎn)位置生成模型、最大應(yīng)力節(jié)點(diǎn)應(yīng)力變化趨勢自動計算模型、管線整體應(yīng)力變化趨勢模型、支承系統(tǒng)局部失效預(yù)警；所述數(shù)據(jù)訪問模塊訪問獲取無線通訊中心基站的信息存貯模塊中的數(shù)據(jù)，在吊點(diǎn)應(yīng)力位移值比對模型中，數(shù)據(jù)中的吊點(diǎn)應(yīng)力位移實(shí)時值與吊點(diǎn)應(yīng)力位移設(shè)計值進(jìn)行比對，獲得支吊架吊點(diǎn)實(shí)時荷載及與吊點(diǎn)應(yīng)力位移設(shè)計值的偏差，在管線應(yīng)力值比對模型中，數(shù)據(jù)中的管線應(yīng)力實(shí)時值與管線應(yīng)力設(shè)計值進(jìn)行比對，獲得系統(tǒng)管線最大應(yīng)力及與管線應(yīng)力設(shè)計值的偏差，并經(jīng)系統(tǒng)管線動態(tài)運(yùn)行時最大應(yīng)力位移源點(diǎn)位置生成模型、最大應(yīng)力節(jié)點(diǎn)應(yīng)力變化趨勢自動計算模型、管線整體應(yīng)力變化趨勢模型、支承系統(tǒng)局部失效預(yù)警，得到系統(tǒng)管線應(yīng)力變化趨勢以及管道支承系統(tǒng)的在線檢測報告；

所述終端顯示裝置包括瀏覽操作模塊、支吊架吊點(diǎn)實(shí)時荷載模塊、系統(tǒng)管線最大應(yīng)力檢測模塊、系統(tǒng)管線應(yīng)力變化趨勢模塊、終端顯示器，瀏覽操作模塊、支吊架吊點(diǎn)實(shí)時荷載模塊、系統(tǒng)管線最大應(yīng)力檢測模塊、系統(tǒng)管線應(yīng)力變化趨勢模塊通過終端顯示器顯示出支吊架吊點(diǎn)實(shí)時荷載、系統(tǒng)管線最大應(yīng)力、系統(tǒng)管線應(yīng)力變化趨勢、歷史數(shù)據(jù)查詢界面以及瀏覽操作界面。

所述無線通訊中心基站還包括供電單元和ups不間斷電源。

本發(fā)明由1智能管道支承系統(tǒng)、2無線通訊中心基站、3數(shù)據(jù)處理軟件平臺、4終端顯示裝置組成。這四個部分，分別完成了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示功能。從而實(shí)現(xiàn)大型管道的在線測量，實(shí)時顯示，數(shù)據(jù)分析，預(yù)警報警等功能。

智能管道支承系統(tǒng)中，①智能管道支承系統(tǒng)有n個裝有力值和位移傳感器的恒力吊架、變力彈簧吊架；②傳感器變送器；③變送放大器；④數(shù)模（AD）轉(zhuǎn)換模塊；⑤擴(kuò)頻調(diào)制模塊；⑥射頻調(diào)制模塊；⑦無線發(fā)射模塊以及集成供電模塊組成。這些部分的組合，構(gòu)成了管道系統(tǒng)在運(yùn)行時，它們的承載、振動、位移信息的采集、處理、無線傳輸?shù)墓δ堋?/p>

無線通訊中心基站由：①無線接收天線、接收電路模塊；②射頻解調(diào)模塊；③擴(kuò)頻解調(diào)模塊；④信息采集編碼模塊；⑤信息儲存模塊，以及供電單元和(ups)不間斷電源組成。

這些部分的組合，構(gòu)成了多點(diǎn)信息向通訊中心無線傳輸，并對采集信息根據(jù)設(shè)計任務(wù)模型進(jìn)行逐一編碼，以及分級別、分層次處理（即單個吊點(diǎn)的信息組合、以管線為一個單元所有信息的組合）。并將數(shù)據(jù)安節(jié)點(diǎn)、安層次分別貯存的功能。

數(shù)據(jù)處理軟件平臺:由數(shù)據(jù)訪問模塊完成即時査詢、調(diào)用數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)功能,根據(jù)任務(wù)要求建立各個相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并形成對應(yīng)的軟件設(shè)計，將數(shù)據(jù)分別輸入各個數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析運(yùn)算,并將結(jié)果綜合生成報告或圖表傳輸給顯示終端。

顯示終端：由用戶界面程序，即面向任務(wù)對象，根據(jù)各個模塊需要編制的界面程序。最終通過顯示設(shè)備展示給用戶。并且可以根據(jù)用戶的要求對各個任務(wù)模型生成的圖型、表格、曲線、以及報告打印成文檔傳閱和保存。從而滿足不同用戶的需求。

結(jié)語：

本發(fā)明是在管道支承系統(tǒng)專業(yè)研究的基礎(chǔ)上，改進(jìn)和開發(fā)了智能化的支吊架硬件，采用了無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，應(yīng)用采集的大數(shù)據(jù)，結(jié)合對管道應(yīng)力的專業(yè)研究，開發(fā)了數(shù)據(jù)應(yīng)用軟件。完成了在傳統(tǒng)生產(chǎn)中無法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，達(dá)到了良好的效果，在當(dāng)今工業(yè)自動化快速發(fā)展的今天，該產(chǎn)品必將會有廣泛的應(yīng)用前景。