一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：傳感器電路、信號(hào)輸入電路、輔助電源電路、控制電路、報(bào)警器、 WECON 上位機(jī) HMI 界面；所述的傳感器完成對(duì)煙囪內(nèi)壁滲漏信息的采集和轉(zhuǎn)換；所述的信號(hào)輸入電路完成對(duì)傳感器輸入的電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，供單片機(jī)采集判斷；所述的輔助電源模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的安全供電；所述的 WECON 上位機(jī) HMI 界面完成對(duì)控制板上傳信息的處理和報(bào)警顯示。本發(fā)明的一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，使用檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)對(duì)滲漏信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)化和微機(jī)化檢測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏險(xiǎn)情并通過報(bào)警模塊及時(shí)提醒維修人員，既安全可靠又節(jié)約成本。
【專利說明】一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種檢測(cè)系統(tǒng)，特別是一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 煙@是火力發(fā)電等行業(yè)排放燃煤煙氣不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，燃煤煙氣中含有大量 的二氧化硫氣體，若不經(jīng)處理排放到空氣中，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，因此為了保護(hù)大氣環(huán) 境，各個(gè)國(guó)家都強(qiáng)制要求在排放前對(duì)煙氣進(jìn)行脫硫處理，目前普遍采用的脫硫技術(shù)大多為 濕法脫硫，但濕法脫硫卻帶來煙?及煙道嚴(yán)重腐蝕問題。
[0003] 對(duì)于一般的火電廠煙囪，化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕、結(jié)晶腐蝕和磨損腐蝕是主要的四 種腐蝕狀況。通常，為了應(yīng)對(duì)多種外界因素對(duì)煙囪內(nèi)壁產(chǎn)生的腐蝕，國(guó)內(nèi)較多火力發(fā)電廠煙 囪防腐處理采用在煙?內(nèi)部進(jìn)行防腐處理或加裝防腐材料的方式，具體方法包括：一采用 耐高溫的玻璃鋼；二采用耐高溫的鱗片樹脂涂層；三采用聚脲涂料；四采用合金鋼；五是在 煙囪內(nèi)壁或通煙筒中采用輕質(zhì)玻璃磚作內(nèi)襯。相對(duì)國(guó)外，國(guó)內(nèi)火電廠推廣使用濕法脫硫技 術(shù)的時(shí)間較短，因此對(duì)煙囪防腐蝕處理的研究較少，積累的經(jīng)驗(yàn)不多，對(duì)煙囪內(nèi)壁防腐層滲 漏檢測(cè)技術(shù)的研究也相對(duì)滯后，還沒有技術(shù)成熟的工業(yè)化產(chǎn)品問世，形成了自動(dòng)化檢測(cè)與 轉(zhuǎn)換【技術(shù)領(lǐng)域】的空白。
[0004] 目前國(guó)內(nèi)對(duì)于煙囪的滲漏檢測(cè)，主要還依靠人工高空作業(yè)，不僅效率低下，成本高 昂，而且對(duì)高空作業(yè)人員的人身安全構(gòu)成威脅，給企業(yè)安全生產(chǎn)留下隱患，同時(shí)無(wú)法達(dá)到對(duì) 煙囪防腐層健康狀況進(jìn)行檢測(cè)的目的。從技術(shù)層面考慮，防腐層內(nèi)部的腐蝕情況用肉眼往 往觀察不到的，因此使用檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)對(duì)滲漏信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)化和微機(jī)化檢測(cè)，可以及時(shí) 發(fā)現(xiàn)滲漏險(xiǎn)情并通過報(bào)警模塊及時(shí)提醒維修人員，既安全可靠又節(jié)約成本，對(duì)安全生產(chǎn)工 作具有重要意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，使用檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)對(duì)滲漏信 號(hào)進(jìn)行自動(dòng)化和微機(jī)化檢測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏險(xiǎn)情并通過報(bào)警模塊及時(shí)提醒維修人員， 既安全可靠又節(jié)約成本。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)包括： 傳感器電路、信號(hào)輸入電路、輔助電源電路、控制電路、報(bào)警器、WECON上位機(jī)HMI界面；所述 的傳感器完成對(duì)煙?內(nèi)壁滲漏信息的采集和轉(zhuǎn)換；所述的信號(hào)輸入電路完成對(duì)傳感器輸入 的電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，供單片機(jī)采集判斷；所述的輔助電源模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的 安全供電；所述的WECON上位機(jī)HMI界面完成對(duì)控制板上傳信息的處理和報(bào)警顯示。
[0007] 所述的控制電路采用超低功耗單片機(jī)脅IP430i?149。
[0008] 所述的輔助電源電路由兩部分組成，一是220V交流轉(zhuǎn)36V交流電源變壓器；二是 220V交流電轉(zhuǎn)5V穩(wěn)壓直流電源模塊。
[0009] 所述的檢測(cè)系統(tǒng)利用布設(shè)在煙囪內(nèi)壁不同位置的多組通電平行導(dǎo)線作為檢測(cè)煙 囪內(nèi)壁各個(gè)位置酸液滲漏信號(hào)的傳感器，平行導(dǎo)線環(huán)繞煙囪內(nèi)壁并通以36Γ交流電，當(dāng)滲 漏險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，平行導(dǎo)線短路并將短路信號(hào)通過信號(hào)輸入電路轉(zhuǎn)換后送至單片機(jī)I/O口， 單片機(jī)內(nèi)部程序定時(shí)掃描I/O口電平信號(hào)，通過高低電平信號(hào)判斷報(bào)警信息并將報(bào)警信息 及時(shí)通過內(nèi)部異步串行通信模塊和通信接口送至上位機(jī)人機(jī)交互監(jiān)控界 面，上位機(jī)處理上行數(shù)據(jù)并及時(shí)顯示報(bào)警信息，提維醒修人員進(jìn)行維修，同時(shí)系統(tǒng)提供硬件 復(fù)位和上位機(jī)軟件復(fù)位兩種選擇，可以方便地排除各種由外界不確定因素導(dǎo)致的誤報(bào)警情 況。
[0010] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，以超低功耗單片微機(jī)MSP430F149控制器作為系統(tǒng)核心，通過信號(hào)采集，計(jì)算機(jī)處理，上位機(jī)顯示報(bào)警，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙 囪內(nèi)壁酸液滲漏點(diǎn)位置及數(shù)量的檢測(cè)；使用檢測(cè)與轉(zhuǎn)換技術(shù)對(duì)滲漏信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)化和微機(jī) 化檢測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)滲漏險(xiǎn)情并通過報(bào)警模塊及時(shí)提醒維修人員，既安全可靠又節(jié)約成 本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的傳感器結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 實(shí)施例1 一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：傳感器電路、信號(hào)輸入電路、 輔助電源電路、控制電路、報(bào)警器、WECON上位機(jī)HMI界面；所述的傳感器完成對(duì)煙囪內(nèi)壁滲 漏信息的采集和轉(zhuǎn)換；所述的信號(hào)輸入電路完成對(duì)傳感器輸入的電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，供 單片機(jī)采集判斷；所述的輔助電源模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的安全供電；所述的WECON上 位機(jī)HMI界面完成對(duì)控制板上傳信息的處理和報(bào)警顯示；所述的控制電路采用超低功耗單 片機(jī)AfSP430iH49。
[0013] 實(shí)施例2 該檢測(cè)系統(tǒng)利用布設(shè)在煙囪內(nèi)壁不同位置的多組通電平行導(dǎo)線作為檢測(cè)煙囪內(nèi)壁各 個(gè)位置酸液滲漏信號(hào)的傳感器，這些平行導(dǎo)線環(huán)繞煙囪內(nèi)壁并通以36Γ交流電，當(dāng)滲漏險(xiǎn) 情發(fā)生時(shí)，平行導(dǎo)線短路并將短路信號(hào)通過信號(hào)輸入電路轉(zhuǎn)換后送至單片機(jī)I/O口，單片 機(jī)內(nèi)部程序定時(shí)掃描I/O口電平信號(hào)，通過高低電平信號(hào)判斷報(bào)警信息并將報(bào)警信息及時(shí) 通過內(nèi)部異步串行通信模塊和忍485通信接口送至BWXW 上位機(jī)人機(jī)交互 監(jiān)控界面，上位機(jī)處理上行數(shù)據(jù)并及時(shí)顯示報(bào)警信息，提維醒修人員進(jìn)行維修，同時(shí)系統(tǒng)提 供硬件復(fù)位和上位機(jī)軟件復(fù)位兩種選擇，可以方便地排除各種由外界不確定因素導(dǎo)致的誤 報(bào)警情況。
[0014] 實(shí)施例3 傳感器是能夠感受指定的被測(cè)量并按一定的規(guī)律將被測(cè)量轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器 件或裝置，在檢測(cè)系統(tǒng)中傳感器的作用是將需要進(jìn)行檢測(cè)的非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。本檢 測(cè)系統(tǒng)所要檢測(cè)的是煙囪內(nèi)壁防腐層發(fā)生滲漏的狀況，這種滲漏狀況并不屬于傳統(tǒng)意義上 純粹物理或化學(xué)信號(hào)，而是一種具有物理和化學(xué)性質(zhì)的狀態(tài)信息，這種狀態(tài)信息類似于一 種開關(guān)量，因此要對(duì)這種狀態(tài)信息進(jìn)行采集，就必須對(duì)這種特殊的滲漏現(xiàn)象進(jìn)行研究。
[0015] 防腐層內(nèi)部滲入的酸液中通常含有大量的<?〇4_2,ATO3'Jr等離子，屬于強(qiáng)電解 質(zhì)，具有良好的導(dǎo)電性，因此當(dāng)滲漏事故發(fā)生時(shí)，煙囪內(nèi)壁防腐層內(nèi)部被酸液侵蝕的區(qū)域?qū)?具有相同的離子電位。如果將兩個(gè)金屬電極置于防腐層內(nèi)部區(qū)域，并且將其中一個(gè)電極置 以高電平，那么當(dāng)滲漏事故發(fā)生時(shí)，由于電解質(zhì)的導(dǎo)電性，兩金屬電極將導(dǎo)通，使另一電極 電位拉高，這樣利用電極電位的變化即可判斷煙囪內(nèi)壁防腐層是否有酸液滲漏，并且可以 確定滲漏點(diǎn)的精確位置。配合適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換電路即可構(gòu)成一個(gè)完整的非電量檢測(cè)傳感電路， 傳感器結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0016] 由電化學(xué)知識(shí)可知，當(dāng)兩電極電位不同且電極間存在電解性物質(zhì)時(shí)，將產(chǎn)生原電 池效應(yīng)，造成電極腐蝕。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，在實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境中，煙囪內(nèi)部的氣體具有微弱的 電解性，在不構(gòu)成防腐層損壞的情況下也會(huì)有氣體從縫隙進(jìn)入防腐層內(nèi)部，如果給電極通 以直流電，長(zhǎng)此以往將產(chǎn)生嚴(yán)重的電極極化現(xiàn)象，造成電極材料嚴(yán)重?fù)p耗。即使采用不極化 電極，由于電極組周圍電解質(zhì)濃度的差異，將產(chǎn)生極化電位，引起離子遷移，導(dǎo)致電極材料 損耗，縮短系統(tǒng)的使用壽命。為克服因直流供電而產(chǎn)生的電極極化現(xiàn)象所帶來的電極損耗 問題，本檢測(cè)系統(tǒng)考慮采用50A的低頻交流電為傳感電極供電，利用不斷改變電極極性的 方式以最大限度減小電極極化現(xiàn)象對(duì)電極材料造成的損耗，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
[0017] 傳感器電路前端可由多組平行導(dǎo)線構(gòu)成，布設(shè)在煙囪內(nèi)壁不同區(qū)域，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)監(jiān) 控。使用鍍鋅銅線代替銅線，以最大限度減少線上損耗。每組導(dǎo)線由兩根導(dǎo)線構(gòu)成并且平 行布放于防腐磚和煙囪內(nèi)襯之間并繞煙囪一周，兩根導(dǎo)線的端頭與兩點(diǎn)式電極相連，電極 的一端接變壓器輸出50A/36V低壓交流電源，電極的另一端通過信號(hào)輸入電路連接在單 片微機(jī)MSP430的I/O口上，當(dāng)腐蝕現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，酸液會(huì)透過防腐層侵入煙囪內(nèi)襯中，一旦滲 漏點(diǎn)的酸液接觸到該位置的平行通電導(dǎo)線時(shí)，兩點(diǎn)式電極就會(huì)導(dǎo)通，產(chǎn)生電信號(hào)輸入給控 制電路同時(shí)發(fā)送報(bào)警信息。
[0018] 實(shí)施例4 控制電路是以單片微機(jī)為核心，以單片機(jī)最小系統(tǒng)作為主體，用于對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行控 制的電子電路?，F(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心就是應(yīng)用不同類型的單片微機(jī)結(jié)合各種功能外 設(shè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能，在高速和高性能應(yīng)用場(chǎng)合常使用ARM，DSP作為系統(tǒng)核心，在低速和低成 本應(yīng)用場(chǎng)合常使用經(jīng)典的C51單片機(jī)作為系統(tǒng)核心，而在便攜式和低功耗應(yīng)用場(chǎng)合則更多 得使用MSP430系列單片機(jī)作為系統(tǒng)核心。
[0019] 本發(fā)明的煙囪內(nèi)壁滲漏檢測(cè)系統(tǒng)要求24小時(shí)處于開機(jī)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的連續(xù) 監(jiān)控，因此該系統(tǒng)必須具有足夠小的功耗以延長(zhǎng)系統(tǒng)使用壽命，因?yàn)榇蠊拈L(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，必 然會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)壽命的降低，所以該檢測(cè)系統(tǒng)以超低功耗單片機(jī)MSP430F149作為系統(tǒng)內(nèi)核， 既可以滿足對(duì)運(yùn)算速度的要求，又可以利用MSP430系列單片機(jī)超低功耗的特點(diǎn)延長(zhǎng)系統(tǒng) 的使用壽命。
[0020] 實(shí)施例5 系統(tǒng)整體使用220V交流市電供電，但是單一的220V交流電無(wú)法滿足系統(tǒng)內(nèi)部各模塊 的供電要求，因此需要設(shè)計(jì)輔助電源為系統(tǒng)內(nèi)部其他模塊供電。輔助電源主要有兩大部分 組成，一是220V交流轉(zhuǎn)36V交流電源變壓器；二是220V交流電轉(zhuǎn)5V穩(wěn)壓直流電源模塊。
[0021] 電源變壓器的主要作用是將控制箱輸入的220V交流市電通過降壓轉(zhuǎn)換為36V交 流電，供給系統(tǒng)前端傳感電路中的通電導(dǎo)線，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)酸液滲漏的檢測(cè)又可以最大限 度減少電極極化現(xiàn)象對(duì)通電導(dǎo)線造成的損耗，延長(zhǎng)系統(tǒng)的使用壽命。直流電源模塊的主要 作用是將控制箱輸入的不穩(wěn)定220V交流市電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定5V直流電給控制板電路供電?？?制板電路對(duì)電源的穩(wěn)定性要求較高，輸入電源電壓的波動(dòng)極易引起系統(tǒng)程序執(zhí)行錯(cuò)誤，進(jìn) 而導(dǎo)致系統(tǒng)誤報(bào)事件增多，故障率增加，降低系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，因此該系統(tǒng)直流 電源模塊要求具有較高的穩(wěn)壓作用，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的5V直流電壓輸出。
【權(quán)利要求】
1. 一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：系統(tǒng)包括：傳感器電路、信號(hào)輸入電路、 輔助電源電路、控制電路、報(bào)警器、WECON上位機(jī)HMI界面；所述的傳感器完成對(duì)煙囪內(nèi)壁滲 漏信息的采集和轉(zhuǎn)換；所述的信號(hào)輸入電路完成對(duì)傳感器輸入的電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換處理，供 單片機(jī)采集判斷；所述的輔助電源模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)模塊的安全供電；所述的WECON上 位機(jī)HMI界面完成對(duì)控制板上傳信息的處理和報(bào)警顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制電路 采用超低功耗單片機(jī)iWSP430i?149。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述的輔助電源 電路由兩部分組成，一是220V交流轉(zhuǎn)36V交流電源變壓器；二是220V交流電轉(zhuǎn)5V穩(wěn)壓直 流電源模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種煙囪內(nèi)壁酸液檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述的檢測(cè)系統(tǒng) 利用布設(shè)在煙囪內(nèi)壁不同位置的多組通電平行導(dǎo)線作為檢測(cè)煙囪內(nèi)壁各個(gè)位置酸液滲漏 信號(hào)的傳感器，平行導(dǎo)線環(huán)繞煙囪內(nèi)壁并通以36Γ交流電，當(dāng)滲漏險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，平行導(dǎo)線 短路并將短路信號(hào)通過信號(hào)輸入電路轉(zhuǎn)換后送至單片機(jī)I/O口，單片機(jī)內(nèi)部程序定時(shí)掃描 I/O口電平信號(hào)，通過高低電平信號(hào)判斷報(bào)警信息并將報(bào)警信息及時(shí)通過內(nèi)部EMifF異步 串行通信模塊和忍485通信接口送至ffsecw上位機(jī)人機(jī)交互監(jiān)控界面，上位機(jī)處理上行 數(shù)據(jù)并及時(shí)顯示報(bào)警信息，提維醒修人員進(jìn)行維修，同時(shí)系統(tǒng)提供硬件復(fù)位和上位機(jī)軟件 復(fù)位兩種選擇，可以方便地排除各種由外界不確定因素導(dǎo)致的誤報(bào)警情況。
【文檔編號(hào)】G01M3/40GK104458166SQ201410747560
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
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