[发明专利]一种基于多失效模式的焦炭塔结构健康监测系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于多失效模式的焦炭塔结构健康监测系统及方法，该系统包括硬件系统和软件系统，硬件系统包括传感子系统和数据处理传输子系统，传感子系统包括多个传感器，多个传感器安装于焦炭塔上；数据处理传输子系统包括处理模块和传输模块，处理模块采集各传感器的数据信号，并将各传感器的数据信号进行放大、滤波、以及转换成统一格式；处理模块将传感器的信号处理后传输至传输模块；传输模块将处理后的信号传输至本地服务器；软件系统与本地服务器连接，软件系统用于数据显示；该方法包括步骤：数据采集、数据处理和数据分析；该系统和方法能够在线监测焦炭塔的健康状态，及时预测焦炭塔设备的故障发展趋势。

技术领域

本发明属于焦炭塔结构健康监测技术领域，尤其涉及一种基于多失效模式的焦炭塔结构健康监测系统及方法。

背景技术

焦炭塔是延迟焦化装置的核心设备之一，其生焦操作时塔内最高温度可达480℃左右，每个操作周期48h焦炭塔都要从常温加热到最高操作温度再重新冷却至常温，这样剧烈的温度变化会在焦炭塔塔体及附属部件中产生热应力和机械应力。焦炭塔一般为板焊结构的直立圆柱壳压力容器，在役焦炭塔运行多年，随着反复的骤冷骤热，同时塔体还承受着自身重力、操作内压、风载荷以及高压水冲击等苛刻的操作条件，受力情况复杂，普遍出现焦炭塔筒体鼓胀、焊缝开裂、塔体倾斜、材质老化以及壁面减薄等现象，严重威胁焦炭塔的安全生产。

鉴于焦炭塔在石油化工行业中的重要作用及其复杂工况，国内对焦炭塔的研究都十分重视，现有研究方向主要集中在焦炭塔失效形式及故障机理、延迟焦化焦炭塔的热损伤机理、焦炭塔变化温度场及其应力分布的计算方法、持续工作过程中的安全可靠性分析、以及剩余寿命的预测等方面，缺乏焦炭塔关键参数的一体化监测手段，导致其实验室模拟及研究理论仍与工程实际有着较大差距。

目前常用的焦化塔无损检测方法有磁粉检测、渗透检测、超声检测、射线检测等。但上述方法需要在停机状态下进行，影响设备的正常运行，且检测结果不能对焦炭塔结构的运行情况做到实时掌握，无法及时地为设备维修提供决策依据。

美国CIA INSPECTION公司生产的CIA-Inspection焦炭塔监测系统可利用激光扫描技术进行焦炭塔内部的几何变形和相应的摄像视觉图像配合监测确认，同时还生成便于判读的显示焦炭塔外形几何热蠕变的激光伪彩色蠕变图谱和光学视觉监测档案，以便于与以后定期检测图谱的比较判读。该技术主要监测焦炭塔的几何变形，无法实现对焦炭塔多个关键参数进行一体化监测。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中无法及时地为设备维修提供决策依据、以及无法实现对焦炭塔多个关键参数进行一体化在线监测的不足，提供了一种能够实时采集状态参数在线监测焦炭塔的健康状态，及时预测焦炭塔设备的故障发展趋势的焦炭塔结构健康监测装置，具体为一种基于多失效模式的焦炭塔结构健康监测系统。

本发明提供了一种基于多失效模式的焦炭塔结构健康监测系统，包括硬件系统和软件系统，硬件系统包括传感子系统和数据处理传输子系统，传感子系统包括多个传感器，多个传感器安装于焦炭塔上；

数据处理传输子系统包括处理模块和传输模块，

处理模块包括信息采集模块、前置放大器、滤波器和格式转换模块；

信息采集模块采集各传感器的数据信号，前置放大器用于将各传感器的数据信号进行放大，滤波器用于将各传感器放大后的数据信号进行滤波，格式转换模块将各传感器的数据信号转换成统一格式；

处理模块将传感子系统的信号处理后传输至传输模块；传输模块用于将处理模块处理后的信号传输至本地服务器；

软件系统与本地服务器连接，软件系统用于管理用户信息、系统设置、以及数据显示。

优选的，传感子系统包括温度传感器、声发射传感器、倾斜传感器、振动传感器和应变传感器；温度传感器、声发射传感器、倾斜传感器、振动传感器和应变传感器均布设于所述焦炭塔上，且分别与信息采集模块连接。