基于无线ZigBee技术的电厂疏水阀门内漏在线监测

工作在2.4 GHz的频段，具有以下特点[6-7]：① 一般传输距离为10～100 m，但可以采用发射功率增强技术将信号传输距离扩展至3 000 m；② 传输速率低，传输数据量少，信号收发时间短.在非工作状态下，节点处于睡眠模式，普通电池就可支持ZigBee节点运转长

达六个月到两年左右；③ 可低至几Hz频率的数据采集，协议简单，成本降低，成套的ZigBee传感器价格在几百元人民币左右；④ 一个主节点可管理254个子节点，网络拓扑能力强，设备具有无线网络自愈能力.相比传统的有线形式的热电偶布置方式，无线温度采集系统终端设备与热电偶近距离连接，可大量节省现场补偿导线和通讯电缆用量，现场布线少，工作量少，设备简单可靠，能有效降低疏水阀门内漏监测系统的设备成本.

2.2 软件系统

疏水阀门内漏监测系统软件主要解决以下两个问题：一是对无线采集装置进行数据采集，并能进行采样选取、实时显示等；二是将实时采集得到的各阀门处温度参数以及电厂实时数据库参数输入计算模型中进行计算.由于涉及到数据采集模块连接以及复杂模型的迭代计算问题，因此选择LabVIEW软件作为其开发界面和后台程序软件.图4给出了疏水阀门内漏监测系统界面.该软件的功能主要包括阀门前、后温度显示，判断疏水阀门的泄漏情况，泄漏量的理论计算以及对于机组经济性的影响.该套软硬件系统已成功安装在外高桥某电厂1号机组汽水侧，并已经上线应用.

3 试验数据分析

试验中，在300 MW机组汽水侧20个疏水阀门前、后安装了无线温度数据采集硬件，选择高压或者中压蒸汽管道上的疏水阀门.由于系统在机组大修后安装，被监测的阀门几乎不存在内漏情况.为了验证疏水阀门内漏监测系统的正确性和可靠性，在保证电厂运行安全的前提下，将两个疏水阀门（一抽逆后疏和二抽逆后疏）打开，以观察系统中数据采集的变化趋势.表2给出了疏水阀门前、后温度监测值以及利用红外点温计得到的阀体温度对比.

由表2可知，稳定状态下疏水阀门监测系统采集并计算得到的阀前、后温度与泄漏量，除了人为打开的一抽逆后疏和二抽逆后疏两个疏水阀门，其余被监测的疏水阀门前、后温度均不超过100 ℃，可认为疏水阀门无内漏，并且阀体的红外测温温度介于阀前和阀后温度之间，符合常理.打开后一抽逆后疏和二抽逆后疏阀门，两个阀门前、后温度分别稳定在320、272 ℃和313、261 ℃.两个阀门前、后温度的变化趋势如图5所示.

从图5可见，随着阀门开度的增加，阀前和阀后温度不断增加，最终随着阀门泄漏量的稳定，阀前和阀后温度亦趋于稳定，并且两者之间差值亦趋于稳定.在实际运用中，阀前温度和阀后温度的差值也可作为判断阀门泄漏量大小的依据之一.

由于机组疏水阀门泄漏量直接进入疏水水箱，因此无法直接测量，并将其与计算值进行比较，但是可以通过估算电量损失间接验证阀门泄漏量计算的正确性.表3给出了人为打开一抽逆后疏和二抽逆后疏阀门前、后机组负荷及其相关参数的变化.

将表3中相关参数代入式（2），得到疏水阀门开启后影响电量为1 102 kW，而负荷前后变化为1 082 kW，两者较为接近.这间接说明利用传热学方法计算得到的阀门泄漏量的精度较高.

4 结 论

本文对电厂疏水阀门内漏监测系统进行了研究，从阀门泄漏量计算原理和软硬件方面介绍了基于ZigBee技术的疏水阀门内漏检测系统，主要结论如下：

（1） 电厂疏水阀门内漏监测系统包括数据采集、数据处理软件系统，可利用基于ZigBee技术的无线设备对阀门前、后温度和电厂实时运行参数进行采集.

（2）无线热电偶数据采集装置具有现场布线少、设备简单可靠、现场安装工作量少等优势，可以有效降低阀门内漏在线系统的设备安装成本.

（3）基于传热学基础的阀门泄漏检测技术具有非接触式、在线实时测量等优势，计算得出的阀门泄漏量可以为电厂运行人员提供检修、检漏的依据和参考.

参考文献：

[1] 李江海，翟培强.国产引进型300 MW机组旁路系统阀门内漏对机组经济性的影响[J].华中电力，2003，16（4）：49-50.

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[3] 吴伟志，李志鹏，杨国强，等.某火力发电厂10号机组疏水系统阀门内漏整治措施研究[J].汽轮机技术，2015，57（1）：49-52.

[4] 袁镇福，吴骅鸣，浦兴国，等.基于传热原理的电厂阀门泄漏量计算方法[J].动力工程，2004，25（6）：725-728.

[5] 吴丁飞，薛明华，全文涛，等.电厂阀门内漏在线监测研究[J].能源研究与信息，2014，30（1）：30-34.

[6] 王玉铎.基于ZigBee技术的无线温湿度监控系统[D].长春：吉林大学，2012.

[7] 张芸薇.基于ZigBee无线传感网数据采集的设计与实现[D].大连：大连理工大学，2007.

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