具有壽命實時預測功能的熱源塔化學熱泵的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及熱能技術領域，具體涉及具有壽命實時預測功能的熱源塔化學熱栗。
【背景技術】
[0002] 熱栗系統主要由熱栗主機、熱源塔及其他輔助部件組成，其能夠從"低溫高濕"空 氣中吸收提升低品位熱能。熱栗主機采用電驅動水源熱栗，包括冷凝器、蒸發器、高壓發生 器、低壓發生器四大主要部件，其結構復雜、需要消耗大量的電能，冬季，熱栗主機利用熱源 塔在低溫條件下吸收低品位的熱能達到制熱的目的;夏季熱源塔又可作為熱栗主機的冷卻 塔。
[0003] 相關技術中的熱源塔化學熱栗大多數無法根據傳感器監測的數據預測其自身的 剩余壽命。這一缺陷降低了對熱源塔化學熱栗安全健康監測的及時性，使維護人員不能及 時對該熱源塔化學熱栗進行必要的修整維護。
【發明內容】
[0004] 針對上述問題，本發明提供具有壽命實時預測功能的熱源塔化學熱栗。
[0005] 本發明的目的采用以下技術方案來實現：
[0006] 具有壽命實時預測功能的熱源塔化學熱栗，包括熱源塔化學熱栗本體和設置在熱 源塔化學熱栗本體的智能監測系統，所述智能監測系統包括：
[0007] (1)監測模塊，包括對熱源塔化學熱栗本體健康進行監測的無線傳感器網絡、用于 監測熱源塔化學熱栗本體各危險部位的應變傳感器組件和位移傳感器，所述無線傳感器網 絡全覆蓋對熱源塔化學熱栗本體健康結構進行監測，同時，網絡采用先進的物理信息融合 系統，對熱源塔化學熱栗本體健康結構的實時感知;所述位移傳感器以用于監測危險部位 位移變化的工作基點和用于校核工作基點穩定性的全局基準點為基礎進行三維空間位移 監測，所述熱源塔化學熱栗本體的各危險部位、工作基點和全局基準點通過對熱源塔化學 熱栗本體進行有限元模擬分析確定;所述應變傳感器組件包括參數性能及結構完全相同的 工作用應變傳感器和溫度補償用應變傳感器，所述工作用應變傳感器和溫度補償用應變傳 感器串聯后設置于熱源塔化學熱栗本體的各個危險部位上；
[0008] (2)數據處理模塊，其包括采集中心站、對采集中心站收集到的數據進行調理放大 處理的信號調理器和對信號調理器處理的數據進行傳送的信號傳輸裝置；
[0009] (3)安全狀態評估模塊，所述安全狀態評估模塊包括連接信號傳輸裝置的微處理 器，所述微處理器將由信號傳輸裝置傳送的位移數據進行計算得到兩個時間階段t之間的 平均位移差，由于熱源塔化學熱栗本體存在熱脹冷縮現象因此先要對位移差進行補償，然 后將平均位移差與規定位移差閾值進行比較，判斷所述平均位移差是否處于安全狀態，并 根據應變傳感器組件24h的監測數據進行計算，得到應力幅譜，根據應力幅譜計算熱源塔化 學熱栗本體的剩余疲勞壽命，并將所述剩余疲勞壽命與設計壽命進行比較，判斷所述剩余 疲勞壽命是否處于安全狀態；
[0010] a、平均位移w(i)的計算公式為：
[0012]其中，取〇.5h為采樣時間間隔，max&min(1+t)為前一時間階段的位移數據中的極大 值和極小值之和，max&min(i+2t)為后一時間階段的位移數據中的極大值和極小值之和； [0013] b、設膨脹系數為α，修正后的平均位移為：
[0015]其中，αι，α2，···，αη為各危險部位的材料溫度膨脹系數，ai，a2，···，a n為系數，Τ為選 定時間段內平均溫度，To為熱源塔化學熱栗本體所在地年平均溫度。
[0016] c、所述壽命安全評估的判斷公式為：
[0021 ]其中，〇b為結構疲勞極限，σχ為各監測點的熱點應力幅，k為疲勞曲線的斜率倒數， ?1為在熱點應力幅下結構實際經歷的應力循環系數，TB為設計疲勞壽命，在實際應用中，會 受熱源塔化學熱栗本體過載影響，因此是動態變化的，且隨著過載使用天數的變化是一個 非線性的過程，
，.TA為初始設計疲勞壽命，dz表示熱 源塔化學熱栗本體總設計使用天數，dg表示熱源塔化學熱栗本體過載使用天數；當A大于0， 判定結構壽命處于安全狀態，當A小于或等于0時，輸出報警信號；
[0022] (4)預警報警模塊，其包括用于防止誤報警的分析處理器、報警器和信息記錄數據 庫，所述分析處理器的輸入端連接所述微處理器，分析處理器的輸出端連接所述報警器； [0023] (5)仿真顯示模塊，包括與微處理器連接的三維GIS仿真平臺，所述三維GIS仿真平 臺對安全狀態評估模塊的評估結果進行仿真顯示，模擬熱源塔化學熱栗本體的健康狀況， 仿真步驟為：
[0024] d、利用有限元軟件進行熱源塔化學熱栗本體的建模后導入GIS平臺，分別構建熱 源塔化學熱栗本體不同構件的模型，在GIS平臺上調整各熱源塔化學熱栗本體構件的空間 位置；
[0025] e、通過不同的形狀符號在GIS平臺上模擬顯示熱源塔化學熱栗本體各危險部位、 應變傳感器組件和位移傳感器；
[0026] f、根據安全狀態模塊評估的結果對不處于安全狀態的危險部位用規定的顏色在 GIS平臺的界面上顯示。
[0027] 本發明的有益效果為:通過各個模塊的構建連接，實現熱源塔化學熱栗的動態健 康的全自動化監測，便于人員及早發現問題、解決問題;提出了用無線傳感器網絡進行熱源 塔化學熱栗本體健康結構監測，覆蓋廣，實時性強;提出了疲勞壽命安全判斷公式，減少了 計算的工作量，提高了監測系統的工作效率;提出了平均位移的計算公式，并且對平均位移 進行了修正，采用平均位移與位移閾值進行比較判斷，減少了計算的工作量;對應變傳感器 進行溫度補償，提高了應變的測量精度，進而提高了系統的整體測量精度;利用GIS仿真平 臺模擬熱源塔化學熱栗本體的健康狀況，具有良好的與用戶進行界面交互的效果。
【附圖說明】
[0028] 利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限 制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得 其它的附圖。
[0029]圖1是本發明的結構框圖。
【具體實施方式】
[0030] 結合以下實施例對本發明作進一步描述。
[0031] 實施例1:如圖1所示的具有壽命實時預測功能的熱源塔化學熱栗，其包括熱源塔 化學熱栗本體和設置在熱源塔化學熱栗本體的智能監測系統，所述智能監測系統包括：
[0032] (1)監測模塊，包括對熱源塔化學熱栗本體健康進行監測的無線傳感器網絡、用于 監測熱源塔化學熱栗本體各危險部位的應變傳感器組件和位移傳感器，所述無線傳感器網 絡全覆蓋對熱源塔化學熱栗本體健康結構進行監測，同時，網絡采用先進的物理信息融合 系統，對熱源塔化學熱栗本體健康結構的實時感知;所述位移傳感器以用于監測危險部位 位移變化的工作基點和用于校核工作基點穩定性的全局基準點為基礎進行三維空間位移 監測，所述熱源塔化學熱栗本體的各危險部位、工作基點和全局基準點通過對熱源塔化學 熱栗本體進行有限元模擬分析確定;所述應變傳感器組件包括參數性能及結構完全相同的 工作用應變傳感器和溫度補償用應變傳感器，所述工作用應變傳感器和溫度補償用應變傳 感器串聯后設置于熱源塔化學熱栗本體的各個危險部位上；
[0033] (2)數據處理模塊，其包括采集中心站、對采集中心站收集到的數據進行調理放大 處理的信號調理器和對信號調理器處理的數據進行傳送的信號傳輸裝置；
[0034] (3)安全狀態評估模塊；
[0035] (4)預警報警模塊，其包括用于防止誤報警的分析處理器、報警器和信息記錄數據 庫，所述分析處理器的輸入端連接所述微處理器，分析處理器的輸出端連接所述報警器； [0036] (5)仿真顯示模塊，包括與微處理器連接的三維GIS仿真平臺，所述三維GIS仿真平 臺對安全狀態評估模塊的評估結果進行仿真顯示，模擬熱源塔化學熱栗本體的健康狀況， 仿真步驟為：
[0037] a、利用有限元軟件進行熱源塔化學熱栗本體的建模后導入GIS平臺，分別構建熱 源塔化學熱栗本體不同構件的模型，在GIS平臺上調整各熱源塔化學熱栗本體構件的空間 位置；
[0038] b、通過不同的形狀符號在GIS平臺上模擬顯示熱源塔化學熱栗本體各危險部位、 應變傳感器組件和位移傳感器；
[0039] c、根據安全狀態模塊評估的結果對不處于安全狀態的危險部位用規定的顏色在 GIS平臺的界面上顯示。
[0040] 所述安全狀態評估模塊包括連接信號傳輸裝置的微處理器，所述微處理器將由信 號傳輸裝置傳送的位移數據進行計算得到兩個時間階段t之間的平均位移差，由于熱源塔 化學熱栗本體存在熱脹冷縮現象因此先要對位移差進行補償，然后將平均位移差與規定位 移差閾值進行比較，判斷所述平均位移差是否處于安全狀態，并根據應變傳感器組件24h的 監測數據進行計算，得到應力幅譜，根據應力幅譜計算熱源塔化學熱栗本體的剩余疲勞