一种煤气柜及活塞与侧板水平间隙的测量系统与测量方法
技术领域
本发明属于煤气储存工程技术领域，涉及一种煤气柜及活塞与侧板水平间隙的测量系统与测量方法。
背景技术
膜密封型煤气柜，俗称PRC型干式煤气柜、威金斯柜或皮膜柜，膜密封型煤气柜是采用中下部用筒体的侧板密封煤气，上部用固定于侧板和活塞之间的橡胶膜密封煤气的一种活塞式干式煤气柜，按活塞密封膜段数可将其活塞分为一段式和多段式活塞。以柜容13.5万m3、储气压力8kPa的一段式膜密封型煤气柜为例，筒体的侧板和活塞挡架外侧直径约60m，侧板高度约70m，活塞挡架超过20m高，活塞质量约2200t，是一种巨型的现场制作的动力设备。
煤气柜活塞与侧板间距是煤气柜运行的一个重要参数，影响着煤气柜的安全稳定运行。一旦出现活塞偏心运行超过设定值(一般设计值±120mm)，如果不及时发现进行有效控制或停止运行，活塞的巨大质量可能撞击煤气柜筒体，导致密封橡胶模破损漏煤气，直至活塞倾斜加剧、坠落等，发生重大安全事故。
现有技术一般采用在一段式膜密封型煤气柜活塞挡架上部环形走台或二段式膜密封型煤气柜挡架上部环形走台沿与活塞同心的的圆周上均布多个雷达位测仪，测量活塞与筒体的侧板之间的水平间距，以预防活塞偏心。但此种布置方式，所需雷达位测仪数量较多，投资成本较高，同时也增加了后续的维护工作量。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种煤气柜及活塞与侧板水平间隙的测量系统与测量方法，不仅减少了煤气柜的初期投资成本，而且减少了后续的维护工作量。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种煤气柜活塞与侧板水平间隙测量系统，包括与煤气柜的控制中心相连的水平间距测量装置和活塞倾斜测量装置，其特征在于：所述水平间距测量装置包括均布在活塞挡架的半圆周上的若干水平间距测量单元；所述水平间距测量装置测量活塞与筒体的侧板之间的水平间距并将水平间距的数据发送至煤气柜的控制中心，所述活塞倾斜测量装置测量活塞的倾斜度并将倾斜度数据发送至煤气柜的控制中心，控制中心判断倾斜度对水平间距的影响，并将扣除倾斜度影响后的水平间距与标准间距比较，当超出标准间距时控制中心发出报警信号。
可选地，所述活塞倾斜测量装置包括若干设置在活塞上的活塞倾斜测量组件，所述活塞倾斜测量组件分布在与活塞同心且靠近煤气柜筒体内侧的同心圆上，所述活塞倾斜测量组件包括两个关于活塞轴心线对称设置的活塞倾斜测量单元。
可选地，所述水平间距测量单元与活塞倾斜测量单元位于活塞的同一径向面上。
可选地，所述水平间距测量单元为所述活塞倾斜测量单元数量的一半。
可选地，所述活塞倾斜测量装置固定在活塞挡架上或靠近活塞挡架内侧的活塞板上。
可选地，所述水平间距测量装置为防爆型超声波测距仪。
可选地，所述水平间距测量装置为具有无线传输功能的防爆型超声波测距仪。
可选地，所述水平间距测量装置在煤气柜的圆周方向上避开调平装置钢丝绳、侧板人孔和侧板通风孔设置。
一种煤气柜，应用上述所述的活塞与侧板水平间隙的测量系统。
一种煤气柜活塞与侧板水平间隙测量方法，包括以下步骤：在活塞上设置水平间距测量装置，水平间距测量装置包括均布在活塞挡架的半圆周上的若干水平间距测量单元，在活塞挡架上或靠近活塞挡架内侧的活塞板上设有活塞倾斜测量装置；水平间距测量装置测量活塞与筒体的侧板之间的水平间距并将水平间距的数据发送至煤气柜的控制中心，活塞倾斜测量装置测量活塞的倾斜度并将倾斜度数据发送至煤气柜的控制中心；控制中心判断倾斜度对水平间距的影响，并将扣除倾斜度影响后的水平间距与标准间距比较，当超出标准间距时控制中心发出报警信号。
可选地，所述活塞倾斜测量装置包括若干设置在与活塞同心的同一圆周上的活塞倾斜测量组件，所述活塞倾斜测量组件包括两个关于活塞轴心线对称设置的活塞倾斜测量单元；所述水平间距测量单元为所述活塞倾斜测量单元数量的一半，水平间距测量单元与活塞倾斜测量单元位于活塞的同一径向面上。
本发明的有益效果在于：
1.本发明的水平间距测量装置采用半圆周布置，与现有技术中的全圆周布置，减少了一般的水平间距测量单元，不仅减少了煤气柜的初期投资成本，而且减少了后续的维护工作量。
2.本发明选择具有无线传输功能的防爆型超声波测距仪，不仅减少了因电缆传输带来的维护工作量，而且避免了在煤气柜的柜顶设置结构复杂的收线盘，降低了测量装置的成本。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明的一种膜密封煤气柜的结构示意图；
图2为实施例1的水平间距测量装置和活塞倾斜测量装置的平面布置图；
图3为实施例2的水平间距测量装置和活塞倾斜测量装置的平面布置图。
附图标记：筒体1、侧板101、侧板通风孔102、侧板人孔103、活塞调平装置104、活塞2、活塞板201、活塞倾斜测量装置202、活塞挡架203、活塞挡架顶部平台204、水平间距测量装置205、橡胶密封膜3。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～图3，一种煤气柜活塞与侧板水平间隙测量系统，包括与煤气柜的控制中心相连的水平间距测量装置205和活塞倾斜测量装置202；水平间距测量装置205包括均布在活塞挡架203的半圆周上的若干水平间距测量单元，水平间距测量装置205在煤气柜的圆周方向上避开活塞调平装置104的钢丝绳及设在筒体侧板101上的侧板人孔103和侧板通风孔102设置；水平间距测量装置205测量活塞2与筒体1的侧板101之间的水平间距并将水平间距的数据发送至煤气柜的控制中心，活塞倾斜测量装置202测量活塞2的倾斜度并将倾斜度数据发送至煤气柜的控制中心，控制中心判断倾斜度对水平间距的影响，并将扣除倾斜度影响后的水平间距与标准间距比较，当超出标准间距时控制中心发出报警信号。
为了提高测量的灵敏度和布置方便，本发明的活塞倾斜测量装置202固定在活塞挡架203上或靠近活塞挡架203内侧的活塞板上；活塞倾斜测量装置202包括若干分布在与活塞2同心的圆周上的活塞倾斜测量组件，活塞倾斜测量组件包括两个关于活塞轴心线对称设置的活塞倾斜测量单元；优选的，水平间距测量单元为活塞倾斜测量单元数量的一半，圆周上布置，沿活塞2的径向，水平间距测量单元设置在活塞挡架的顶部平台204上，水平间距测量单元与活塞倾斜测量单元位于活塞2的同一径向面上。
优选地，水平间距测量单元为防爆型超声波测距仪。
为了降低维护成本，本发明的水平间距测量装置205选择具有无线传输功能的防爆型超声波测距仪；不仅减少了因电缆传输带来的维护工作量，而且避免了在煤气柜的柜顶设置结构复杂的收线盘，简化了煤气柜的测量装置。
优选地，水平间距测量装置205与活塞挡架203外边缘之间的间距等于筒体1的侧板101与活塞挡架203外边缘之间的距离。
在图1中，D1为煤气柜侧板101内壁直径；D2为支撑工作中的橡胶膜3的活塞挡架203外径；W为活塞挡架203外边缘与侧板101的距离；H1为活塞行程；H2为活塞挡架高度；a为空气区；g为煤气区。
一种煤气柜，包括测量活塞与侧板水平间隙的测量系统，该测量系统应用上述的煤气柜活塞与侧板水平间隙的测量系统。
一种煤气柜活塞与侧板水平间隙测量方法，包括以下步骤：在活塞2上设置水平间距测量装置205，水平间距测量装置205包括均布在活塞挡架203的半圆周上的若干水平间距测量单元，在活塞挡架203上侧或靠近活塞挡架203内侧的活塞板上设有活塞倾斜测量装置202；水平间距测量装置205测量活塞2与筒体1的侧板101之间的水平间距并将水平间距的数据发送至煤气柜的控制中心，活塞倾斜测量装置202测量活塞2的倾斜度并将倾斜度数据发送至煤气柜的控制中心；控制中心判断倾斜度对水平间距的影响，并将扣除倾斜度影响后的水平间距与标准间距比较，当超出标准间距时控制中心发出报警信号。
优选地，活塞倾斜测量装置202包括若干设置在与活塞2同心的同一圆周上的活塞倾斜测量组件，活塞倾斜测量组件包括两个关于活塞轴心线对称设置的活塞倾斜测量单元；水平间距测量单元在活塞倾斜测量装置的一半圆周上布置，水平间距测量单元位于活塞挡架顶部平台204上，水平间距测量单元与活塞倾斜测量单元位于活塞2的同一径向面上。
实施例1
一种膜密封煤气柜，参阅图1～图2，包括筒体1和设置在筒体1内上下运动的活塞2，以及与煤气柜的控制中心相连的水平间距测量装置205和活塞倾斜测量装置202，活塞2包括活塞本体和设置在活塞本体周向的的活塞挡架203；活塞倾斜测量装置202包括6个相对于筒体中心均布的活塞倾斜测量单元，设置在活塞本体的上侧面靠近活塞挡架203的一侧，即固定在活塞本体的活塞板201的周边；水平间距测量装置205包括3个均布在半圆周上的水平间距测量单元，布置在二段式活塞的活塞挡架上侧或一段式活塞的活塞挡架上侧，即位于活塞挡架顶部平台204上侧；水平间距测量装置205在活塞挡架203的顶部平台上布置时应避开调平装置104的钢丝绳、侧板通风孔102和侧板人孔103；活塞倾斜测量装置202、水平间距测量装置205的检测信号外送到控制中心显示，在排除活塞倾斜的影响后并与设定的标准间距比较，当超出标准间距时控制中心发出报警信号报警。
膜密封煤气柜的活塞2在煤气柜筒体1内上下垂直运动实现煤气吸纳和外送，活塞倾斜和活塞水平方向旋转靠多组机械式活塞调平装置104的钢丝绳张力实现。活塞倾斜度的测定通过采用在煤气柜圆周方向均匀对称布置的液体连通管压差或活塞高度测量点等方式计算其偏差实现。由于活塞2无倾斜时对角线位置的间距之和是基本恒定的，在活塞挡架203高达20m的情况下，活塞的倾斜度为1‰时，活塞挡架203外边缘部与侧板101之间的间隙为20mm。因此，在排除活塞倾斜影响后，操作人员可以观察确定活塞水平方向上与煤气柜筒体1的侧板101的实际间距，判定活塞2与侧板101之间的间隙超标与否。
由于煤气柜投产前调试时多次全行程往复运行保证活塞2与侧板101的水平间距W在设定值内，因此，水平间距测量装置205采用半周布置即可探知活塞2上下运行时的水平偏心运行情况。活塞水平方向上与煤气柜筒体1的侧板101的间距测量数据信号传到有人值守处显示，在排除活塞倾斜的影响后与设定的标准间距比较并预警。结合活塞倾斜度测量数据，运行维护人员可以远程监视煤气柜这一巨型现场设备的运行工况。因此，水平间距测量装置205采用半圆周布置，不仅能达到监测活塞2与侧板101之间的间距变化情况的目的，而且节省了投资和维护费用。
水平间距测量装置205的安装位置应避开橡胶密封膜3的干扰，当活塞挡架203外侧与侧板101的间距为500mm，水平间距测量装置205与侧板101的距离可设为1000mm，由于测量精度要求到毫米级，在这种工况下，选用防爆超声波测距仪已能满足要求。以常规的有线传输型防爆超声波测距仪配置估算，估计本实施例一座煤气柜减少3个常规防爆超声波测距仪比采用6个防爆超声波测距仪可节省投资约8万元。在采用雷达测距仪或测距仪采用无线传输设备等情况下，节约的投资将更高。
煤气柜的活塞质量一般为几百吨甚至几千吨，煤气柜调试好后，活塞偏心运行一般是由于活塞调平装置104的钢丝绳伸长等原因逐渐累积而来的，因此活塞2与侧板101的水平间距测量可以间断进行，如果采用无线传输技术将活塞2与侧板101水平间距的测量数据传送到煤气柜外，那么从煤气柜的柜顶下降到活塞2上的电缆数量减少，电缆收线盘也不需要，电缆磨损问题也不用考虑；另外，由于活塞2与侧板101的水平间距可间断测量监控，用电量小，所以水平间距测量装置205可优先采用无线传输技术，这样可选用电池供电避免电缆从柜顶自由落下设置收线盘的复杂结构，且可避免电缆长期磨损引发事故，由工作人员定期巡检时更换电池。
实施例2
一种膜密封煤气柜，参阅图3，与实施例1不同的是，本实施例的活塞倾斜测量装置202包括4个相对于筒体中心均布的活塞倾斜测量单元，水平间距测量装置205包括2个均布在半圆周上的水平间距测量单元。
本发明能够及时预警煤气柜活塞2偏心超限运行，保证煤气柜运行安全，实现膜密封型煤气柜长期安全稳定运行。本发明无论对一段式还是多段式活塞的膜密封型煤气柜都适用，也可应用于需要监视垂直升降的活塞与侧板水平间距的其它型式的煤气柜中。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
