專(zhuān)利名稱(chēng)：超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置及預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明用于火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐高溫受熱面內(nèi)的氧化皮堵塞的預(yù)警，尤其涉及超臨界 鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)，快速地發(fā)展，電力需求旺盛，電力工業(yè)得到了快速的發(fā)展?；鹆Πl(fā) 電機(jī)組逐步向大容量，高參數(shù)方向發(fā)展，但鍋爐爆管已成為電廠(chǎng)可靠性降低的首要原因，尤 其是超臨界鍋爐高溫受熱面內(nèi)壁氧化皮在一定條件下會(huì)產(chǎn)生剝落而堵塞受熱面管道，導(dǎo)致 鍋爐受熱面發(fā)生短期過(guò)熱而爆管。早在上世紀(jì)50年代末，國(guó)外研究機(jī)構(gòu)就發(fā)現(xiàn)鍋爐過(guò)熱器 和再熱器的氧化皮剝落會(huì)引起過(guò)熱器和再熱器管的堵塞和汽輪機(jī)主汽門(mén)卡澀以及固體顆 粒侵蝕的問(wèn)題。美國(guó)Edison公司在1965年調(diào)查了 248臺(tái)機(jī)組，發(fā)現(xiàn)214臺(tái)存在這一問(wèn)題 (占85% )，其中較嚴(yán)重的有135臺(tái)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其鍋爐在投入運(yùn)行若干時(shí)間后不同程度地出 現(xiàn)了受熱面管內(nèi)氧化皮剝落堵管引起超溫爆管事故。僅僅廣東省2008 2009年600MW以 上超(超)臨界火力發(fā)電機(jī)組出現(xiàn)因氧化皮堵塞爆管事故就高達(dá)38次，所造成的經(jīng)濟(jì)損失 超過(guò)2. 5億元以上。這些事故均發(fā)生在鍋爐高溫過(guò)熱器或再熱器段。多個(gè)電廠(chǎng)爆管事故頻 繁發(fā)生，已造成各大超(超)臨界發(fā)電廠(chǎng)高度緊張，也引起電廠(chǎng)高度關(guān)注。超臨界鍋爐高溫管屏的管道數(shù)目極多，管道布置的也很復(fù)雜。到目前為止還沒(méi)有 一種對(duì)鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的預(yù)警裝置和方法。不少電廠(chǎng)采取了 “逢停 必查”、“有疑必割管換管”的被動(dòng)方法，這樣給電廠(chǎng)帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)損失，也給電網(wǎng)安全穩(wěn) 定性帶來(lái)了威脅。因此開(kāi)發(fā)出一種操作簡(jiǎn)單，快捷高效的氧化皮堵塞在線(xiàn)檢測(cè)預(yù)警裝置顯 得非常必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù) 警裝置，能準(zhǔn)確快捷地檢測(cè)出氧化皮堵塞的管道具體堵塞位置。本發(fā)明填補(bǔ)了該技術(shù)領(lǐng)域 的空白。本發(fā)明的另一目的在于提供上述超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置 的預(yù)警方法。本發(fā)明的目的通過(guò)下述方案實(shí)現(xiàn)超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝 置，包括依次信號(hào)連接的溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、預(yù)警控制器和報(bào)警設(shè)備， 所述溫度傳感器分布在鍋爐出口集箱附近的各個(gè)高溫管道上。數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)為PC主機(jī)。所述溫度傳感器為高溫?zé)犭娕迹凰鰯?shù)據(jù)采集器為單片機(jī)AT89C51。所述的預(yù)警控制器，由溫度偏差模塊和壁溫變化率模塊構(gòu)成，這兩個(gè)模塊將數(shù)據(jù) 分析系統(tǒng)傳遞過(guò)來(lái)的鍋爐高溫管壁溫差及溫度變化率的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯計(jì)算，作出高溫管內(nèi) 是否發(fā)生氧化皮堵塞的判斷，從而決定是否向報(bào)警設(shè)備發(fā)出報(bào)警指令。上述超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置的預(yù)警方法，通過(guò)下述方案實(shí)施將溫度傳感器分布在鍋爐出口集箱附近的各個(gè)高溫管壁上，并對(duì)設(shè)有溫度傳感器的管 道位置進(jìn)行編號(hào)，各個(gè)溫度傳感器將鍋爐高溫管壁溫度轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳遞至數(shù)據(jù)采集器; 數(shù)據(jù)采集器將溫度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、并發(fā)送給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)把高溫管壁溫差及溫 度變化率的數(shù)據(jù)傳給預(yù)警控制器；根據(jù)超臨界鍋爐管壁溫度變化與管內(nèi)氧化皮堵塞存在強(qiáng) 烈的耦合關(guān)系，預(yù)警控制器通過(guò)溫度偏差模塊和溫度變化率模塊與預(yù)先在其內(nèi)設(shè)定好的關(guān) 于氧化皮堵塞的參數(shù)進(jìn)行邏輯計(jì)算，做出堵塞是否發(fā)生的判斷，再根據(jù)這種判斷決定是否 給出氧化皮堵塞信號(hào)，若沒(méi)有氧化皮發(fā)生堵塞，則顯示正常壁溫及其變化趨勢(shì)，若有氧化皮 堵塞，則預(yù)警控制器將氧化皮堵塞信號(hào)傳遞給報(bào)警設(shè)備，同時(shí)PC主機(jī)的顯示屏上顯示堵塞 的管道編號(hào)、管壁溫度及變化趨勢(shì)，并在鍋爐高溫管道上找到相同編號(hào)的所在位置，該位置 即是發(fā)生氧化皮堵塞的位置。優(yōu)選方案是在每根高溫管壁均設(shè)置多個(gè)溫度傳感器。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)及效果在于(1)本發(fā)明能準(zhǔn)確快捷地檢測(cè)出氧化皮堵塞管道的具體部位，從而為及時(shí)消除氧 化皮堵塞贏得了時(shí)間，有效地防止了鍋爐由此而出現(xiàn)超溫爆管事故，大大地提高了機(jī)組運(yùn) 行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。(2)本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，且與鍋爐啟動(dòng)、運(yùn)行、停爐同步進(jìn)行，數(shù)據(jù)與機(jī)組相關(guān)參數(shù)在 線(xiàn)連接，同時(shí)結(jié)合計(jì)算機(jī)并行處理技術(shù)，實(shí)時(shí)性好。(3)發(fā)明可以通過(guò)通訊接口與其它設(shè)備進(jìn)行高溫管壁溫度及其變化趨勢(shì)數(shù)據(jù)傳 遞。(4)本預(yù)警裝置還兼有高溫管壁溫度及其變化趨勢(shì)實(shí)時(shí)顯示及報(bào)警功能。


圖1是本發(fā)明超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置原理圖。圖2是本發(fā)明超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置邏輯圖。圖3為本發(fā)明鍋爐高溫管壁測(cè)點(diǎn)溫度曲線(xiàn)圖；其中圖(a)為鍋爐高溫管壁溫度正 常的曲線(xiàn)圖，圖(b)為管壁溫度異常的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于 此。實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置，包括依次信 號(hào)連接的溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、預(yù)警控制器和報(bào)警設(shè)備，溫度傳感器分 布在鍋爐出口集箱的各個(gè)高溫管道上。所述溫度傳感器為高溫?zé)犭娕?。所述?shù)據(jù)分析系統(tǒng) 為PC主機(jī)，可以從數(shù)據(jù)采集器里面調(diào)用所需要的溫度數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析處理及顯示。所述數(shù)據(jù)采集器還連接有管壁溫度監(jiān)測(cè)模塊和管壁溫變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)模塊。管壁溫 度監(jiān)測(cè)模塊連接顯示器，可顯示高溫管道壁溫?cái)?shù)據(jù)同時(shí)兼有超溫報(bào)警的功能。管壁溫變化 趨勢(shì)監(jiān)測(cè)模塊連接顯示器，可顯示壁溫變化得趨勢(shì)數(shù)據(jù)同時(shí)兼有趨勢(shì)報(bào)警的功能。所述數(shù)據(jù)采集器還設(shè)置有通訊接口，可以通過(guò)通訊接口與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞，所述數(shù)據(jù)采集器采用單片機(jī)AT89C51，單片機(jī)帶有儲(chǔ)存器，將采集到的溫度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于 儲(chǔ)存器中。如圖2所示，所述的預(yù)警控制器，由溫度偏差模塊和壁溫變化率模塊構(gòu)成，這兩個(gè) 模塊將數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)傳遞過(guò)來(lái)的管壁溫差及溫度變化率的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯計(jì)算，作出超臨界 鍋爐高溫管內(nèi)是否發(fā)生氧化皮堵塞的判斷，從而決定是否向報(bào)警設(shè)備發(fā)出報(bào)警指令。上述超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置的預(yù)警方法，將各個(gè)溫度傳感 器布置在鍋爐各管屏靠近出口集箱附近的各高溫管道上，并對(duì)設(shè)有溫度傳感器的管道位置 進(jìn)行編號(hào)，各個(gè)溫度傳感器將鍋爐高溫管道的壁溫轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳遞至數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù) 采集器將溫度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、并發(fā)送給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)把管壁溫差及溫度變化率 的數(shù)據(jù)傳給預(yù)警控制器；根據(jù)超臨界鍋爐管壁溫度與管內(nèi)氧化皮堵塞存在強(qiáng)烈的耦合關(guān) 系，預(yù)警控制器通過(guò)溫度偏差模塊和溫度變化率模塊與預(yù)先在其內(nèi)設(shè)定好的關(guān)于氧化皮堵 塞的參數(shù)進(jìn)行邏輯計(jì)算，做出堵塞是否發(fā)生的判斷，再根據(jù)這種判斷決定是否給出氧化皮 堵塞信號(hào)，若沒(méi)有氧化皮發(fā)生堵塞，則顯示正常壁溫及其變化趨勢(shì)(如圖3a所示)，若有氧 化皮堵塞(如圖北所示)，則預(yù)警控制器將氧化皮堵塞信號(hào)傳遞給報(bào)警設(shè)備，報(bào)警設(shè)備的二 極管亮紅燈，蜂鳴器鳴笛，同時(shí)PC主機(jī)的顯示屏上顯示堵塞的管道編號(hào)、管壁溫度及變化 趨勢(shì)，并在鍋爐高溫管道上找到相同編號(hào)的所在位置，該位置即是發(fā)生氧化皮堵塞的位置。 由此實(shí)現(xiàn)了超臨界鍋爐高溫管道內(nèi)氧化皮堵塞的快速在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與預(yù)警。優(yōu)選方案是在每根高溫管壁均設(shè)置多個(gè)溫度傳感器。如上所述便可較好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例 的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置，其特征在于，預(yù)警裝置包括依次信 號(hào)連接的溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、預(yù)警控制器和報(bào)警設(shè)備，所述溫度傳感 器分布在鍋爐出口集箱的各個(gè)高溫管道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)采集器還連接有管壁溫度監(jiān)測(cè)模塊和管壁溫變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)模塊；所述管壁溫 度監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)顯示器顯示高溫管壁溫?cái)?shù)據(jù)，所述管壁溫變化趨勢(shì)監(jiān)測(cè)模塊通過(guò)顯示器顯 示壁溫變化趨勢(shì)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置，其特征在 于，所述溫度傳感器為高溫?zé)犭娕肌?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置，其特征在 于，所述數(shù)據(jù)采集器還設(shè)置有通訊接口，所述數(shù)據(jù)采集器為單片機(jī)AT89C51。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置，其特征在 于所述的預(yù)警控制器，由溫度偏差模塊和壁溫變化率模塊構(gòu)成，這兩個(gè)模塊將數(shù)據(jù)分析系 統(tǒng)傳遞過(guò)來(lái)的鍋爐高溫管壁的溫差及溫度變化率的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯計(jì)算，作出超臨界鍋爐高 溫管內(nèi)是否發(fā)生氧化皮堵塞的判斷，從而決定是否向報(bào)警設(shè)備發(fā)出報(bào)警指令。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置，其特征在 于所述數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)為PC主機(jī)。
7.權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置的預(yù)警 方法，其特征在于溫度傳感器分布在鍋爐出口集箱鍋爐的各個(gè)高溫管壁上，并對(duì)設(shè)有溫度 傳感器的管道位置進(jìn)行編號(hào)，各個(gè)溫度傳感器將鍋爐高溫管道的壁溫轉(zhuǎn)變成電信號(hào)傳遞至 數(shù)據(jù)采集器；數(shù)據(jù)采集器將溫度數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、并發(fā)送給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)把鍋爐高 溫管壁溫差及溫度變化率的數(shù)據(jù)傳給預(yù)警控制器；根據(jù)超臨界鍋爐管壁溫度與管內(nèi)氧化皮 堵塞存在強(qiáng)烈的耦合關(guān)系，預(yù)警控制器通過(guò)溫度偏差模塊和溫度變化率模塊與預(yù)先在其內(nèi) 設(shè)定好的關(guān)于氧化皮堵塞的參數(shù)進(jìn)行邏輯計(jì)算，做出堵塞是否發(fā)生的判斷，再根據(jù)這種判 斷決定是否給出氧化皮堵塞信號(hào)，若沒(méi)有氧化皮發(fā)生堵塞，則顯示正常壁溫及其變化趨勢(shì)， 若有氧化皮堵塞，則預(yù)警控制器將氧化皮堵塞信號(hào)傳遞給報(bào)警設(shè)備，同時(shí)PC主機(jī)的顯示屏 上顯示堵塞的管道編號(hào)、管壁溫度及變化趨勢(shì)，并在鍋爐高溫管道上找到相同編號(hào)的所在 位置，該位置即是發(fā)生氧化皮堵塞的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置，其特征在 于所述每根高溫管壁設(shè)置多個(gè)溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞在線(xiàn)預(yù)警裝置及預(yù)警方法，包括依次信號(hào)連接的溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、預(yù)警控制器和報(bào)警設(shè)備，所述溫度傳感器分布在鍋爐出口集箱附近的各個(gè)高溫管道上。由于超臨界鍋爐管壁溫度與管內(nèi)氧化皮堵塞存在強(qiáng)烈的耦合關(guān)系，當(dāng)管道的溫度偏差大于預(yù)先設(shè)定值δ1和壁溫變化率大于預(yù)先設(shè)定值δ2時(shí)，即可以預(yù)測(cè)該管道發(fā)生氧化皮堵塞，從而發(fā)出堵塞預(yù)警信號(hào)。該預(yù)警裝置還可以顯示超臨界鍋爐不同高溫管屏管壁溫度及其變化率的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，同時(shí)兼有超溫報(bào)警、趨勢(shì)報(bào)警的功能。本發(fā)明能夠快速預(yù)測(cè)高溫管內(nèi)氧化皮堵塞現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮堵塞的在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警。
文檔編號(hào)F22B37/42GK102052662SQ20101052242
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉定平, 徐開(kāi)華, 艾志虎 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)