專利名稱：基于聲學(xué)原理的電站鍋爐熱膨脹監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電站鍋爐聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于聲學(xué)原理的電站鍋爐熱膨脹監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鍋爐是由各種復(fù)雜的管系和鋼結(jié)構(gòu)組成的整體，受熱后將產(chǎn)生膨脹。由于各部位材質(zhì)不同，受熱溫度不同，產(chǎn)生的膨脹量也不同。在熱態(tài)運行時，冷態(tài)安裝協(xié)調(diào)的鍋爐要膨脹變形，由于爐內(nèi)受熱面的結(jié)構(gòu)和熱負(fù)荷不同，汽水管、煙風(fēng)管道、煤粉管道結(jié)構(gòu)及內(nèi)部工質(zhì)熱力參數(shù)不同，爐內(nèi)外固定結(jié)構(gòu)和連接方式等多種多樣，因此各個部位的膨脹值和方向 也是多樣的。如何協(xié)調(diào)這些膨脹的相互關(guān)系，是保證鍋爐部件自由膨脹，不受損傷，以及鍋爐熱態(tài)運行時安全性和嚴(yán)密性的關(guān)鍵。因此在鍋爐的一些重要部位都要求安裝能指示該部位膨脹量的指示器。目前國內(nèi)外鍋爐的膨脹指示器都是機(jī)械式的，這種膨脹指示器是用焊接在膨脹部件上的一根鋼針在一塊畫有坐標(biāo)網(wǎng)格的鐵板上指示膨脹量，精度低不準(zhǔn)確，損壞不易察覺，不利于及時檢修。鍋爐上膨脹指示器安裝位置分散，工作條件惡劣，運行人員觀察時須上下奔波，很不方便，且很危險。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種能夠?qū)崟r遠(yuǎn)程監(jiān)測鍋爐重要部位膨脹量的基于聲學(xué)原理的電站鍋爐熱膨脹監(jiān)測系統(tǒng)。具體技術(shù)方案為在電站鍋爐的爐膛的3個矩形水平截面以及鍋爐承壓柱的2個矩形水平截面上設(shè)置測點，每個矩形水平截面的每個邊上設(shè)置兩個測點；鍋爐承壓柱的兩個水平截面分別位于鍋爐的入口處和出口處，爐膛的3個水平截面中，有兩個分別位于鍋爐承壓柱兩個截面的上方，另一個位于鍋爐爐膛的頂部；爐膛截面的監(jiān)測系統(tǒng)用來測量鍋爐的橫向膨脹，采用如下安裝方式聲波導(dǎo)管和聲波接收器安裝在測點位置；安裝在鍋爐爐膛上的聲波導(dǎo)管(起固定聲波接收器、聲波發(fā)生器作用)安裝聲波接收器，聲波接收器與信號調(diào)理器相連，信號調(diào)理器、功率放大器、輸入/輸出裝置分別通過數(shù)據(jù)線與接線盒連接，輸入/輸出裝置與主機(jī)連接，功率放大器與聲波發(fā)生器連接，聲波發(fā)生器安裝在聲波導(dǎo)管上；鍋爐承壓柱的監(jiān)測系統(tǒng)用來測量鍋爐的縱向膨脹，采用如下安裝方式聲波接收器設(shè)置在鍋爐承壓柱內(nèi)壁測點位置上，聲波導(dǎo)管和聲波發(fā)生器設(shè)置在鍋爐爐膛的外壁測點位置上，其余連接方式與爐膛截面的監(jiān)測系統(tǒng)相同。本實用新型的有益效果為該系統(tǒng)可將鍋爐部件現(xiàn)場的膨脹位移量直觀的反映在控制室內(nèi)，供運行人員隨時查看，形象直觀，運行人員也不必再去鍋爐現(xiàn)場觀察鍋爐部件膨脹情況，免除運行人員為觀察鍋爐的膨脹而上下奔波，減輕運行人員的工作強(qiáng)度，降低了危險性，提高了火電機(jī)組的運行水平。

圖I為鍋爐熱膨脹監(jiān)測點布置示意圖。圖2為鍋爐熱膨脹監(jiān)測點平面1-1、2-2、3-3示意圖。圖3為鍋爐熱膨脹監(jiān)測點平面4-4、5_5示意圖。圖4為鍋爐熱膨脹縱向位移計算的平視和俯視示意圖。圖中標(biāo)號 I-鍋爐爐膛；2_聲波導(dǎo)管；3_聲波接收器；4_信號調(diào)理器；5_接線盒；6_輸入/輸出設(shè)備；7_主機(jī)；8_功率放大器；9_聲波發(fā)生器；10_鍋爐承壓柱。
具體實施方式
本實用新型提供了一種基于聲學(xué)原理的電站鍋爐熱膨脹監(jiān)測系統(tǒng)，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型做進(jìn)一步說明。如圖I、圖2和圖3所示，在電站鍋爐的爐膛的3個矩形水平截面(1-1、2-2、3-3)以及鍋爐承壓柱的2個矩形水平截面(4-4、5-5)上設(shè)置測點，每個矩形水平截面的每個邊上設(shè)置兩個測點；鍋爐承壓柱的兩個水平截面分別位于鍋爐的入口處和出口處，爐膛的3個水平截面中，有兩個分別位于鍋爐承壓柱兩個截面的上方，另一個位于鍋爐爐膛的頂部。爐膛截面的監(jiān)測系統(tǒng)用來測量鍋爐的橫向膨脹，采用如下安裝方式聲波導(dǎo)管2和聲波接收器3安裝在測點位置；安裝在鍋爐爐膛I上的聲波導(dǎo)管2 (起固定聲波接收器、聲波發(fā)生器作用)安裝聲波接收器3，聲波接收器3與信號調(diào)理器4相連，信號調(diào)理器4、功率放大器8、輸入/輸出裝置6分別通過數(shù)據(jù)線與接線盒5連接，輸入/輸出裝置6與主機(jī)7連接，功率放大器8與聲波發(fā)生器9連接，聲波發(fā)生器9安裝在聲波導(dǎo)管2上；鍋爐承壓柱的監(jiān)測系統(tǒng)用來測量鍋爐的縱向膨脹，采用如下安裝方式聲波接收器3設(shè)置在鍋爐承壓柱內(nèi)壁測點位置上，聲波導(dǎo)管2和聲波發(fā)生器9設(shè)置在鍋爐爐膛I的外壁測點位置上，其余連接方式與爐膛截面的監(jiān)測系統(tǒng)相同。本實用新型的實現(xiàn)依賴于硬件和軟件兩部分。本實用新型全部流程由主程序控制，主程序基于軟件VC，包括聲波產(chǎn)生的信號、聲波的接收、聲波飛渡時間測量。當(dāng)主程序開始運行時，安裝在鍋爐外的聲波發(fā)生器接收到主程序產(chǎn)生聲波信號，經(jīng)功率放大器聲波發(fā)生器發(fā)出聲波經(jīng)由聲波導(dǎo)管傳播到爐膛外，聲波接收器接收到聲波信號經(jīng)由信號調(diào)理器和輸入/輸出裝置傳回主機(jī)主程序中，主程序計算聲波飛渡時間，并通過電子溫度計測量鍋爐爐膛外的空氣溫度并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C(jī)中，主機(jī)程序計算聲波的傳播速度。對鍋爐爐膛的橫向膨脹量和縱向膨脹量按如下方法進(jìn)行a.測量鍋爐橫向膨脹量時，在一個監(jiān)測周期內(nèi)，啟停所測平面爐膛水平截面上各爐膛側(cè)壁所布的聲波發(fā)生器。先啟動前墻聲波發(fā)生器，然后半分鐘后關(guān)閉前墻聲波發(fā)生器，同樣按順時針依次啟停各墻的聲波發(fā)生器。通過測量同一爐膛側(cè)壁側(cè)的飛渡時間，并通過實時獲得的外界空氣溫度計算出聲波傳播速度，得到即時的所測爐膛側(cè)壁寬度=Xn=Ctl · τ，式中，τ飛渡時間，單位為S5Ctl為介質(zhì)中聲波的傳播速度，單位為m/s;對于空氣介質(zhì)，
權(quán)利要求1.基于聲學(xué)原理的電站鍋爐熱膨脹監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，在電站鍋爐的爐膛的3個矩形水平截面以及鍋爐承壓柱的2個矩形水平截面上設(shè)置測點，每個矩形水平截面的每個邊上設(shè)置兩個測點；鍋爐承壓柱的兩個水平截面分別位于鍋爐的入口處和出口處，爐膛的3個水平截面中，有兩個分別位于鍋爐承壓柱兩個截面的上方，另一個位于鍋爐爐膛的頂部; 爐膛截面的監(jiān)測系統(tǒng)用來測量鍋爐的橫向膨脹，采用如下安裝方式聲波導(dǎo)管(2)和聲波接收器(3)安裝在測點位置；安裝在鍋爐爐膛(I)上的聲波導(dǎo)管(2)安裝聲波接收器(3)，聲波接收器(3)與信號調(diào)理器(4)相連，信號調(diào)理器(4)、功率放大器(8)、輸入/輸出裝置(6)分別通過數(shù)據(jù)線與接線盒(5)連接，輸入/輸出裝置(6)與主機(jī)(7)連接，功率放大器(8)與聲波發(fā)生器(9)連接，聲波發(fā)生器(9)安裝在聲波導(dǎo)管(2)上；· 鍋爐承壓柱的監(jiān)測系統(tǒng)用來測量鍋爐的縱向膨脹，采用如下安裝方式聲波接收器(3)設(shè)置在鍋爐承壓柱內(nèi)壁測點位置上，聲波導(dǎo)管(2)和聲波發(fā)生器(9)設(shè)置在鍋爐爐膛(I)的外壁測點位置上，其余連接方式與爐膛截面的監(jiān)測系統(tǒng)相同。
專利摘要本實用新型屬于電站鍋爐聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于聲學(xué)原理的電站鍋爐熱膨脹監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是由安裝在鍋爐上所布置測點處的聲波發(fā)生器、聲波接收器、聲波導(dǎo)管、信號調(diào)理器、數(shù)據(jù)線、輸入/輸出裝置、接線盒、采集卡和電腦主機(jī)組成。通過主機(jī)程序控制聲波發(fā)生器發(fā)出聲音信號，并由聲波接收器接收后，通過傳輸線將信號輸入到主機(jī)中，經(jīng)過計算分析處理，以圖表和模擬圖的形式顯示在主機(jī)上，清晰直觀，方便運行人員實時地了解鍋爐設(shè)備的膨脹情況。減輕運行人員的工作度，降低了危險性，提高火電機(jī)組的運行水平。
文檔編號F22B37/38GK202769634SQ201220405900
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者沈國清, 安連鎖, 許偉龍, 張世平 申請人:華北電力大學(xué)