CN102052662B - 超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置及预警方法 - Google Patents

超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置及预警方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置及预警方法，包括依次信号连接的温度传感器、数据采集器、数据分析系统、预警控制器和报警设备，所述温度传感器分布在锅炉出口集箱附近的各个高温管道上。由于超临界锅炉管壁温度与管内氧化皮堵塞存在强烈的耦合关系，当管道的温度偏差大于预先设定值δ1和壁温变化率大于预先设定值δ2时，即可以预测该管道发生氧化皮堵塞，从而发出堵塞预警信号。该预警装置还可以显示超临界锅炉不同高温管屏管壁温度及其变化率的实时数据、历史数据，同时兼有超温报警、趋势报警的功能。本发明能够快速预测高温管内氧化皮堵塞现象，实现了超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞的在线实时监测与预警。

Description

超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置及预警方法
技术领域
本发明用于火力发电厂锅炉高温受热面内的氧化皮堵塞的预警，尤其涉及超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置及方法。
背景技术
随着经济持续，快速地发展，电力需求旺盛，电力工业得到了快速的发展。火力发电机组逐步向大容量，高参数方向发展，但锅炉爆管已成为电厂可靠性降低的首要原因，尤其是超临界锅炉高温受热面内壁氧化皮在一定条件下会产生剥落而堵塞受热面管道，导致锅炉受热面发生短期过热而爆管。早在上世纪50年代末，国外研究机构就发现锅炉过热器和再热器的氧化皮剥落会引起过热器和再热器管的堵塞和汽轮机主汽门卡涩以及固体颗粒侵蚀的问题。美国Edison公司在1965年调查了248台机组，发现214台存在这一问题(占85％)，其中较严重的有135台。据统计，其锅炉在投入运行若干时间后不同程度地出现了受热面管内氧化皮剥落堵管引起超温爆管事故。仅仅广东省2008～2009年600MW以上超(超)临界火力发电机组出现因氧化皮堵塞爆管事故就高达38次，所造成的经济损失超过2.5亿元以上。这些事故均发生在锅炉高温过热器或再热器段。多个电厂爆管事故频繁发生，已造成各大超(超)临界发电厂高度紧张，也引起电厂高度关注。
超临界锅炉高温管屏的管道数目极多，管道布置的也很复杂。到目前为止还没有一种对锅炉高温管内氧化皮堵塞进行在线监测的预警装置和方法。不少电厂采取了“逢停必查”、“有疑必割管换管”的被动方法，这样给电厂带来了巨大经济损失，也给电网安全稳定性带来了威胁。因此开发出一种操作简单，快捷高效的氧化皮堵塞在线检测预警装置显得非常必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置，能准确快捷地检测出氧化皮堵塞的管道具体堵塞位置。本发明填补了该技术领域的空白。
本发明的另一目的在于提供上述超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置的预警方法。
本发明的目的通过下述方案实现：超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置，包括依次信号连接的温度传感器、数据采集器、数据分析系统、预警控制器和报警设备，所述温度传感器分布在锅炉出口集箱附近的各个高温管道上。数据分析系统为PC主机。
所述温度传感器为高温热电偶；所述数据采集器为单片机AT89C51。
所述的预警控制器，由温度偏差模块和壁温变化率模块构成，这两个模块将数据分析系统传递过来的锅炉高温管壁温差及温度变化率的数据进行逻辑计算，作出高温管内是否发生氧化皮堵塞的判断，从而决定是否向报警设备发出报警指令。
上述超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置的预警方法，通过下述方案实施：将温度传感器分布在锅炉出口集箱附近的各个高温管壁上，并对设有温度传感器的管道位置进行编号，各个温度传感器将锅炉高温管壁温度转变成电信号传递至数据采集器；数据采集器将温度数据储存、并发送给数据分析系统，数据分析系统把高温管壁温差及温度变化率的数据传给预警控制器；根据超临界锅炉管壁温度变化与管内氧化皮堵塞存在强烈的耦合关系，预警控制器通过温度偏差模块和温度变化率模块与预先在其内设定好的关于氧化皮堵塞的参数进行逻辑计算，做出堵塞是否发生的判断，再根据这种判断决定是否给出氧化皮堵塞信号，若没有氧化皮发生堵塞，则显示正常壁温及其变化趋势，若有氧化皮堵塞，则预警控制器将氧化皮堵塞信号传递给报警设备，同时PC主机的显示屏上显示堵塞的管道编号、管壁温度及变化趋势，并在锅炉高温管道上找到相同编号的所在位置，该位置即是发生氧化皮堵塞的位置。
优选方案是在每根高温管壁均设置多个温度传感器。
本发明与现有技术相比，优点及效果在于：
(1)本发明能准确快捷地检测出氧化皮堵塞管道的具体部位，从而为及时消除氧化皮堵塞赢得了时间，有效地防止了锅炉由此而出现超温爆管事故，大大地提高了机组运行的安全性和经济性。
(2)本发明操作简单，且与锅炉启动、运行、停炉同步进行，数据与机组相关参数在线连接，同时结合计算机并行处理技术，实时性好。
(3)发明可以通过通讯接口与其它设备进行高温管壁温度及其变化趋势数据传递。
(4)本预警装置还兼有高温管壁温度及其变化趋势实时显示及报警功能。
附图说明
图1是本发明超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置原理图。
图2是本发明超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置逻辑图。
图3为本发明锅炉高温管壁测点温度曲线图；其中图(a)为锅炉高温管壁温度正常的曲线图，图(b)为管壁温度异常的曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置，包括依次信号连接的温度传感器、数据采集器、数据分析系统、预警控制器和报警设备，温度传感器分布在锅炉出口集箱的各个高温管道上。所述温度传感器为高温热电偶。所述数据分析系统为PC主机，可以从数据采集器里面调用所需要的温度数据，进行分析处理及显示。
所述数据采集器还连接有管壁温度监测模块和管壁温变化趋势监测模块。管壁温度监测模块连接显示器，可显示高温管道壁温数据同时兼有超温报警的功能。管壁温变化趋势监测模块连接显示器，可显示壁温变化得趋势数据同时兼有趋势报警的功能。
所述数据采集器还设置有通讯接口，可以通过通讯接口与其它设备进行数据的传递，所述数据采集器采用单片机AT89C51，单片机带有储存器，将采集到的温度数据储存于储存器中。
如图2所示，所述的预警控制器，由温度偏差模块和壁温变化率模块构成，这两个模块将数据分析系统传递过来的管壁温差及温度变化率的数据进行逻辑计算，作出超临界锅炉高温管内是否发生氧化皮堵塞的判断，从而决定是否向报警设备发出报警指令。
上述超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置的预警方法，将各个温度传感器布置在锅炉各管屏靠近出口集箱附近的各高温管道上，并对设有温度传感器的管道位置进行编号，各个温度传感器将锅炉高温管道的壁温转变成电信号传递至数据采集器；数据采集器将温度数据储存、并发送给数据分析系统，数据分析系统把管壁温差及温度变化率的数据传给预警控制器；根据超临界锅炉管壁温度与管内氧化皮堵塞存在强烈的耦合关系，预警控制器通过温度偏差模块和温度变化率模块与预先在其内设定好的关于氧化皮堵塞的参数进行逻辑计算，做出堵塞是否发生的判断，再根据这种判断决定是否给出氧化皮堵塞信号，若没有氧化皮发生堵塞，则显示正常壁温及其变化趋势(如图3a所示)，若有氧化皮堵塞(如图3b所示)，则预警控制器将氧化皮堵塞信号传递给报警设备，报警设备的二极管亮红灯，蜂鸣器鸣笛，同时PC主机的显示屏上显示堵塞的管道编号、管壁温度及变化趋势，并在锅炉高温管道上找到相同编号的所在位置，该位置即是发生氧化皮堵塞的位置。由此实现了超临界锅炉高温管道内氧化皮堵塞的快速在线监测与预警。
优选方案是在每根高温管壁均设置多个温度传感器。
如上所述便可较好的实现本发明。
上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置，其特征在于，预警装置包括依次信号连接的温度传感器、数据采集器、数据分析系统、预警控制器和报警设备，所述温度传感器分布在锅炉出口集箱的各个高温管道上，所述数据采集器还连接有管壁温度监测模块和管壁温变化趋势监测模块；所述管壁温度监测模块通过显示器显示高温管壁温数据，所述管壁温变化趋势监测模块通过显示器显示壁温变化趋势数据；所述的预警控制器，由温度偏差模块和壁温变化率模块构成；对设有温度传感器的管道位置进行编号，各个温度传感器将锅炉高温管道的壁温转变成电信号传递至数据采集器；数据采集器将温度数据储存、并发送给数据分析系统，数据分析系统把锅炉高温管壁温差及温度变化率的数据传给预警控制器；根据超临界锅炉管壁温度与管内氧化皮堵塞存在强烈的耦合关系，预警控制器通过温度偏差模块和温度变化率模块与预先在其内设定好的关于氧化皮堵塞的参数进行逻辑计算，做出堵塞是否发生的判断，再根据这种判断决定是否给出氧化皮堵塞信号，若没有氧化皮发生堵塞，则显示正常壁温及其变化趋势，若有氧化皮堵塞，则预警控制器将氧化皮堵塞信号传递给报警设备，同时显示屏上显示堵塞的管道编号、管壁温度及变化趋势，并在锅炉高温管道上找到相同编号的所在位置，该位置即是发生氧化皮堵塞的位置。
2.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置，其特征在于，所述温度传感器为高温热电偶。
3.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置，其特征在于，所述数据采集器还设置有通讯接口，所述数据采集器为单片机AT89C51。
4.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置，其特征在于：所述数据分析系统为PC主机。
5.根据权利要求1所述的超临界锅炉高温管内氧化皮堵塞在线预警装置，其特征在于：每根高温管壁设置多个温度传感器。
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