CN107132168B - 一种氧化皮在线检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氧化皮在线检测装置及方法。该装置包括依次连接在被测蒸汽管道上的取样总管、冷凝器、分流主管、大颗粒氧化皮收集管和排放管。该方法包括：取出含有氧化皮颗粒的气固两相流样品，分成两支路，含有大颗粒氧化皮的样品，含有小颗粒氧化皮的样品；经无损检测仪测量大颗粒氧化皮的累积高度，计算得到大颗粒氧化皮的质量；经颗粒度检测仪检测小颗粒氧化皮的粒径及对应含量；计算气固两相流样品中氧化皮颗粒的浓度和时间区段的累积量。本发明通过与被测蒸汽管道连接的取样总管对其进行实时采样，然后通过冷却对采用样品进行冷凝降温；利用主、副电磁分离器的配合完成对大小颗粒氧化皮的分离，实现了氧化皮剥落程度的在线定量测量。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，具体为一种氧化皮在线检测装置及方法。
背景技术
过热器和再热器氧化皮的产生不仅导致管壁厚度减薄，而且氧化皮热阻影响传热，使得管壁金属温度提高，更为严重的是氧化皮脱落会堵塞管子，发生超温爆管；不仅如此，氧化皮颗粒带入汽轮机发生固体颗粒侵蚀(SPE)问题也不容忽视。长期以来，氧化皮问题一直未得到有效解决，是威胁发电厂机组安全的重大问题之一。为了减少氧化皮剥落引起的爆管事故，常常在停机时采用离线检测的方法，检测过热器和再热器下弯头沉积的氧化皮的量。
通常采用的离线检测的方法有：射线成像法检测结果直观，而且仪器价格昂贵，工作效率低，射线辐射对人体有损害，使得射线检测受到一定限制；割管内窥镜法检测结果准确，但工作量大、检测周期长、人力物力耗费大；超声波、磁场检测方法检测迅速、工作量小。
专利号为201410195560.7的中国发明专利公开了“一种管道内氧化皮堆积的定量检测方法及检测仪”，包括将专用传感器放置在被测管道表面的初始检测点，沿管径轴向方向移动在被测管道的各个检测点，专用传感器产生稳恒的强磁场，通过强磁场激励和磁化检测点位置被测管道内的氧化物，该氧化物被激励和磁化后产生原始磁场信号，该原始磁场信号被专用传感器接收，然后经信号处理后传输到主机，主机不断分析处理数字形式磁场信号，并结合所述初始检测点坐标以及专用传感器在所述被测管道的移动距离，得到所述被测管道内各检测点的氧化皮堆积量。具有检测原理简单、携带方便、灵敏度高以及成本低的优点，可应用于电厂中检测不锈钢管道内氧化皮堆积量，具有较大的优越性及应用前景。
上述文献或专利提出了多种过热器再热器氧化皮的检测方法，主要存在以下缺陷和不足：上述的检测方法均属于离线检测，只能在停机期间进行，不能反映机组运行过程中氧化物颗粒的剥落程度。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种氧化皮在线检测装置及方法，在线检测不停机，能够真实的反应出机组运行过程中氧化物颗粒的剥落情况。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种氧化皮在线检测装置，包括依次连接在被测蒸汽管道上的取样总管、冷凝器、分流主管、大颗粒氧化皮收集管和排放管；
所述的分流主管上设置有分流支管，分流支管上依次设置流量计和颗粒度检测仪；
所述的分流主管上设置有主电磁分离器，分流支管上靠近分流主管的一端设置有副电磁分离器；
所述的大颗粒氧化皮收集管用于通过沉积收集大颗粒氧化皮；
所述的颗粒度检测仪用于检测分流支管中的小颗粒氧化皮含量。
优选的，取样总管上依次设置有取样总管一次门和取样总管二次门。
进一步的，取样总管上从取样点至取样总管一次门之间的管道材质与被测蒸汽管道相同，取样总管二次门之后管道材质为奥氏体不锈钢管道。
优选的，主电磁分离器和副电磁分离器的磁芯采用软磁材料制成。
优选的，所述的无损检测仪采用漏磁检测仪、超声检测仪、涡流检测仪或磁记忆检测仪的其中任意一种或多种的组合。
优选的，所述的冷凝器内部设置有两端分别与取样总管和分流主管连接的冷凝盘管，冷凝器采用盐水作为冷却介质。
优选的，所述的分流支管上在副电磁分离器与流量计之间的部分，依次设置有颗粒度取样一次门和颗粒度取样二次门。
优选的，所述的排放管上依次设置有收集管排放一次门和收集管排放二次门。
一种氧化皮在线检测方法，基于上述任意一在线检测装置，包括如下步骤，
步骤1，从被测蒸汽管道取样点，取出含有氧化皮颗粒的气固两相流样品；
步骤2，所述的气固两相流样品进入取样管道后，经冷凝和磁力分离后分成两支路，其中一路含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品，另一路含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品；
步骤3，所述的含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品，进入氧化皮收集管，经无损检测仪测量大颗粒氧化皮的累积高度，计算得到大颗粒氧化皮的质量；
步骤4，所述的含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品，经流量计测量流量，经颗粒度检测仪检测小颗粒氧化皮的粒径及对应含量；
步骤5，根据步骤3得到的大颗粒氧化皮的质量，以及步骤4得到的小颗粒氧化皮的含量和分流支管中流量，计算得到气固两相流样品中氧化皮颗粒的浓度和时间区段的累积量。
进一步的，步骤5中计算时，以时间为横坐标，以反映氧化皮量的物理量为纵坐标进行作图，得到氧化皮颗粒的变化情况，从而得到不同时间区段的氧化皮颗粒浓度和累积量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明通过与被测蒸汽管道连接的取样总管对其进行实时采样，然后通过冷却对采用样品进行冷凝降温，保护后续检测装置；利用主、副电磁分离器的配合完成对大小颗粒氧化皮的分离，不仅通过大颗粒的筛选提高了沉积速率，而且通过小颗粒的控制满足颗粒度检测仪的测量要求，从而能够精确而实时的对氧化皮的浓度和质量进行在线检测，实现了氧化皮剥落程度的在线定量测量，为优化机组运行方式提供了监控手段；还能实时反映机组运行过程中氧化皮剥落的运行状况，即时性强，能有效预防过热器氧化皮剥落引起的爆管及SPE事故。
进一步的，在取样总管上设置两道阀门，能够保证使用安全，同时利于连接不同的管路材料，满足不同的使用需求。
进一步的，通过软磁材料的设置，能够方便快捷的对电磁分离器的磁场进行控制和调节。
本发明所述的方法进一步的，通过绘图法不仅能够利于上位机的实时检测和显示，而且能够直观和可靠的对数据进行统计分析。
附图说明
图1是本发明的在线检测方法流程框图。
图2是本发明的在线检测装置的结构示意图。
图中：1-取样总管、2-取样总管一次门、3-取样总管二次门、4-冷凝器、5-冷却盘管、6-主电磁分离器、7-大颗粒氧化皮收集管7、8-无损检测仪、9-收集管排放一次门、10-收集管排放二次门、11-副电磁分离器、12-颗粒度取样一次门、13-颗粒度取样二次门、14-流量计、15-颗粒度检测仪。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明公开了一种氧化皮在线检测装置及方法，用于过热器和再热器管道内的氧化皮在线检测，通过从高温高压蒸汽管道取样点，取出含有氧化皮颗粒的气固两相流样品，经冷凝、磁力分离，分成两支路液固两相流样品，其中含有大颗粒氧化皮的样品进入氧化皮收集管，并不断累积，采用无损检测仪8在线测量累积高度测量大颗粒氧化皮的累积高度，采用流量计14和颗粒度仪测量含有小颗粒氧化皮样品的流量、氧化皮颗粒粒径及对应的数量。本发明实现了过热器和再热器氧化皮的在线监测，为优化机组运行方式提供了监控手段，能实时反映机组运行过程中氧化皮剥落的运行状况，即时性强，能有效防范过热器氧化皮剥落引起的爆管和固体颗粒侵蚀事故。
本发明一种氧化皮的在线检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
从高温高压蒸汽管道取样点，取出含有氧化皮颗粒的气固两相流样品；
所述的气固两相流样品进入取样管道后，经冷凝、磁力分离，分成两支路，其中一路含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品，另一路含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品；
所述的含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品，进入氧化皮收集管，测量大颗粒氧化皮的累积高度；
测量所述的含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品的流量，和氧化皮颗粒粒径及对应的数量。
计算氧化皮颗粒的浓度和累积量。
本发明一种氧化皮在线检测装置，如图2所示，由取样总管1、取样总管一次门2、取样总管二次门3、冷凝器4、冷却盘管5、主电磁分离器6、大颗粒氧化皮收集管7、无损检测仪8、收集管排放一次门9、收集管排放二次门10、副电磁分离器11、颗粒度取样一次门12、颗粒度取样二次门13、流量计14及颗粒度检测仪15构成；取样总管1入口与被测的高温高压蒸汽管道取样点相连，所取出的高温高压蒸汽和氧化皮颗粒的气固两相流样品经取样总管一次门2、取样总管二次门3后，进入内部设置有冷却盘管5的冷凝器4冷凝成液固两相流；经主电磁分离器6和副电磁分离器11磁力分离后，分成两支路，其中含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品，进入大颗粒氧化皮收集管7，收集管外设置无损检测仪8；含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品，依次流经颗粒度取样一次门12、颗粒度取样二次门13、流量计14和颗粒度检测仪15，分别检测流量和颗粒粒径及对应的数量。
所述的取样点设置在过热器出口联箱后的主蒸汽管或高压缸后的再热冷段管道，用于检测过热器出口的氧化皮。取样点设置再热器出口联箱后的再热热段管道，用于检测再热器出口的氧化皮。
取样总管1取样点至取样总管一次门2之间管道材质与所述的高温高压蒸汽管道相同，取样总管二次门3之后管道材质为无磁性的奥氏体不锈钢管道。
磁力分离器的磁芯采用软磁材料，磁力可调。
无损检测仪8为漏磁检测仪、超声检测仪、涡流检测仪或磁记忆检测仪的其中之一或组合。
冷凝器4采用除盐水作为冷却介质。
具体的，火力发电厂运行过程中，在过热器和再热器内经常产生大量的氧化皮，随着厚度的增加和机组负荷的变化，内壁的氧化皮会从管道内壁脱落，一部分随蒸汽流出，一部分堆积在过热器和再热器的下弯头；当堆积量达到一定程度时，使管道内蒸汽减小，管道壁温升高，加剧了管道内壁氧化皮的生成；当超温到一定程度时，有可能导致爆管事故发生。由于脱落的氧化皮部分随蒸汽流出，因此通过测定该部分氧化皮的变化，一定程度可以反映过热器和再热器内部氧化皮的剥落情况。
以某厂1900t/h超临界压力锅炉的过热器和再热器系统为例，用于检测过热器出口的氧化皮的取样点，设置在过热器出口联箱后的主蒸汽管或高压缸后的再热冷段管道；用于检测再热器出口的氧化皮的取样点，设置再热器出口联箱后的再热热段管道；取样总管1通常竖直向下安装，材质与高温高压管道相同；高温高压蒸汽和氧化皮颗粒的气固两相流样品，进入取样总管1后，经取样总管一次门2和取样总管二次门3后，进入冷凝器4，蒸汽样品在冷却盘管5内流动，被管外的除盐水冷却后，进入直角三通；取样总管二次门3后管道材质为TP347，主磁力分离器6后设置在直角三通直管后的竖直管道外侧，副磁力分离器11后设置在直角三通水平管后管道外侧；调整主磁力分离器6和副磁力分离器11的磁场强度和频率，使气固两相流样品分成两支路，其中一路含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品，另一路含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品。
含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品进入奥氏体不锈钢材质大颗粒氧化皮收集管7，在重力和磁力的作用下，大颗粒氧化皮在收集管内不断累积，累积高度用设置在收集管外的无损检测仪8在线测量；当累积高度达到设定值时，关闭取样总管一次门2和取样总管二次门3，打开收集管排放一次门9、收集管排放二次门10，清除收集管内的大颗粒氧化皮。
含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品，经颗粒度取样一次门12和颗粒度取样二次门13，依次流经在线流量计14和颗粒度检测仪15，分别测量流量、颗粒粒径及对应的数量。
监测结果上传至上位机，并分别计算所述的氧化皮浓度和累积所述的主蒸汽管和所述的再热热段管道内气固两相流氧化皮量。
以时间为横坐标，以反映氧化皮量的物理量为纵坐标，如大颗粒氧化皮高度、大颗粒氧化皮质量、小颗粒氧化皮粒径及对应的数量、机组负荷、氧化皮总质量、过热器出口氧化皮浓度、再热器氧化皮浓度为纵坐标，进行作图，直观的显示氧化皮的变化情况。对上述数据进行进一步分析，可以得到不同时间区段的氧化皮累计值。
本领域技术人员在考虑说明书及实践的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (6)
1.一种氧化皮在线检测装置，其特征在于，包括依次连接在被测蒸汽管道上的取样总管（1）、冷凝器（4）、分流主管、大颗粒氧化皮收集管（7）和排放管；
所述的分流主管上设置有分流支管，分流支管上依次设置流量计（14）和颗粒度检测仪（15）；
所述的分流主管上设置有主电磁分离器（6），分流支管上靠近分流主管的一端设置有副电磁分离器（11）；
所述的大颗粒氧化皮收集管（7）用于通过沉积收集大颗粒氧化皮；所述大颗粒氧化皮收集管（7）外设置无损检测仪（8）；
所述的颗粒度检测仪（15）用于检测分流支管中的小颗粒氧化皮含量；
取样总管（1）上依次设置有取样总管一次门（2）和取样总管二次门（3）；
所述的分流支管上在副电磁分离器与流量计（14）之间的部分，依次设置有颗粒度取样一次门（12）和颗粒度取样二次门（13）；
取样总管（1）上从取样点至取样总管一次门（2）之间的管道材质与被测蒸汽管道相同，取样总管二次门（3）之后管道材质为奥氏体不锈钢管道；
主电磁分离器（6）和副电磁分离器（11）的磁芯采用软磁材料制成。
2.根据权利要求1所述的一种氧化皮在线检测装置，其特征在于，所述的无损检测仪（8）采用漏磁检测仪、超声检测仪、涡流检测仪或磁记忆检测仪的其中任意一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的一种氧化皮在线检测装置，其特征在于，所述的冷凝器（4）内部设置有两端分别与取样总管（1）和分流主管连接的冷凝盘管（5），冷凝器（4）采用盐水作为冷却介质。
4.根据权利要求1所述的一种氧化皮在线检测装置，其特征在于，所述的排放管上依次设置有收集管排放一次门（9）和收集管排放二次门（10）。
5.一种氧化皮在线检测方法，基于权利要1-4任意一项所述的在线检测装置，其特征在于，包括如下步骤，
步骤1，从被测蒸汽管道取样点，取出含有氧化皮颗粒的气固两相流样品；
步骤2，所述的气固两相流样品进入取样管道后，经冷凝和磁力分离后分成两支路，其中一路含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品，另一路含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品；
步骤3，所述的含有大颗粒氧化皮的液固两相流样品，进入大颗粒氧化皮收集管，经无损检测仪测量大颗粒氧化皮的累积高度，计算得到大颗粒氧化皮的质量；
步骤4，所述的含有小颗粒氧化皮的液固两相流样品，经流量计测量流量，经颗粒度检测仪检测小颗粒氧化皮的粒径及对应含量；
步骤5，根据步骤3得到的大颗粒氧化皮的质量，以及步骤4得到的小颗粒氧化皮的含量和分流支管中流量，计算得到气固两相流样品中氧化皮颗粒的浓度和时间区段的累积量。
6.根据权利要求5所述的一种氧化皮在线检测方法，其特征在于，步骤5中计算时，以时间为横坐标，以反映氧化皮颗粒的物理量为纵坐标进行作图，得到氧化皮颗粒的变化情况，从而得到不同时间区段的氧化皮颗粒浓度和累积量。
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2017
- 2017-07-14 CN CN201710577137.7A patent/CN107132168B/zh active Active
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