CN107490000B - 一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法和系统，包括：实时采集电站锅炉的运行参数；根据所述运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度；根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温；判断所述壁温是否超过预警壁温，若是，则发出超温警报。由于本发明结合异种钢接头部位的导热系数和内壁氧化层的厚度等计算出了异种钢接头部位的壁温，因此，与现有技术相比，本发明计算出的异种钢接头部位的壁温数据的准确度更高，从而能够更加精确地对异种钢接头的安全状况和剩余寿命进行评估。

Description

一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法和系统

技术领域

本发明涉及安全监测技术领域，更具体地说，涉及一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法和系统。

背景技术

现代大型电站锅炉的过热器、再热器、省煤器等器件的管子，除内部传送高温高压蒸汽外，外壁还要承受炉膛火焰和高温烟气的作用，工作环境十分恶劣。通常，电站锅炉受热面高温部位即壁温高于620℃的部位选用奥氏体不锈钢钢管，而壁温低于620℃的部位选用铁素体不锈钢钢管，基于此，在两种不锈钢钢管接头的部位即产生了异种钢接头。

由于异种钢接头中存在化学成分、晶体组织和力学性能的不均匀性，因此，在高温使用过程中，很容易发生异种钢失效。其中，高温蠕变损伤是异种钢失效的主要失效模式之一。由于异种钢接头的寿命损耗与实际工况下的受热面壁温密切相关，例如，异种钢接头部位长期超温将会导致使用寿命大大降低、短期超温将会导致爆管等事故，造成巨大的损失，因此，如何准确计算出异种钢接头部位的壁温，是评估异种钢接头的安全状况以及使用寿命的主要手段之一。

中国专利CN106642059A公布了一种电站锅炉高温受热面安全性在线监测方法，其通过建立高温受热面壁温的稳态和非稳态计算模型，实现了高温管段壁温的在线计算。然而，该方法没有明确不同材料接头情况下导热系数变化以及内壁氧化皮的生成对壁温的影响，即其所建立的计算模型并不能精确计算异种钢接头部位的壁温，从而影响异种钢接头安全状况和使用寿命的评估结果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法和系统，以精确计算异种钢接头的壁温，提高异种钢接头的安全状况和使用寿命的评估精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法，包括：

实时采集电站锅炉的运行参数；

根据所述运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度；

根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温；

判断所述壁温是否超过预警壁温，若是，则发出超温警报。

优选的，计算所述异种钢接头部位的导热系数包括：

根据公式λ'＝λ₁-(h/s)*(λ₁-λ₂)计算所述异种钢接头部位的导热系数；

其中，λ'为所述异种钢接头的焊缝上下长度为S的区域的导热系数；h为距离所述焊缝的尺寸，λ₁、λ₂分别为构成所述异种钢接头的两种不同材料的钢管的导热系数。

优选的，计算所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度包括：

根据公式计算所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度；

其中，X为所述内壁氧化皮的厚度，T为集箱出口介质温度，t为所述电站锅炉的运行时间，ξ为修正系数。

优选的，计算任一异种钢接头部位的最大热负荷和任一微元段的焓增包括：

根据公式计算所述最大热负荷；

根据公式计算所述任一微元段的焓增；

其中，q_max为所述最大热负荷，η为对流热负荷增大系数，φ为辐射热负荷曝光系数，q_p、q_d、ξ₁、ξ₂分别为屏间烟气辐射和对流热负荷及其偏差系数，q_f、p分别为屏前、屏后、屏中及屏下烟室的辐射热负荷及其偏差系数，H_d、H_f、H_p分别为对流受热面积、屏辐射面积以及屏间辐射面积，Δi为所述任一微元段的焓增，D为蒸汽流量，Kr、Kh分别为宽度和高度的吸热偏差系数，E0、d、l分别为所述异种钢接头部位的面积折算系数、长度和管外径。

优选的，根据所述最大热负荷、所述导热系数、所述任一微元段的焓增和所述内壁氧化皮的热阻计算出所述异种钢接头的壁温包括：

根据公式计算出所述异种钢接头的壁温；

其中，t_wb为所述异种钢接头部位的壁温，t₀为所述微元段的进口处的温度，R为所述异种钢接头部位的蒸汽比热，β为所述异种钢接头部位钢管的内外径之比，μ为均流系数，α₂为蒸汽侧换热系数，δ为所述异种钢接头部位钢管的管壁厚度，R_yh＝X/λ'。

优选的，发出警报之后，还包括：

若所述壁温高于所述预警壁温且在第一预设时间内不再超温，则计入一次超温，并对所述异种钢接头进行剩余寿命的评估；

当所述壁温高于所述预警壁温的持续时间大于第二预设时间且在间隔一定时间后重复，则对所述异种钢接头进行安全评估。

一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测系统，包括：

数据采集模块，用于实时采集电站锅炉的运行参数；

第一计算模块，用于根据所述运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度；

第二计算模块，用于根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温；

安全预警模块，用于判断所述壁温是否超过预警壁温，若是，则发出超温警报。

优选的，所述第一计算模块包括最大热负荷计算模块、焓增计算模块、导热系数计算模块和氧化皮厚度计算模块；

所述最大热负荷计算模块用于根据公式计算出所述最大热负荷；

所述焓增计算模块用于根据公式计算出所述异种钢接头部位任一微元段的焓增；

所述导热系数计算模块用于根据公式λ'＝λ₁-(h/s)*(λ₁-λ₂)计算出所述异种钢接头部位的导热系数；

所述氧化皮厚度计算模块用于根据公式计算出所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度；

其中，λ'为所述异种钢接头的焊缝上下长度为S的区域的导热系数；h为距离所述焊缝的尺寸，λ₁、λ₂分别为构成所述异种钢接头的两种不同材料的钢管的导热系数，X为所述内壁氧化皮的厚度，T为集箱出口介质温度，t为所述电站锅炉的运行时间，ξ为修正系数，q_max为所述最大热负荷，η为对流热负荷增大系数，φ为辐射热负荷曝光系数，q_p、q_d、ξ₁、ξ₂分别为屏间烟气辐射和对流热负荷及其偏差系数，q_f、p分别为屏前、屏后、屏中及屏下烟室的辐射热负荷及其偏差系数，H_d、H_f、H_p分别为对流受热面积、屏辐射面积以及屏间辐射面积，Δi为所述任一微元段的焓增，D为蒸汽流量，Kr、Kh分别为宽度和高度的吸热偏差系数，E0、d、l分别为所述异种钢接头部位的面积折算系数、长度和管外径。

优选的，所述第二计算模块用于根据公式计算出所述异种钢接头的壁温；

其中，t_wb为所述异种钢接头部位的壁温，t₀为所述微元段的进口处的温度，R为所述异种钢接头部位的蒸汽比热，β为所述异种钢接头部位钢管的内外径之比，μ为均流系数，α₂为蒸汽侧换热系数，δ为所述异种钢接头部位钢管的管壁厚度，R_yh＝X/λ'。

优选的，还包括寿命评估模块和安全评估模块；

所述寿命评估模块用于在所述壁温高于所述预警壁温且在第一预设时间内不再超温时，计入一次超温，并对所述异种钢接头进行剩余寿命的评估；

所述安全评估模块用于在所述壁温高于所述预警壁温的持续时间大于第二预设时间且在间隔一定时间后重复时，对所述异种钢接头进行安全评估。

与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：

本发明所提供的电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法和系统，实时采集电站锅炉的运行参数，根据实时采集的运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度，并根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温。由于本发明结合异种钢接头部位的导热系数和内壁氧化层的厚度等计算出了异种钢接头部位的壁温，因此，与现有技术相比，本发明计算出的异种钢接头部位的壁温数据的准确度更高，从而能够更加精确地对异种钢接头的安全状况和剩余寿命进行评估。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法，如图1所示，该方法包括：

S101：实时采集电站锅炉的运行参数；

S102：根据所述运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度；

S103：根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温；

S104：判断所述壁温是否超过预警壁温，若是，进入S105，如否，则在间隔一定时间后，返回S101，进行下一轮壁温的计算；

S105：发出超温警报。

本发明实施例中仅以异种钢接头为奥氏体不锈钢钢管和铁素体不锈钢钢管的接头为例进行说明，但是，并不仅限于此。此外，本发明实施例中异种钢接头部位的壁温指的是具有异种钢接头的钢管的异种钢接头部位的外壁温度。

本实施例中，可以通过电厂SIS系统(Supervisory Information System inPlant Level，厂级实时监控信息系统)或PI系统(Plant Information System，电厂实时信息系统)采集电站锅炉的热负荷、煤种以及异种钢接头所在高温受热面进出口的温度等运行参数，然后根据采集到的运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度。

本实施例中，计算所述异种钢接头部位的导热系数包括：

根据公式λ'＝λ₁-(h/s)*(λ₁-λ₂)计算所述异种钢接头部位的导热系数；

其中，λ'为所述异种钢接头的焊缝上下长度为S的区域的导热系数，h为距离所述焊缝的尺寸，λ₁、λ₂分别为构成所述异种钢接头的两种不同材料的导热系数。优选地，S小于或等于具有该异种钢接头的钢管的壁厚的5倍。

假设λ₁为奥氏体不锈钢的导热系数，λ₂为铁素体不锈钢的导热系数，令S＝100nm，则异种钢接头部位的导热系数λ'＝λ₁-0.01h*(λ₁-λ₂)。本实施例中，异种钢接头的焊缝是指奥氏体不锈钢钢管和铁素体不锈钢钢管的焊接缝。

本实施例中，计算所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度包括：

根据公式计算所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度；

其中，X为所述内壁氧化皮的厚度，T为集箱出口介质温度，t为所述电站锅炉的运行时间，ξ为修正系数，该修正系数主要是对异种钢接头部位不同导热系数的材料的一个修正。

需要说明的是，具有所述异种钢接头的钢管内壁的氧化皮是钢铁在高温下发生氧化作用而形成的腐蚀产物，由氧化亚铁、四氧化三铁、三氧化二铁组成。所述集箱出口可以为电站锅炉过热器的集箱出口，当然，本发明并不仅限于此。

本实施例中，计算任一异种钢接头部位的最大热负荷和任一微元段的焓增包括：

根据公式计算出所述最大热负荷；

根据公式计算出所述任一微元段的焓增；

其中，q_max为所述最大热负荷，η为对流热负荷增大系数，φ为辐射热负荷曝光系数，q_p、ξ₁分别为屏间烟气辐射及其偏差系数，q_d、ξ₂分别为对流热负荷及其偏差系数，q_f、p分别为屏前、屏后、屏中及屏下烟室的辐射热负荷及其偏差系数，H_d、H_f、H_p分别为对流受热面积、屏辐射面积以及屏间辐射面积，Δi为所述任一微元段的焓增，D为蒸汽流量，K_r、K_h分别为宽度和高度的吸热偏差系数，E₀、d、l分别为所述异种钢接头部位的面积折算系数、长度和管外径。

本实施例中，根据异种钢接头在炉内布置的位置尺寸，采用分段微元的方法，将异种钢接头部位分为多个微元段，然后先计算出任一微元段的焓增，再通过叠加演算如求和的方式计算出整个异种钢接头部位的焓增。需要说明的是，本实施例中任一微元段焓增的计算都考虑到了辐射、对流等传热过程，并对炉内热偏差系数进行了修正。

本实施例中，根据所述最大热负荷、所述导热系数、所述任一微元段的焓增和所述内壁氧化皮的热阻计算所述异种钢接头的壁温，包括：

根据公式计算所述异种钢接头的壁温；

其中，t_wb为所述异种钢接头部位的壁温，t₀为所述异种钢接头部位任一微元段的进出口的温度，R为所述异种钢接头部位钢管的蒸汽比热，β为所述异种钢接头部位钢管的内外径之比，μ为均流系数，α₂为蒸汽侧换热系数，δ为所述异种钢接头部位钢管的管壁厚度，R_yh为所述异种钢接头部位内壁氧化层的热阻，其中

计算出异种钢接头部位的壁温后，还需将计算出的壁温与预警壁温进行对比，判断计算出的壁温是否大于预警壁温，如果是，则发出超温警报，如果否，则在间隔一定时间后，进行下一轮壁温的计算。可选地，本实施例中每隔一分钟进行一次壁温的计算。其中，预警壁温是通过数据库接口采集关系数据库中存放的相关历史典型壁温数据获得的。

进一步地，在发出超温警报之后，还包括：

若所述壁温高于所述预警壁温且在第一预设时间内不再超温，则计入一次超温，并对所述异种钢接头进行剩余寿命的评估；

当所述壁温高于所述预警壁温的持续时间大于第二预设时间且在间隔一定时间后重复，则对所述异种钢接头进行安全评估。

具体地，在计算出异种钢接头部位的壁温后，还需对壁温数据分别进行实时趋势性分析以及历史一致性分析，若发现异种钢接头的壁温高于数据库中典型工况下受热面的预警壁温且第一预设时间内不再超温后，则计入一次超温情况，导入数据库，并根据壁温情况对异种钢接头进行剩余寿命的评估等。当发现异种钢接头的壁温高于所述预警壁温的持续时间大于第二预设时间且在间隔一定时间后重复，则应结合检修及时查找原因，并对异种钢接头及钢管进行安全状况的评估。其中，第一预设时间优选为10分钟，第二预设时间优选为2小时。

下面结合具体实施例对异种钢接头部位的壁温计算过程进行说明。

在一个具体实施例中，某型号超临界600MW电站锅炉的高温过热器出口温度为571℃，设计时综合考虑，过热器部分在炉内多处采用异种钢接头。计算步骤为：

1、选择异种钢接头

选择过热器中的一个异种钢接头来进行壁温的计算，该末级过热器屏高12962mm，采用两侧进中间返回的顺逆流组合方式，其中，异种钢接头(SA 335-T91和SA-213TP347H)位于屏首排管距离屏底2198mm位置。

2、计算出异种钢接头部位导热系数λ'＝29.22W/(m·℃)、氧化皮的厚度X在0.186mm～0.245mm之间以及异种钢接头任一微元段的焓增Δi及最大热负荷q_max。其中，通过其运行过程燃烧状况以及上次停炉检修时的外壁情况可以确定修正系数ξ1和ξ2。

3、最终计算得出异种钢接头部位壁温的值为634℃±5℃，超出其设计温度15℃，该设计温度即为预警壁温，但未超过其材料使用范围，因此，可以作为寿命评估的输入条件。

根据上述结果，初步判定该材料处于安全工作状况，但应注意监控，避免运行条件下工况变化产生的超温情况，在进行寿命评估时也应考虑其实际工作温度来进行计算。

在另一具体实施例中，某型号亚临界1000MW电站锅炉的高温过热器出口温度605℃，再热器出口温度603℃，高温过热器中间段采用异种钢接头。计算步骤为：

1、选择异种钢接头

选择该高温过热器中间段的异种钢接头来进行壁温的计算，该末级过热器屏高15200mm，高过蛇形管位于折焰角上部，沿炉宽方向布置有36片，相邻的两片管屏与同一个高过进、出口分配集箱相接，管排横向节距S1＝914.4，管子纵向节距S2＝57，每片管屏由24根管子并联绕制而成采用两侧进中间返回的顺逆流组合方式，其中异种钢接头(SUPER304H和SA-310HR3C)位于内圈距离屏底3500mm位置。

2、计算出异种钢接头部位的导热系数λ'＝22.48W/(m·℃)、氧化皮厚度、X在0.086mm～0.127mm之间以及异种钢接头任一微元段的焓增Δi及最大热负荷q_max。其中，通过其运行过程燃烧状况以及上次停炉检修时的外壁情况可以确定修正系数ξ₁和ξ₂，核查资料时发现锅炉左右侧存在热偏差。

3、最终计算得出异种钢接头处壁温的值为660℃±5℃，超出其设计温度10℃，接近其材料使用温度限定值670℃，电厂应进行监控，条件具备时应进行寿命评价及安全评价。

根据上述结果，初步判定该材料处于安全状况，应加强注意监控，通过改善热偏差状况降低局部管屏壁温较高情况，必要时进行寿命评估。

本发明所提供的电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法，实时采集电站锅炉的运行参数，根据实时采集的运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度，并根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温。由于本发明结合异种钢接头部位的导热系数和内壁氧化层的厚度等计算出了异种钢接头部位的壁温，因此，与现有技术相比，本发明计算出的异种钢接头部位的壁温数据的准确度更高，从而能够更加精确地对异种钢接头的安全状况和剩余寿命进行评估。

并且，由于本发明主要是依据采集的数据进行壁温的监测，因此，不需对电站锅炉进行改装或加装设备，使用较为便捷。

此外，本发明实施例提供的监测方法，不仅可以对电站锅炉运行状况进行监测，降低异种钢接头的安全风险，而且可以对异种钢接头的剩余寿命进行精确评估。

本发明实施例还提供了一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测系统，如图2所示，包括数据采集模块20、第一计算模块21、第二计算模块22和安全预警模块23。

其中，数据采集模块20用于实时采集电站锅炉的运行参数；

第一计算模块21用于根据所述运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度；

第二计算模块22用于根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温；

安全预警模块23用于判断所述壁温是否超过预警壁温，若是，则发出超温警报。

本实施例中，数据采集模块20通过电厂SIS系统或PI系统采集锅炉负荷、煤种、异种钢接头所在高温受热面进出口温度等数据，通过数据库接口采集关系数据库中存放的各高温受热面历史典型工况下的壁温数据，每分钟取一组数据作为输入数据使用。

本实施例中，第一计算模块21包括最大热负荷计算模块、焓增计算模块、导热系数计算模块和氧化皮厚度计算模块；

其中，最大热负荷计算模块用于根据公式计算出所述最大热负荷；

焓增计算模块用于根据公式计算出所述异种钢接头部位任一微元段的焓增；

导热系数计算模块用于根据公式λ'＝λ₁-(h/s)*(λ₁-λ₂)计算出所述异种钢接头部位的导热系数；

氧化皮厚度计算模块用于根据公式计算出所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度；

其中，λ'为所述异种钢接头的焊缝上下长度为S的区域的导热系数；h为距离所述焊缝的尺寸，λ₁、λ₂分别为构成所述异种钢接头的两种不同材料的钢管的导热系数，X为所述内壁氧化皮的厚度，T为集箱出口介质温度，t为所述电站锅炉的运行时间，ξ为修正系数，q_max为所述最大热负荷，η为对流热负荷增大系数，φ为辐射热负荷曝光系数，q_p、q_d、ξ₁、ξ₂分别为屏间烟气辐射和对流热负荷及其偏差系数，q_f、p分别为屏前、屏后、屏中及屏下烟室的辐射热负荷及其偏差系数，H_d、H_f、H_p分别为对流受热面积、屏辐射面积以及屏间辐射面积，Δi为所述任一微元段的焓增，D为蒸汽流量，Kr、Kh分别为宽度和高度的吸热偏差系数，E0、d、l分别为所述异种钢接头部位的面积折算系数、长度和管外径。

进一步地，本实施例中的第二计算模块22用于根据公式计算出所述异种钢接头的壁温；

其中，t_wb为所述异种钢接头部位的壁温，t₀为所述微元段的进口处的温度，R为所述异种钢接头部位的蒸汽比热，β为所述异种钢接头部位钢管的内外径之比，μ为均流系数，α₂为蒸汽侧换热系数，δ为所述异种钢接头部位钢管的管壁厚度，R_yh＝X/λ'。

需要说明的是，第二计算模块22的输入部分包括计算使能信号、各测点采样数据的值等，输出部分包括计算出的各异种钢接头的壁温。也就是说，本实施例中的第二计算模块22可以计算一个异种钢接头的壁温，也可以同时计算多个异种钢接头的壁温。安全预警模块23的输入部分包括计算使能信号、锅炉负荷、煤质信息、各异种钢接头的壁温计算值以及各异种钢接头历史典型壁温值，其中，历史典型壁温值是通过数据采集模块20采集数据库中的信息得到的，当判断某异种钢接头壁温存在异常情况时，输出超温警报。

此外，本实施例提供的监测系统还包括寿命评估模块和安全评估模块；

所述寿命评估模块用于在所述壁温高于所述预警壁温且在第一预设时间内不再超温时，计入一次超温，并对所述异种钢接头进行剩余寿命的评估；

所述安全评估模块用于在所述壁温高于所述预警壁温的持续时间大于第二预设时间且在间隔一定时间后重复时，对所述异种钢接头进行安全评估。

本发明所提供的电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测系统，由于本发明结合异种钢接头部位的导热系数和内壁氧化层的厚度等计算出了异种钢接头部位的壁温，因此，与现有技术相比，本发明计算出的异种钢接头部位的壁温数据的准确度更高，从而能够更加精确地对异种钢接头的安全状况和剩余寿命进行评估。并且，由于本发明主要是依据采集的数据进行壁温的监测，因此，不需对电站锅炉进行改装或加装设备，使用较为便捷。此外，本发明实施例提供的监测系统，不仅可以对电站锅炉运行状况进行监测，降低异种钢接头的安全风险，而且可以对异种钢接头的剩余寿命进行精确评估。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测方法，其特征在于，包括：

实时采集电站锅炉的运行参数；

根据所述运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度；

根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温；

判断所述壁温是否超过预警壁温，若是，则发出超温警报；

若所述壁温高于所述预警壁温且在第一预设时间内不再超温，则计入一次超温，并对所述异种钢接头进行剩余寿命的评估；

当所述壁温高于所述预警壁温的持续时间大于第二预设时间且在间隔一定时间后重复，则对所述异种钢接头进行安全评估。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述异种钢接头部位的导热系数包括：

根据公式λ'＝λ₁-(h/s)*(λ₁-λ₂)计算所述异种钢接头部位的导热系数；

其中，λ'为所述异种钢接头的焊缝上下长度为S的区域的导热系数；h为距离所述焊缝的尺寸，λ₁、λ₂分别为构成所述异种钢接头的两种不同材料的钢管的导热系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，计算所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度包括：

根据公式计算所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度；

其中，X为所述内壁氧化皮的厚度，T为集箱出口介质温度，t为所述电站锅炉的运行时间，ξ为修正系数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，计算任一异种钢接头部位的最大热负荷和任一微元段的焓增包括：

根据公式计算所述最大热负荷；

根据公式计算所述任一微元段的焓增；

其中，q_max为所述最大热负荷，η为对流热负荷增大系数，φ为辐射热负荷曝光系数，q_p、q_d、ξ₁、ξ₂分别为屏间烟气辐射和对流热负荷及其偏差系数，q_f、p分别为屏前、屏后、屏中及屏下烟室的辐射热负荷及其偏差系数，H_d、H_f、H_p分别为对流受热面积、屏辐射面积以及屏间辐射面积，Δi为所述任一微元段的焓增，D为蒸汽流量，Kr、Kh分别为宽度和高度的吸热偏差系数，E0、d、l分别为所述异种钢接头部位的面积折算系数、长度和管外径。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述最大热负荷、所述导热系数、所述任一微元段的焓增和所述内壁氧化皮的热阻计算出所述异种钢接头的壁温包括：

根据公式计算出所述异种钢接头的壁温；

其中，t_wb为所述异种钢接头部位的壁温，t₀为所述微元段的进口处的温度，R为所述异种钢接头部位的蒸汽比热，β为所述异种钢接头部位钢管的内外径之比，μ为均流系数，α₂为蒸汽侧换热系数，δ为所述异种钢接头部位钢管的管壁厚度，R_yh＝X/λ'。

6.一种电站锅炉异种钢接头部位的壁温监测系统，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于实时采集电站锅炉的运行参数；

第一计算模块，用于根据所述运行参数计算出任一异种钢接头部位的最大热负荷、任一微元段的焓增、导热系数和内壁氧化皮的厚度；

第二计算模块，用于根据所述最大热负荷、所述任一微元段的焓增、所述导热系数和所述内壁氧化皮的厚度计算出所述异种钢接头的壁温；

安全预警模块，用于判断所述壁温是否超过预警壁温，若是，则发出超温警报；

寿命评估模块，用于在所述壁温高于所述预警壁温且在第一预设时间内不再超温时，计入一次超温，并对所述异种钢接头进行剩余寿命的评估；

安全评估模块，用于在所述壁温高于所述预警壁温的持续时间大于第二预设时间且在间隔一定时间后重复时，对所述异种钢接头进行安全评估。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一计算模块包括最大热负荷计算模块、焓增计算模块、导热系数计算模块和氧化皮厚度计算模块；

所述最大热负荷计算模块用于根据公式计算出所述最大热负荷；

所述焓增计算模块用于根据公式计算出所述异种钢接头部位任一微元段的焓增；

所述导热系数计算模块用于根据公式λ'＝λ₁-(h/s)*(λ₁-λ₂)计算出所述异种钢接头部位的导热系数；

所述氧化皮厚度计算模块用于根据公式计算出所述异种钢接头部位的内壁氧化皮的厚度；

其中，λ'为所述异种钢接头的焊缝上下长度为S的区域的导热系数；h为距离所述焊缝的尺寸，λ₁、λ₂分别为构成所述异种钢接头的两种不同材料的钢管的导热系数，X为所述内壁氧化皮的厚度，T为集箱出口介质温度，t为所述电站锅炉的运行时间，ξ为修正系数，q_max为所述最大热负荷，η为对流热负荷增大系数，φ为辐射热负荷曝光系数，q_p、q_d、ξ₁、ξ₂分别为屏间烟气辐射和对流热负荷及其偏差系数，q_f、p分别为屏前、屏后、屏中及屏下烟室的辐射热负荷及其偏差系数，H_d、H_f、H_p分别为对流受热面积、屏辐射面积以及屏间辐射面积，Δi为所述任一微元段的焓增，D为蒸汽流量，Kr、Kh分别为宽度和高度的吸热偏差系数，E0、d、l分别为所述异种钢接头部位的面积折算系数、长度和管外径。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第二计算模块用于根据公式计算出所述异种钢接头的壁温；

其中，t_wb为所述异种钢接头部位的壁温，t₀为所述微元段的进口处的温度，R为所述异种钢接头部位的蒸汽比热，β为所述异种钢接头部位钢管的内外径之比，μ为均流系数，α₂为蒸汽侧换热系数，δ为所述异种钢接头部位钢管的管壁厚度，R_yh＝X/λ'。