CN107576611B - 一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法与装置，测试简单准确，操作方便，能够对脱落程度进行定量分析和判断。所述方法截取规定长度的过热器再热器样管，通入高温水蒸汽，实现对被测样管真实工作环境的模拟；按照设定的升温曲线，加热所述的被测样管；稳定一段时间后，按照设定的降温曲线，冷却所述的被测样管；通过多次重复较为准确的模拟了实际生产过程中过热器再热器中氧化皮的在运行一段时间后受到的不稳定工况，在实际模拟下通过测量脱落的氧化皮质量、氧化皮体积以及试验被测样管氧化皮未发生剥落的最厚厚度和氧化皮剥落形状前后对比，综合评价其剥落程度。
Description
技术领域
本发明涉及过热器再热器氧化皮脱落的分析测试，具体为一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法与装置。
背景技术
过热器再热器氧化皮脱落堵塞管道发生爆管是导致当前热力发电机组非计划停机的主要原因之一，并影响机组的发电效率。
超临界和超超临界发电机组效率高、单位能耗低、环保性能好，对节能降耗具有现实意义。但在其运行过程中，锅炉过热器和再热器等Fe-Cr-Ni合金水汽氧化不仅导致管壁厚度减薄，而且影响传热，使管壁温度升高；严重时氧化皮脱落可能堵塞换热管，引发超温爆管；氧化皮颗粒带入汽轮机发生固体颗粒侵蚀(SPE)，造成汽轮机叶片磨损，降低级效率。长期以来，极端高温高压环境下水汽对蒸汽管道的氧化问题一直未得到有效解决，是困扰并威胁发电厂机组安全的重大问题之一。
目前，与过热器再热器氧化皮相关的测试内容主要为：成分、厚度和氧化皮垢量。其中厚度的测试通过金相显微镜或者电子显微镜观测截取样管进行测量，氧化皮垢量通过轧管法或者酸洗法测试。测定的结果用于判断氧化皮是否达到需要化学清洗的程度，以及是否可能脱落，影响机组的安全稳定运行。但是由于不同材质的过热器再热器管道，其内壁表面生成的氧化皮的附着力不同，上述测试结果主要是长期的运行数据的积累和经验定性的判断，缺少定量的评价依据。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法与装置，测试简单准确，操作方便，能够对脱落程度进行定量分析和判断。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法，包括：
S1，截取规定长度的过热器再热器被测样管，拍照观测内壁氧化皮的原始形状，向样管内通入水蒸气；
S2，按照设定的升温曲线，通过水蒸汽加热所述的被测样管；
S3，稳定一段时间待被测样管受热均匀后，按照设定的降温曲线，冷却所述的被测样管；
S4，按照设定次数，重复S2和S3；
S5，拍照观测S4之后剥落的氧化皮堆积形状，测量剥落的氧化皮质量，检测剥落氧化皮的组成成分和所占质量百分比，根据质量与密度之比算出氧化皮体积；
S6，拍照观测S4之后被测样管内壁氧化皮的剥落形状，与原始形状对比观测氧化皮剥落形状的变化，测量被测样管氧化皮未发生剥落的最厚厚度；根据剥落的氧化皮质量、体积、剥落形状的变化和未发生剥落的最厚厚度对剥落程度进行综合评价判断。
优选的，所述的水蒸汽采用纯水经过加热后生成。
优选的，所述的升温曲线为被测样管所在的电厂机组启动时所采取的升温曲线。
优选的，所述的降温曲线为被测样管所在的电厂机组停机时所采取的降温曲线。
优选的，所述的设定次数为被测样管所在的电厂机组在最近的一个大检修周期内启停机次数。
一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的装置，包括检测组件、蒸汽发生组件、冷却组件和控制组件；
所述的检测组件包括氧化皮收集管、分别设置在被测样管下端和上端的样管下支架和样管上支架；氧化皮收集管上端设置有样管下支架；样管上支架上设置有出气管；被测样管通过样管上支架和样管下支架固定设置，氧化皮收集管、样管下支架、被测样管和样管上支架依次连接形成蒸汽通路；
所述的蒸汽发生组件用于通过氧化皮收集管向被测样管内通入水蒸气对被测样管进行加热；
所述的冷却组件用于对被测样管进行冷却；
所述的控制组件用于控制冷却组件和蒸汽发生组件。
优选的，所述的冷却组件包括冷却室和依次连接的制冷机、鼓风机和布气器；设置在冷却室内的布气器用于将空气均匀的送入冷却室内。
优选的，所述的蒸汽发生组件包括纯水水箱、水加热器、水温测温传感器、蒸汽加热器和蒸汽管；水加热器和水温测温传感器分别设置在纯水水箱中；纯水水箱、蒸汽加热器和蒸汽管依次相连，蒸汽管与氧化皮收集管相连。
优选的，所述的控制组件包括样管前蒸汽测温传感器、样管后蒸汽测温传感器、冷却室测温传感器、可编程控制器及上位机；
所述的样管后蒸汽测温传感器安装在样管上支架的出气管内，所述的冷却室测温传感器安装在被测样管外与冷却室之间的空间；所述的样管前蒸汽测温传感器安装在蒸汽加热器之后；
所述的水温测温传感器、样管前蒸汽测温传感器、样管后蒸汽测温传感器和冷却室测温传感器的输出端依次连接可编程控制器和上位机，上位机用于显示蒸汽发生组件、蒸汽加热组件、蒸汽冷却组件的运行状态，以及水温测温传感器、样管前蒸汽测温传感器、样管后蒸汽测温传感器和冷却室测温传感器信号变化。
优选的，所述的控制组件控制蒸汽发生组件升温时，采用为被测样管所在的电厂机组启动时所采取的升温曲线；所述的控制组件控制冷却组件降温时，采用被测样管所在的电厂机组停机时所采取的降温曲线。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法，截取规定长度的过热器再热器样管，通入高温水蒸汽，实现对被测样管真实工作环境的模拟；按照设定的升温曲线，加热所述的被测样管；稳定一段时间后，按照设定的降温曲线，冷却所述的被测样管；通过多次重复较为准确的模拟了实际生产过程中过热器再热器中氧化皮的在运行一段时间后受到的不稳定工况，在实际模拟下通过测量脱落的氧化皮质量、氧化皮体积以及试验被测样管氧化皮未发生剥落的最厚厚度和氧化皮剥落形状前后对比，综合评价其剥落程度。测试结果更为准确的反映了过热器再热器氧化皮的剥落程度，为防止氧化皮脱落提供了重要的参考依据，为判断是否会发生氧化皮脱落引起的爆管事故隐患提供了依据。
进一步的，通过采用被测样管所在电厂机组的实际工作温度和启停控制曲线及数据对被测样管进行精确的试验模拟，保证了对真实环境下的定量评价。
本发明一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的装置，通过高温蒸汽的运行保证了被测样管工作环境的还原，通过对被测样管内蒸汽和冷却室内的温度控制，实现了对蒸汽加热和冷却的控制，利用控制组件实现对温度和工作环境控制的反馈和实时控制，从而满足了试验要求，能够为定量的分析和计算提供稳定可靠的支持。
附图说明
图1是本发明所述的一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试方法的流程图。
图2是本发明所述的一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试装置的示意图。图中：1-纯水水箱；2-水加热器；3-水温测温传感器；4-放气开关；5-蒸汽加热器；6-样管前蒸汽测温传感器；7-氧化皮收集管；8-样管下支架；9-被测样管；10-样管上支架；11-样管后蒸汽测温传感器；12-制冷机；13-鼓风机；14-布气器；15-冷却室测温传感器；16-冷却室。
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。
如图1所示，本发明一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法，包括：
S1，截取规定长度的过热器再热器被测样管，拍照观测内壁氧化皮的原始形状，向被测样管内通入水蒸汽；
S2，按照设定的升温曲线，加热所述的被测样管；
S3，稳定一段时间待被测样管受热均匀后，按照设定的降温曲线，冷却所述的被测样管；
S4，按照设定次数，重复S2和S3；
S5，拍照观测S4之后剥落的氧化皮堆积形状，测量剥落的氧化皮质量，检测剥落氧化皮的组成成分和所占质量百分比，根据质量与密度之比算出氧化皮体积；
S6，拍照观测S4之后被测样管内壁氧化皮的剥落形状，与原始形状对比观测氧化皮剥落形状的变化，测量被测样管氧化皮未发生剥落的最厚厚度；根据剥落的氧化皮质量、体积、剥落形状的变化和未发生剥落的最厚厚度对剥落程度进行综合评价判断。
具体的以电厂过热器管氧化皮测试为例，对本发明所述的一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法进行说明。
首先，用手锯截取规定200mm长度的过热器被测样管9，并采用内窥镜对内壁进行拍照，记录内壁氧化皮原始形状；并向其管内通入水蒸汽，以获得和实际运行状况下类似的条件。
其次，采用电厂机组正常运行时的升温曲线，加热所截取的过热器被测样管9；达到设定的温度后，保温60min后，采用电厂机组正常运行时的降温曲线，冷却所截取的过热器被测样管9；取该机组上一个大修周期启停的次数，作为实验的次数，重复上述步骤。
最后，测试结束后，测量脱落的氧化皮质量，检测脱落氧化皮的组成成分和所占质量百分比，根据质量与密度之比算出氧化皮体积，拍照观测S1被测样管内壁氧化皮的形状，测量试验被测样管氧化皮未发生剥落的最厚厚度，对比观测氧化皮剥落形状，通过现有技术的评价体系综合评价其剥落程度。
为了接近电厂运行时，过热器内壁的工况，所述的水蒸汽为采用纯水经过高温加热后生成。
为了实现上述的方法，提出了一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的装置，如图2所示，包括：检测组件、蒸汽发生组件、冷却组件和控制组件；所述的检测组件包括氧化皮收集管7、样管下支架8和样管上支架10；被测样管9上端设置有样管上支架10，下端设置有样管下支架8，氧化皮收集管7上端设置有样管下支架8；样管上支架10上设置有出气管；被测样管9通过样管上支架10和样管下支架8固定设置，氧化皮收集管7、样管下支架8、被测样管9和样管上支架10依次连接形成蒸汽通路；所述的蒸汽发生组件用于通过氧化皮收集管7向被测样管9内通入水蒸汽；所述的冷却组件用于对被测样管9进行冷却；所述的控制组件用于控制冷却组件和蒸汽发生组件以及可编程控制器及上位机；所述的氧化皮收集管7、样管下支架8、被测样管9、样管上支架10依次连接，形成蒸汽通路，并安装在所述的冷却室16上下底板中央；所述的被测样管后蒸汽测温传感器11安装在样管上支架10的出气管内，所述的冷却室测温传感器15安装在样管外与冷却室16之间的空间；所述的样管前蒸汽测温传感器6安装在蒸汽加热器5之后；所述的水温测温传感器3、样管前蒸汽测温传感器6、样管后蒸汽测温传感器11和冷却室测温传感器15的输出端依次连接可编程控制器和上位机，上位机用于显示蒸汽发生组件、蒸汽加热组件、蒸汽冷却组件的运行状态，以及水温测温传感器3、样管前蒸汽测温传感器6、样管后蒸汽测温传感器11和冷却室测温传感器15信号变化。
使用时，打开冷却室16，将被测样管9安装在样管上支架10、样管下支架8之间，并在样管下支架8下部连接氧化皮收集管7，安装完成后的固定在冷却室16上下底板中央的卡槽内。
冷却室16内部四壁装有布气器14；制冷机12制得的冷却空气通过鼓风机13输送到布气器14；水加热器2将纯水水箱1中的纯水加热产生水蒸汽，水蒸汽进入蒸汽加热器5加热，通过蒸汽管输送到氧化皮收集管7；被测样管前后设置有样管前蒸汽测温传感器6和样管后蒸汽测温传感器11，以控制蒸汽加热器5的加热功率以及制冷机12的制冷功率。
样管前蒸汽测温传感器6和样管后蒸汽测温传感器11的检测信号输入到可编程控制器，经过运算后控制蒸汽加热器5和制冷机12，上位机显示检测组件、蒸汽发生组件、冷却组件的运行状态，以及水温测温传感器3、样管前蒸汽测温传感器6、样管后蒸汽测温传感器11和冷却室测温传感器15信号变化。
该装置测试时，上位机设置升温曲线，自动控制水加热器2和蒸汽加热器5进行加热，使温度上升到540℃；稳定60min后，上位机设置降温曲线，自动控制降温速率，使温度下降至约100～180℃。假设某机组在过去的一个大修器内启停10次，重复上述的步骤，反复十次后，冷却至室温。打开测量时，依次拆开样管上支架10，去除被测样管9，拍照观测S1样管内壁氧化皮的原始形状，测量试验样管氧化皮未发生剥落的最厚厚度，对比观测氧化皮剥落形状；取出氧化皮收集管7，拍照观测S4后剥落的氧化皮堆积形状，测量脱落的氧化皮质量，检测脱落氧化皮的组成成分和所占质量百分比，根据质量与密度之比算出氧化皮体积，评价氧化皮剥落程度。
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发明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，本发明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。本发明的范围仅由所附的权利要求来限。
Claims (5)
1.一种过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法，其特征在于，包括：
S1，截取规定长度的过热器再热器被测样管，拍照观测内壁氧化皮的原始形状，向样管内通入水蒸气；
S2，按照设定的升温曲线，通过水蒸汽加热所述的被测样管；
S3，稳定一段时间待被测样管受热均匀后，按照设定的降温曲线，冷却所述的被测样管；
S4，按照设定次数，重复S2和S3；
S5，拍照观测S4之后剥落的氧化皮堆积形状，测量剥落的氧化皮质量，检测剥落氧化皮的组成成分和所占质量百分比，根据质量与密度之比算出氧化皮体积；
S6，拍照观测S4之后被测样管内壁氧化皮的剥落形状，与原始形状对比观测氧化皮剥落形状的变化，测量被测样管氧化皮未发生剥落的最厚厚度；根据剥落的氧化皮质量、体积、剥落形状的变化和未发生剥落的最厚厚度对剥落程度进行综合评价判断。
2.根据权利要求1所述的过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法，其特征在于，所述的水蒸汽采用纯水经过加热后生成。
3.根据权利要求1所述的过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法，其特征在于，所述的升温曲线为被测样管所在的电厂机组启动时所采取的升温曲线。
4.根据权利要求1所述的过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法，其特征在于，所述的降温曲线为被测样管所在的电厂机组停机时所采取的降温曲线。
5.根据权利要求1所述的过热器再热器氧化皮剥落程度测试的方法，其特征在于，所述的设定次数为被测样管所在的电厂机组在最近的一个大检修周期内启停机次数。
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