CN111141403A - 一种高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管及其安装方法，属于锅炉蒸汽管道内高温高压高速流动蒸汽的温度测量控制领域。为解决现有热电偶测量外套管易磨损、易断裂，影响测量可靠性的问题。本发明包括圆锥形头部、圆柱形中间段和底座，以上三部分由一根同材质的实心特种圆钢柱加工而成，圆锥形头部与圆柱形中间段连接，圆柱形中间段与底座连接，圆锥形头部、圆柱形中间段和底座材质相同；热电偶外套管的内部设置有安装孔，用于安装热电偶内芯，安装孔依次贯穿底座和圆柱形中间段并延伸至圆锥形头部内，圆柱形中间段连接底座的一端沿外壁面设置有“V”形楔槽。本发明结构设计简洁，能有效地提高锅炉高温高压高速流动蒸汽温度测量的可靠性。

Description

一种高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管及其安装方法，属于锅炉蒸汽管道内高温高压高速流动蒸汽的温度测量控制领域。

背景技术

随着技术的发展和节能降耗、提高能量转换效率的需要，发电厂蒸汽的温度、压力、流速越来越高。准确、可靠测量蒸汽管道内高温高压高速流动的蒸汽温度显得十分必要。高温高压蒸汽在锅炉主蒸汽管道内高速流动时，产生高频低幅振动；同时高速流动的蒸汽对热电偶外套管头部产生强烈冲刷，造成热电偶外套管头部严重磨损、外套管和蒸汽管道焊接处断裂等问题，导致蒸汽温度无法监控，给锅炉安全稳定经济运行造成很大的威胁。

现有测温热电偶外套管头部为三角形棱锥体，中间部分为直径小于安装孔内径的圆柱体。运行中高温高压高速流动的蒸汽冲击产生的振动疲劳应力集中在外套管根部中间段和底座的连接处；同时三角形棱锥体头部使得高速蒸汽的冲击力得不到消减，时间一长，就会从外套管根部处断裂；而且三角形棱锥体头部厚度相对较薄，抗冲刷时间很短，容易被磨穿。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管及其安装方法，以达到高温高压高速冲刷环境下，长周期可靠测量蒸汽温度的目的。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管，主要用来测量锅炉蒸汽管道内高速流动的高温高压蒸汽的温度，其特征是，包括圆锥形头部、圆柱形中间段和底座，以上三部分由一根同材质的实心特种圆钢柱加工而成，所述圆锥形头部与圆柱形中间段连接，所述圆柱形中间段与底座连接，所述圆锥形头部、圆柱形中间段和底座材质相同；所述热电偶外套管的内部设置有安装孔，用于安装热电偶内芯，所述安装孔依次贯穿底座和圆柱形中间段并延伸至圆锥形头部内，所述圆柱形中间段连接底座的一端沿外壁面设置有“V”形楔槽。

进一步的，所述圆柱形中间段的外径与需要测温的锅炉蒸汽管道开设的测量孔孔径相匹配，使热电偶外套管刚好插入。

进一步的，所述圆柱形中间段的长度刚好与蒸汽管道的测量孔处管壁厚度一致，圆锥形头部正好露出蒸汽管道的内壁。

进一步的，所述圆锥形头部的锥度大约为3°，插入深度刚好满足相关工业标准规范的要求。

进一步的，所述“V”形楔槽的深度为圆柱形中间段外径的1/4~1/3，且“V”形楔槽沿圆柱形中间段的外壁面长度为其1/4~1/3，并且“V”形楔槽分2~3段布置在圆柱形中间段的圆周方向。

进一步的，所述底座与热电偶内芯的安装底座通过螺钉可拆卸式相连。

所述的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管的安装方法，其特征是，过程如下：将蒸汽管道的测量孔的外边缘打磨一圈坡口，将热电偶外套管插入蒸汽管道的测量孔内，使坡口与“V”形楔槽对接，进行焊接，“V”形楔槽焊满后，再沿坡口做一圈堆焊，热电偶外套管便安装在蒸汽管道的测量孔内。

进一步的，所述热电偶外套管的材质、安装处蒸汽管道的材质以及焊接所用的焊材的材质均相同。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1. 圆锥形头部、圆柱形中间段、底座三部分由一根同材质的实心特种圆钢柱加工而成，保证了热电偶外套管的强度。

2. 热电偶外套管的材质、安装处蒸汽管道的材质以及焊接所用的焊材的材质均为同一材质，可以保证热电偶外套管和过热蒸汽管道的振动频率一致，进而防止焊接处因材质不同而发生开裂。

3. “V”形楔槽的设计使得焊接面足够多，可以保证足够的焊接强度，又不至穿透至热电偶外套管中部安装热电偶内芯的安装孔，损伤热电偶外套管本身的刚性。

4. 圆柱形中间段的外径与过热蒸汽管道上预先开好的测量孔的内径基本一致，可以保证热电偶外套管刚好插入，中间几乎没有空隙，减少了热电偶外套管的振动幅度。

5. 圆柱形中间段的长度刚好与蒸汽管道测量孔处的管壁厚度一致，使圆锥形头部正好露出蒸汽管道的内壁，蒸汽通过圆锥形头部时，其冲刷力可以得到最大限度的消减。

6.将现有头部三角形棱锥体结构改为锥度大约为3°的圆锥体，且插入深度正好满足相关工业标准规范要求的深度，既消减了高温高压高速流动的蒸汽的冲刷，又最大限度的保证其厚度，延长了磨损寿命。

本发明结构设计简单、合理，针对振动频率不一致、冲刷变薄导致断裂的问题，采取了加粗、圆棱改圆锥、底座焊接改斜坡、满插、增大头部厚度等技术手段，具有耐高温高压、抗振、抗冲刷、长周期运行的特点，提高了高温高压高速流动的蒸汽温度测量的可靠性。

附图说明

图1是现有热电偶测温外套管的结构示意图。

图2是本发明实施例中改进后的热电偶测温外套管的结构示意图。

图中：圆锥形头部1、圆柱形中间段2、底座3、安装孔4、“V”形楔槽5、蒸汽管道6、坡口7。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图2，本实施例中，一种高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管，包括圆锥形头部1、圆柱形中间段2和底座3，以上三部分由一根同材质的实心特种圆钢柱加工而成，圆锥形头部1与圆柱形中间段2连接，圆柱形中间段2与底座3连接，圆锥形头部1、圆柱形中间段2和底座3材质相同；热电偶外套管的内部设置有安装孔4，用于安装热电偶内芯，安装孔4依次贯穿底座3和圆柱形中间段2并延伸至圆锥形头部1内，圆柱形中间段2连接底座3的一端沿外壁面设置有“V”形楔槽5。

本实施例中，圆柱形中间段2的外径与需要测温的锅炉蒸汽管道6开设的测量孔孔径相匹配，使热电偶外套管刚好插入。圆柱形中间段2的长度刚好与蒸汽管道6的测量孔处管壁厚度一致，圆锥形头部1正好露出蒸汽管道6的内壁。

本实施例中，圆锥形头部1的锥度大约为3°，插入深度刚好满足相关工业标准规范的要求。“V”形楔槽5的深度为圆柱形中间段2外径的1/4~1/3，且“V”形楔槽5沿圆柱形中间段2的外壁面长度为其1/4~1/3，并且“V”形楔槽5分2~3段布置在圆柱形中间段2的圆周方向。

本实施例中，底座3与热电偶内芯的安装底座通过螺钉可拆卸式相连。

安装方法如下：将蒸汽管道6的测量孔的外边缘打磨一圈约15°的坡口7，将热电偶外套管插入蒸汽管道6的测量孔内，使坡口7与“V”形楔槽5对接，进行焊接，“V”形楔槽5焊满后，再沿坡口7做一圈堆焊，热电偶外套管便安装在蒸汽管道6的测量孔内。热电偶外套管的材质、安装处蒸汽管道6的材质以及焊接所用的焊材的材质均相同。

本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管，其特征是，包括圆锥形头部（1）、圆柱形中间段（2）和底座（3），所述圆锥形头部（1）与圆柱形中间段（2）连接，所述圆柱形中间段（2）与底座（3）连接，所述圆锥形头部（1）、圆柱形中间段（2）和底座（3）材质相同；所述热电偶外套管的内部设置有安装孔（4），用于安装热电偶内芯，所述安装孔（4）依次贯穿底座（3）和圆柱形中间段（2）并延伸至圆锥形头部（1）内，所述圆柱形中间段（2）连接底座（3）的一端沿外壁面设置有“V”形楔槽（5）。

2.根据权利要求1所述的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管，其特征是，所述圆柱形中间段（2）的外径与需要测温的锅炉蒸汽管道（6）开设的测量孔孔径相匹配。

3.根据权利要求2所述的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管，其特征是，所述圆柱形中间段（2）的长度与蒸汽管道（6）的测量孔处管壁厚度一致。

4.根据权利要求1所述的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管，其特征是，所述圆锥形头部（1）的锥度为3°。

5.根据权利要求1所述的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管，其特征是，所述“V”形楔槽（5）的深度为圆柱形中间段（2）外径的1/4~1/3，且“V”形楔槽（5）沿圆柱形中间段（2）的外壁面长度为其1/4~1/3，并且“V”形楔槽（5）分2~3段布置在圆柱形中间段（2）的圆周方向。

6.根据权利要求1所述的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管，其特征是，所述底座（3）与热电偶内芯的安装底座通过螺钉可拆卸式相连。

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管的安装方法，其特征是，过程如下：将蒸汽管道（6）的测量孔的外边缘打磨一圈坡口（7），将热电偶外套管插入蒸汽管道（6）的测量孔内，使坡口（7）与“V”形楔槽（5）对接，进行焊接，“V”形楔槽（5）焊满后，再沿坡口（7）做一圈堆焊，热电偶外套管便安装在蒸汽管道（6）的测量孔内。

8.根据权利要求7所述的高温高压抗振抗冲刷热电偶外套管的安装方法，其特征是，所述热电偶外套管的材质、安装处蒸汽管道（6）的材质以及焊接所用的焊材的材质均相同。

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