CN111413243A - 一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法和检测仪 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法及检测仪，其中方法为：将氧化皮检测仪的探头对准锅炉管的弯管起弯点处，沿弯管的外弧面的中心线移动至弯管的终点处，在移动的过程中，所述氧化皮检测仪每间隔预设时间后检测一次当前时刻所述弯管内的氧化皮的单位质量当量，所述氧化皮检测仪对所述单位质量当量进行求和运算，得到锅炉内堆积氧化皮的总质量当量。与现有的根据瞬时最大测试值估算锅炉管内氧化皮的总量相比，该智能定量检测方法可实现氧化皮检测仪对整个锅炉管的弯管段中堆积的氧化皮检测数据求和，并直接得到氧化皮的总量，实现智能检测，提高了锅炉管内堆积氧化皮检测的定量精度，简化了检测工作程序，提高了检测效率。

Description

一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法和检测仪

本申请要求于2019年01月04日提交中国专利局、申请号为201910008529.0、发明名称为“一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法和检测仪”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，特别涉及一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法。本发明还涉及一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测仪。

背景技术

当前火力发电锅炉向高参数的超临界和超超临界锅炉发展，较高的温度和压力使锅炉高温受热面管子内部的高温蒸汽氧化现象成为必然，且蒸汽氧化生成的氧化皮在一定条件下会剥落并堆积在“U”型弯管内，堵塞弯管，严重威胁火力发电机组安全运行。

为解决这一问题，就要及时检测锅炉管子内部堆积氧化皮的数量。在管子内部堆积氧化皮达到影响锅炉运行安全的量时，则应割管并清理管内堆积的氧化皮。通常的锅炉高温受热面弯管数量在3000个至6000个，要在较短的时间内完成大量的弯管检测，就需要采用快速的检测方法，于是电、磁等快速的检测方法得到普遍应用，如磁敏检测仪器和涡流检测仪器等。但是，当前的氧化皮检测仪，只能检测锅炉管内最大瞬时测试值，锅炉弯管内堆积氧化皮的总量只能人为根据最大瞬时测试值进行估测，往往与真实值偏差很大。

综上所述，如何提高锅炉管内堆积氧化皮的定量检测精度并实现智能检测，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，以提高锅炉管内堆积氧化皮的定量检测精度和便捷性。

本发明还涉及一种基于该锅炉管内堆积氧化皮的定量检测方法的智能检测仪，以提高锅炉管内堆积氧化皮的定量检测精度。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，将氧化皮检测仪的探头对准锅炉管的弯管起弯点的下表面，沿所述弯管的外弧面的中心线移动至所述弯管的终点，在移动的过程中，所述氧化皮检测仪每间隔预设时间后检测一次当前时刻所述弯管段内的氧化皮的单位质量当量，所述氧化皮检测仪对所述单位质量当量进行求和运算，得到锅炉内堆积氧化皮的总质量当量。

优选地，在上述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法中，在所述弯管检测开始前，还包括采用所述氧化皮检测仪检测无氧化皮堆积的直管段所对应的管壁影响值，在进行弯管段检测时，先将每个所述单位质量当量减去管壁影响值，再进行求和运算。

优选地，在上述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法中，所述管壁影响值的具体检测方法为：在距离所述弯管起点150mm以外的直管段上测试多个点位的管壁金属单位质量当量值，对所述管壁金属单位质量当量值求平均值后作为所述管壁影响值。

优选地，在上述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法中，对所述单位质量当量进行求和运算的求和算式为：

其中，M为总质量当量，单位为g；

m_i为单位质量当量，单位为g/mm；

v_i为检测时当前时刻探头的移动速度，单位为mm/s；

Δt为相邻两次检测间隔的预设时间，单位为s；

m₀为管壁对单位质量当量的管壁影响值，单位为g/mm。

优选地，在上述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法中，所述单位质量当量根据所述设定的试验，由所述氧化皮检测仪的仪器显示值换算得到，所述单位质量当量与所述仪器显示值之间的对应关系的获取方法为：选取试验管子和试验用氧化皮，将已知质量的所述试验用氧化皮放入所述试验管子中，通过所述氧化皮检测仪测定所述试验管子中的试验用氧化皮的单位质量当量和仪器显示值的关系，测定若干组不同质量的试验用氧化皮的单位质量当量，做出仪器显示值与单位质量当量对应关系图表或对应数据，将所述对应关系图表或对应数据输入到所述氧化皮检测仪中。

优选地，在上述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法中，所述试验管子与待检测锅炉管的规格和材质相同，所述试验用氧化皮从与待测锅炉管属于同一型号的锅炉管或同一锅炉中获取。

优选地，在上述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法中，所述氧化皮检测仪的探头的移动速度不大于100mm/s。

优选地，在上述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法中，相邻两次检测间隔的预设时间为0.005s～0.02s。

优选地，在上述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法中，在检测开始前和在检测过程中，将所述探头远离铁磁性物质，将氧化皮检测仪的仪器显示值调节为零。

本发明还提供了一种锅炉管内堆积氧化皮的检测仪，包括：

探头，检测锅炉管内氧化皮的电磁信息，得到仪器显示值；

速度检测模块，设置于所述探头上，用于检测所述探头的移动速度；

存储模块，用于存储仪器显示值与单位质量当量的对应关系图表或对应数据；

运算模块，与所述速度检测模块、所述存储模块和所述探头连接，用于对检测到的氧化皮的仪器显示值进行换算得到单位质量当量，并对单位质量当量进行求和运算，得到氧化皮的总质量当量；

显示模块，用于显示所述仪器显示值、单位质量当量、检测时间和所述总质量当量等信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法为：将氧化皮检测仪的探头对准锅炉管的弯管起弧点处，沿弯管的外弧面的中心线移动至弯管的终点，在移动的过程中，氧化皮检测仪每间隔预设时间后检测一次当前时刻弯管段内的氧化皮的单位质量当量，氧化皮检测仪对单位质量当量进行求和运算，得到锅炉内堆积氧化皮的总质量当量。该智能定量检测方法与现有的根据瞬时最大测试值估算锅炉管内氧化皮的总量相比，该检测方法可实现氧化皮检测仪对整个锅炉管的弯管中堆积的氧化皮检测数据求和，并直接得到氧化皮的总量，实现智能检测，提高了锅炉管内堆积氧化皮检测的定量精度，简化了检测工作程序，提高了检测效率。

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一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法的原理示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供了一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，提高了锅炉管内堆积氧化皮的定量检测精度。

本发明还提供了一种基于该锅炉管内堆积氧化皮的定量检测方法的智能检测仪，提高了锅炉管内堆积氧化皮的定量检测精度和锅炉管内堆积氧化皮的便捷性。

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。

请参考图1，本发明实施例提供了一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，具体为：将氧化皮检测仪的探头2对准锅炉管1的弯管起弯点处，沿弯管的外弧面的中心线移动至弯管的终点，优选地，探头2从弯管起弧点之前的一段管段开始移动，到弯管的终点后再向后移动一段距离，完成一个锅炉管1的检测。在移动的过程中，氧化皮检测仪每间隔预设时间后检测一次当前时刻弯管段内的氧化皮3的单位质量当量，检测仪对单位质量当量进行求和运算，得到锅炉内堆积氧化皮3的总质量当量。

该智能定量检测方法与现有的根据瞬时最大测试值估算锅炉管内氧化皮3总量的方法相比，氧化皮检测仪能够对整个锅炉管1的弯管中堆积的氧化皮3进行检测求和，并直接得到氧化皮3的总量，提高了锅炉管1内堆积氧化皮3的定量检测精度，简化了检测工作，提高了检测效率。

进一步地，在本实施例中，在弯管段检测开始前，还包括将氧化皮检测仪的探头2对准锅炉管1的无氧化皮堆积的直管段，氧化皮检测仪检测管壁所对应的管壁影响值，在进行弯管段检测时，先将每个单位质量当量减去管壁影响值，再进行求和运算。由于氧化皮检测仪检测到的电磁信号中包含管壁所产生的电磁信号，因此，需要单独检测管壁所对应的单位质量当量，即管壁影响值，再用检测的管壁和氧化皮3共同的单位质量当量减去管壁影响值，即为氧化皮3本身的单位质量当量。从而使得到的结果更加准确。

具体地，管壁影响值的具体检测方法为：在距离弯管起弧点150mm以外的直管段上测试多个点位的管壁金属单位质量当量值，对管壁金属单位质量当量值求平均值后作为管壁影响值。更优选地，在距离弯管起弧点200mm以上的直管段上选取3～5个点位进行测试，各个点位之间的距离为100mm～200mm，只要该管段内没有堆积氧化皮3即可。

在本实施例中，对单位质量当量进行求和运算的求和算式为：

其中，M为检测到锅炉管1内堆积的氧化皮3的总质量当量，单位为g；

m_i为单位质量当量，即在检测时与当前时刻氧化皮检测仪所采集的测试值所对应的单位质量当量数据，单位为g/mm；

v_i为检测时当前时刻探头2的移动速度，单位为mm/s；

Δt为相邻两次检测间隔的预设时间，单位为s；

m₀为管壁对单位质量当量的管壁影响值，单位为g/mm。

通过该求和公式能够计算得到锅炉管1内堆积的氧化皮3的总量。检测时，当m_i＞m₀时，说明锅炉管1中有氧化皮3，此时进行数据采集并处理数据。

在本实施例中，单位质量当量与氧化皮检测仪的仪器显示值的关系通过试验测试得到，单位质量当量与仪器显示值之间的对应关系的获取方法为：选取试验管子和试验用氧化皮，将已知质量的试验用氧化皮放入试验管子中，通过氧化皮检测仪测定试验管子中的试验用氧化皮，得到仪器显示值，该仪器显示值为电磁信息，测定若干组不同质量的试验用氧化皮的单位质量当量，得到不同的仪器显示值，做出仪器显示值与单位质量当量对应关系图表或对应数据，将该对应关系图表或对应数据输入到氧化皮检测仪中，则在实际检测的过程中，氧化皮检测仪检测的仪器显示值根据该对应关系图表或对应数据换算成单位质量当量。

作为优化，试验管子与待检测工程中锅炉管的规格和材质相同，试验用氧化皮从与待测工程中锅炉管属于同一型号的锅炉管或同一型号锅炉的类似管子中获取。如此，能够使得到的单位质量当量与仪器显示值之间的对应关系更加接近实际检测工程中的锅炉管的对应关系，最终提高氧化皮的检测精度。

在本实施例中，氧化皮检测仪的探头2的移动速度不大于100mm/s。即探头2移动速度越小，检测精度越高，但检测工作效率越低；移动速度越大，检测精度越低，但检测工作效率高。应根据氧化皮检测仪的运算能力和实际检测工作需要设定移动速度。而当移动速度不大于100mm/s时，既能保证检测精度，又能保证检测工作效率。更进一步地，氧化皮检测仪的探头2的移动速度应尽可能保持匀速。

在本实施例中，相邻两次检测间隔的预设时间为0.005s～0.02s。更优选为0.01s，间隔的预设时间越小，则检测精度越高，但氧化皮检测仪的运算量越大，检测工作效率越低；而间隔的预设时间越大，则检测精度越低，但氧化皮检测仪运算量越小，检测工作效率越高。应根据氧化皮检测仪的运算能力和实际检测工作需要设定检测数据的时间间隔，而本实施例中的时间间隔范围既能保证检测精度，又能保证检测效率。

为了进一步提高检测的精度，在本实施例中，在检测开始前和在检测过程中，对氧化皮检测仪的稳定性和可靠性进行标定或校验，具体地，将探头2远离铁磁性物质，将氧化皮检测仪的仪器显示值调节为零。

检测过程中，应经常观察探头2探测面的清洁情况。发现有异物粘连，应及时清理，并对前面检测过，检测结果可能受影响的管子重新检测。

以下面几个实施例为例进行说明：

实施例一：

检测锅炉的高温过热器管子，该锅炉为超临界参数为：末级过热器出口温度为571℃，蒸汽压力为25.4MPa，累计运行时间72876.5h；过热器管子规格为Ф50×8mm，所用奥氏体钢牌号为SA213-TP347H。氧化皮检测仪相邻两次采集记录测试值间隔的预设时间Δt设定为0.01s。针对该检测项目，选定试验管子和试验用氧化皮，试验测定管内氧化皮的单位质量当量，做仪器显示值与单位质量当量之间的对应关系图表或对应关系数据，并将相关数据或图表输入氧化皮检测仪中。探头2的移动速度不大于100mm/s。

设定好参数后，开始检测之前，先标定氧化皮检测仪的零值；

再测量管壁金属对应的单位质量当量，即管壁影响值。可在距离弯管起弯点约400mm处或以外的直管段测试管壁金属的单位质量当量值，测试完毕，将其输入氧化皮检测仪中；

最后，将探头2放在被测量的锅炉管1的弯管段下方测量的起始点，探头2检测面沿弯管段下弧面的中心线移动至终点，完成一个管子需要测量部位的测试，保持探头2的起始点和终点大致定在距离弯管段起弯点约200mm处，氧化皮检测仪会自动显示出管内氧化皮的总质量当量值。

实施例二：

检测锅炉的高温过热器管子，该锅炉为超超临界参数，过热器出口温度为605℃，蒸汽压力为28.0MPa，累计运行时间43625.7h；过热器管子规格为Ф41.3×7mm，所用奥氏体钢牌号为Super304HSB。其它参数设定和步骤同实施例一。

实施例三：

检测锅炉的末级再热器管子，该锅炉为超超临界参数，末级再热器出口温度为603℃，压力为5.94MPa，累计运行时间86736.5h；再热器管子规格为Ф57×4mm，所用奥氏体钢牌号为HR3C。其它参数设定和步骤同实施例一。

基于以上任一实施例所描述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，本发明实施例还提供了一种锅炉管内堆积氧化皮的智能检测仪，包括探头2、速度检测模块、存储模块、运算模块和显示模块；其中，探头2采用现有的电、磁检测探头，如磁敏检测仪器和涡流检测仪器等，其结构和工作原理已经很成熟，在此不再介绍；探头2用于检测锅炉管1内氧化皮3的电磁信息，得到仪器显示值；速度检测模块设置于探头2上，用于检测探头2的移动速度；存储模块用于存储仪器显示值与单位质量当量的对应关系图表或对应数据以及其他相关信息；运算模块与速度检测模块、存储模块和探头2连接，用于对检测到的氧化皮3的仪器显示值进行换算得到单位质量当量，并对单位质量当量进行求和运算，得到氧化皮3的总质量当量；显示模块用于显示仪器显示值、探头移动速度、检测时间和总质量当量等信息。

采用该智能定量检测方法和检测仪检测锅炉管1内堆积氧化皮3，可以自动完成智能定量。该方法操作简单、快捷，检测时可避免检测定量受人为因素的形象和人工估测定量的过大偏差。

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 (10)

1.一种锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，将氧化皮检测仪的探头对准锅炉管的弯管起弯点处，沿所述弯管的外弧面的中心线移动至所述弯管的终点，在移动的过程中，所述氧化皮检测仪每间隔预设时间后检测一次当前时刻所述弯管内的氧化皮的单位质量当量，所述氧化皮检测仪对所述单位质量当量进行求和运算，得到锅炉内堆积氧化皮的总质量当量。

2.根据权利要求1所述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，在所述弯管检测开始前，还包括采用所述氧化皮检测仪检测无氧化皮堆积的直管段所对应的管壁影响值，在进行弯管段检测时，先将每个所述单位质量当量减去管壁影响值，再进行求和运算。

3.根据权利要求2所述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，所述管壁影响值的具体检测方法为：在距离所述弯管起弯点150mm以外的直管段上测试多个点位的管壁金属单位质量当量值，对所述管壁金属单位质量当量值求平均值后作为所述管壁影响值。

4.根据权利要求1所述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，对所述单位质量当量进行求和运算的求和算式为：

其中，M为总质量当量，单位为g；

m_i为单位质量当量，单位为g/mm；

v_i为检测时当前时刻探头的移动速度，单位为mm/s；

Δt为相邻两次检测间隔的预设时间，单位为s；

m₀为管壁对单位质量当量的管壁影响值，单位为g/mm。

5.根据权利要求1所述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，所述单位质量当量由所述氧化皮检测仪的仪器显示值换算得到，所述单位质量当量与所述仪器显示值之间的对应关系的获取方法为：选取试验管子和试验用氧化皮，将已知质量的所述试验用氧化皮放入所述试验管子中，通过所述氧化皮检测仪测定所述试验管子中的试验用氧化皮的单位质量当量和仪器显示值的关系，测定若干组不同质量的试验用氧化皮的单位质量当量，做出仪器显示值与单位质量当量对应关系图表或对应数据，将所述对应关系图表或对应数据输入到所述氧化皮检测仪中。

6.根据权利要求5所述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，所述试验管子与待检测锅炉管的规格和材质相同或相近，所述试验用氧化皮从与待测锅炉管或同一炉型的类似的锅炉管中获取。

7.根据权利要求1所述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，所述氧化皮检测仪的探头的移动速度不大于100mm/s。

8.根据权利要求1所述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，相邻两次检测间隔的预设时间为0.005s～0.02s。

9.根据权利要求1所述的锅炉管内堆积氧化皮的智能定量检测方法，其特征在于，在检测开始前和在检测过程中，将所述探头远离铁磁性物质，将氧化皮检测仪的仪器显示值调节为零。

10.一种锅炉管内堆积氧化皮的检测仪，其特征在于，包括：

探头，检测锅炉管内氧化皮的电磁信息，得到仪器显示值；

速度检测模块，设置于所述探头上，用于检测所述探头的移动速度；

存储模块，用于存储仪器显示值与单位质量当量的对应关系图表或对应数据；

运算模块，与所述速度检测模块、所述存储模块和所述探头连接，用于对检测到的氧化皮的仪器显示值进行换算得到单位质量当量，并对单位质量当量进行求和运算，得到氧化皮的总质量当量；

显示模块，用于显示所述仪器显示值、单位质量当量、检测时间和所述总质量当量等信息。

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