CN209745536U - 一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及材料高温蒸汽氧化分析测试领域，具体为一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，其中高温循环试验组件包括样品室，样品室呈竖直放置，内部竖直固定被测管样，外周依次包覆加热元件、保温层和外壳；样品室两端设有封闭的高温玻璃视窗，在被测管样下端和上端分别与同侧的高温玻璃视窗之间布置有入口风管和出口风管；光学检测组件包括照明光源和光场摄像机；气氛调节组件包括气流量调节阀、气瓶组、转换电磁阀组、新风风机和循环风机，入口风管输入端和出口风管输出端经气流量调节阀和循环风机连接形成循环回路；控制组件分别与加热元件、气流量调节阀、转换电磁阀组、新风风机和循环风机控制端连接，与光场摄像机输出端连接。

Description

一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置

技术领域

本实用新型涉及材料高温蒸汽氧化分析测试领域，具体为一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置。

背景技术

过热器和再热器氧化皮脱落是影响当前热力发电机组稳定运行的主要原因之一，不仅可能造成堵塞问题，甚至造成爆管事故。同时，由于蒸汽中携带的氧化皮颗粒对汽室部件冲刷而引起喷嘴、叶片、叶轮隔板等异常磨损，给机组安全运行带来巨大隐患。

目前，过热器和再热器氧化皮的测试主要是通过对电厂检修过程中所保留的管样和氧化皮样品进行检测，分析其成分、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，氧化皮垢量通过压管法或者化学清洗法测试。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。因而，不同金属材料高温氧化皮形成与剥落过程定量分析方法研究对电厂实际运行具有重要的指导意义。

目前研究表明，影响过热器、再热器以及主汽调门等氧化皮剥落的主要因素主要有：①氧化皮厚度；②合金热膨胀系数；③蒸汽湿度；④锅炉启、停方式和频率；⑤蒸汽温度或金属壁温。而蒸汽含氧量对氧化皮剥落是否存在影响也是目前关注的焦点问题之一。现有氧化皮脱落过程研究中，现场管样分析难以获得真实、连续的各项影响因素参数。而常规高压釜模拟实验不具备模拟动态、过热蒸汽的条件，难以提供可靠的分析数据。因而急需设计一种满足定量考查各氧化皮剥落程度的动态模拟测试装置。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，模拟全面，操作方便，能够对脱落程度进行定量分析和判断提供测试支持。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，其特征在于，包括高温循环试验组件、光学检测组件、气氛调节组件和控制组件；

所述高温循环试验组件包括样品室、加热元件、保温层、外壳、高温玻璃视窗、入口风管和出口风管；所述的样品室呈竖直放置，内部竖直固定被测管样，外周依次包覆有加热元件、保温层和外壳；所述的样品室两端设置有封闭的高温玻璃视窗，在被测管样的下端和上端分别与同侧的高温玻璃视窗之间布置有入口风管和出口风管；

所述的光学检测组件包括照明光源和光场摄像机，分别设置在样品室外部两端，用于拍摄被测管样管壁内图像；

所述的气氛调节组件包括气流量调节阀、气瓶组、转换电磁阀组、新风风机和循环风机，入口风管的输入端和出口风管输出端经气流量调节阀和循环风机连接形成循环回路；气瓶组的输出端经转换电磁阀组与入口风管的输入端连接；新风风机设置在转换电磁阀组输出端与入口风管之间；

所述的控制组件分别与加热元件、气流量调节阀、转换电磁阀组、新风风机和循环风机的控制端连接，与光场摄像机的输出端连接。

优选的，所述样品室的上端外部设置光场摄像机，下端外部设置照明光源和；样品室的下端内部设置有透明滑板，透明滑板呈板状倾斜设置或呈锥形与被测管样同轴设置。

优选的，出口风管的输出端通过排气调节门连接排气管。

优选的，入口风管和出口风管分别呈环形管路沿上下端内壁设置。

优选的，所述的控制组件包括可调温控电源、温度传感器、压力传感器、流量传感器，可编程控制器和上位机；

可调温控电源的输出端连接加热元件，输入端连接可编程控制器，温度传感器设置在样品室内；

压力传感器和流量传感器分别设置在入口风管的输入端；

可编程控制器的输出端分别连接转换电磁阀组、新风风机和循环风机；输入端分别连接温度传感器、压力传感器和流量传感器；可编程控制器和上位机交互连接，光场摄像机的输出端连接上位机的输入端。

优选的，所述的气瓶组至少包括氮气气瓶、氢气气瓶和氧气气瓶，每个气瓶的输出端分别对应连接转换电磁阀组的一个输入端。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型能够利用风机配合阀门实时调节高温气体流量，同时接入氮气、氢气等作为载荷气体，调节气氛中的氧含量，模拟混合气氛下高温金属氧化问题，实现氧含量对于氧化膜生长的数据采集；可实现过热器和再热器氧化皮脱落动态过程模拟，实验具有参数控制准确、模拟持久连续，过程记录可视等特点。可通过风机流量调节实现对过热器和再热器氧化皮吹扫过程的动态模拟。

附图说明

图1为本实用新型一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置的结构示意图。

图中，1为样品室，2为加热元件，3为保温层，4为样品室外壳，5为高温玻璃视窗，6为入口风管，7为出口风管，8为排气调节门，9为排气管，10为气流量调节阀，11为可调温控电源，12为照明光源，13为光场摄像机，14为气瓶组，15为转换电磁阀组、16为新风风机、17为循环风机，18为温度传感器，19为压力传感器，20为流量传感器，21为可编程控制器，22为上位机，23为透明滑板，24为被测样品。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

本实用新型一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，包括高温循环试验组件、光学检测组件、气氛调节组件和控制组件；被测管样24放置在所述的高温循环试验组件内；所述的光学检测组件安装在所述的在高温循环试验组件外部两端，用于检测被测管样24内表面形貌的变化；所述的气氛调节组件通过管路与所述的高温循环试验组件内部连接；所述的控制组件分别与高温循环试验组件、光学检测组件和气氛调节组件相连接，并调节各组件的参数。

其中，如图1所示，高温循环试验组件包括样品室1、加热元件2、保温层3、外壳4、高温玻璃视窗5、入口风管6和出口风管7；所述的样品室1内部放置被测管样24，外周依次包覆有加热元件2、保温层3和外壳4；所述的样品室1两端采用所述的高温玻璃视窗5封闭，在被测管样24的下端和上端分别与同侧的高温玻璃视窗5之间分别布置有入口风管6和出口风管7，出口风管7的输出端通过排气调节门8连接排气管9；

所述的光学检测组件包括照明光源12和光场摄像机13。

所述的气氛调节组件包括气瓶组14、以及与所述气瓶相连接的转换电磁阀组15、新风风机16、气流量调节阀10和循环风机17；所述的循环风机17分别与入口风管6、出口风管7相连形成循环回路，循环回路上设置有气流量调节阀10；所述的循环风机17出口与入口风管6之间设有与新风风机16连接的管路和阀门；入口风管6和出口风管7分别呈环形管路沿上下端内壁设置。

所述样品室1的下端设置有透明滑板23，透明滑板23呈板状倾斜设置用于使脱落的氧化皮滑落至样品室1的边缘，避免对照明光源12的影响；透明滑板23可设置为锥形，环形的入口风管6套设在锥形的透明滑板23上，透明滑板23底部和环形的入口风管6呈间隙设置。

所述的控制组件包括温度传感器18、压力传感器19、流量传感器20，可编程控制器21和上位机22；所述的可编程控制器21分别与可调温控电源11、电磁阀组15、新风风机16、循环风机17和上位机22相连；所述的光场摄像机13采集的图像信号传输至上位机22。加热元件2与可调温控电源11相连。

可编程控制器21的输出端分别连接转换电磁阀组15、新风风机16和循环风机17；输入端分别连接温度传感器18、压力传感器19和流量传感器20；

可调温控电源11的输出端连接加热元件2，输入端连接可编程控制器21，温度传感器18设置在样品室1内；可编程控制器21能够通过PID控制，或者是设定温度，或其他常规控制方法，通过可调温控电源11对加热元件2进行温度控制；

压力传感器19和流量传感器20分别设置在入口风管6的输入端，可编程控制器21能够通过PID控制，或者是设定的压力，或其他常规控制方法，通过电磁阀组15对气瓶组14释放的气体进行压力控制；

可编程控制器21能够通过PID控制，或者是设定的流量，或其他常规控制方法，控制新风风机16或循环风机17的转速，对气体流量进行流量控制；可编程控制器21和上位机22交互连接，光场摄像机13的输出端连接上位机22的输入端，传输拍摄采集的图像。

本实用新型的氧化模拟是这样实现的：将要模拟的过热器或再热器管件制作为长度合适(30～60cm)的被测管样24，放入样品室1中，两端用高温玻璃视窗5密封后与气氛调节系统相连，完成如图组装之后。利用上位机22调节转换电磁阀组15，依次打开新风风机16，排气调节门8。再充入N₂除O₂，随后调节气氛中N₂/O₂/H₂组分。待气氛稳定后，依次关闭排气调节门8，新风机出口阀门。打开循环管路气流量调节阀10，开启循环风机17，开启可调温控电源11使加热元件2进行升温，同时开启照明光源12，光场摄像机13，开始实验过程录像，进行过热器再热器氧化皮脱落动态模拟实验，并记录实验数据。

本领域技术人员在考虑说明书及实践的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、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。

Claims (6)

1.一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，其特征在于，包括高温循环试验组件、光学检测组件、气氛调节组件和控制组件；

所述高温循环试验组件包括样品室(1)、加热元件(2)、保温层(3)、外壳(4)、高温玻璃视窗(5)、入口风管(6)和出口风管(7)；所述的样品室(1)呈竖直放置，内部竖直固定被测管样(24)，外周依次包覆有加热元件(2)、保温层(3)和外壳(4)；所述的样品室(1)两端设置有封闭的高温玻璃视窗(5)，在被测管样(24)的下端和上端分别与同侧的高温玻璃视窗(5)之间布置有入口风管(6)和出口风管(7)；

所述的光学检测组件包括照明光源(12)和光场摄像机(13)，分别设置在样品室(1)外部两端，用于拍摄被测管样(24)管壁内图像；

所述的气氛调节组件包括气流量调节阀(10)、气瓶组(14)、转换电磁阀组(15)、新风风机(16)和循环风机(17)，入口风管(6)的输入端和出口风管(7)输出端经气流量调节阀(10)和循环风机(17)连接形成循环回路；气瓶组(14)的输出端经转换电磁阀组(15)与入口风管(6)的输入端连接；新风风机(16)设置在转换电磁阀组(15)输出端与入口风管(6)之间；

所述的控制组件分别与加热元件(2)、气流量调节阀(10)、转换电磁阀组(15)、新风风机(16)和循环风机(17)的控制端连接，与光场摄像机(13)的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，其特征在于，所述样品室(1)的上端外部设置光场摄像机(13)，下端外部设置照明光源(12)和；样品室(1)的下端内部设置有透明滑板(23)，透明滑板(23)呈板状倾斜设置或呈锥形与被测管样(24)同轴设置。

3.根据权利要求1所述的一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，其特征在于，出口风管(7)的输出端通过排气调节门(8)连接排气管(9)。

4.根据权利要求1所述的一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，其特征在于，入口风管(6)和出口风管(7)分别呈环形管路沿上下端内壁设置。

5.根据权利要求1所述的一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，其特征在于，所述的控制组件包括可调温控电源(11)、温度传感器(18)、压力传感器(19)、流量传感器(20)，可编程控制器(21)和上位机(22)；

可调温控电源(11)的输出端连接加热元件(2)，输入端连接可编程控制器(21)，温度传感器(18)设置在样品室(1)内；

压力传感器(19)和流量传感器(20)分别设置在入口风管(6)的输入端；

可编程控制器(21)的输出端分别连接转换电磁阀组(15)、新风风机(16)和循环风机(17)；输入端分别连接温度传感器(18)、压力传感器(19)和流量传感器(20)；可编程控制器(21)和上位机(22)交互连接，光场摄像机(13)的输出端连接上位机(22)的输入端。

6.根据权利要求1所述的一种过热器再热器氧化皮脱落动态模拟测试装置，其特征在于，所述的气瓶组(14)至少包括氮气气瓶、氢气气瓶和氧气气瓶，每个气瓶的输出端分别对应连接转换电磁阀组(15)的一个输入端。