專利名稱：超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置及預警方法
技術領域：
本發(fā)明用于火力發(fā)電廠鍋爐高溫受熱面內的氧化皮堵塞的預警，尤其涉及超臨界 鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置及方法。
背景技術：
隨著經濟持續(xù)，快速地發(fā)展，電力需求旺盛，電力工業(yè)得到了快速的發(fā)展?；鹆Πl(fā) 電機組逐步向大容量，高參數方向發(fā)展，但鍋爐爆管已成為電廠可靠性降低的首要原因，尤 其是超臨界鍋爐高溫受熱面內壁氧化皮在一定條件下會產生剝落而堵塞受熱面管道，導致 鍋爐受熱面發(fā)生短期過熱而爆管。早在上世紀50年代末，國外研究機構就發(fā)現鍋爐過熱器 和再熱器的氧化皮剝落會引起過熱器和再熱器管的堵塞和汽輪機主汽門卡澀以及固體顆 粒侵蝕的問題。美國Edison公司在1965年調查了 248臺機組，發(fā)現214臺存在這一問題 (占85% )，其中較嚴重的有135臺。據統計，其鍋爐在投入運行若干時間后不同程度地出 現了受熱面管內氧化皮剝落堵管引起超溫爆管事故。僅僅廣東省2008 2009年600MW以 上超(超)臨界火力發(fā)電機組出現因氧化皮堵塞爆管事故就高達38次，所造成的經濟損失 超過2. 5億元以上。這些事故均發(fā)生在鍋爐高溫過熱器或再熱器段。多個電廠爆管事故頻 繁發(fā)生，已造成各大超(超)臨界發(fā)電廠高度緊張，也引起電廠高度關注。超臨界鍋爐高溫管屏的管道數目極多，管道布置的也很復雜。到目前為止還沒有 一種對鍋爐高溫管內氧化皮堵塞進行在線監(jiān)測的預警裝置和方法。不少電廠采取了 “逢停 必查”、“有疑必割管換管”的被動方法，這樣給電廠帶來了巨大經濟損失，也給電網安全穩(wěn) 定性帶來了威脅。因此開發(fā)出一種操作簡單，快捷高效的氧化皮堵塞在線檢測預警裝置顯 得非常必要。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預 警裝置，能準確快捷地檢測出氧化皮堵塞的管道具體堵塞位置。本發(fā)明填補了該技術領域 的空白。本發(fā)明的另一目的在于提供上述超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置 的預警方法。本發(fā)明的目的通過下述方案實現超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝 置，包括依次信號連接的溫度傳感器、數據采集器、數據分析系統、預警控制器和報警設備， 所述溫度傳感器分布在鍋爐出口集箱附近的各個高溫管道上。數據分析系統為PC主機。所述溫度傳感器為高溫熱電偶；所述數據采集器為單片機AT89C51。所述的預警控制器，由溫度偏差模塊和壁溫變化率模塊構成，這兩個模塊將數據 分析系統傳遞過來的鍋爐高溫管壁溫差及溫度變化率的數據進行邏輯計算，作出高溫管內 是否發(fā)生氧化皮堵塞的判斷，從而決定是否向報警設備發(fā)出報警指令。上述超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置的預警方法，通過下述方案實施將溫度傳感器分布在鍋爐出口集箱附近的各個高溫管壁上，并對設有溫度傳感器的管 道位置進行編號，各個溫度傳感器將鍋爐高溫管壁溫度轉變成電信號傳遞至數據采集器; 數據采集器將溫度數據儲存、并發(fā)送給數據分析系統，數據分析系統把高溫管壁溫差及溫 度變化率的數據傳給預警控制器；根據超臨界鍋爐管壁溫度變化與管內氧化皮堵塞存在強 烈的耦合關系，預警控制器通過溫度偏差模塊和溫度變化率模塊與預先在其內設定好的關 于氧化皮堵塞的參數進行邏輯計算，做出堵塞是否發(fā)生的判斷，再根據這種判斷決定是否 給出氧化皮堵塞信號，若沒有氧化皮發(fā)生堵塞，則顯示正常壁溫及其變化趨勢，若有氧化皮 堵塞，則預警控制器將氧化皮堵塞信號傳遞給報警設備，同時PC主機的顯示屏上顯示堵塞 的管道編號、管壁溫度及變化趨勢，并在鍋爐高溫管道上找到相同編號的所在位置，該位置 即是發(fā)生氧化皮堵塞的位置。優(yōu)選方案是在每根高溫管壁均設置多個溫度傳感器。本發(fā)明與現有技術相比，優(yōu)點及效果在于(1)本發(fā)明能準確快捷地檢測出氧化皮堵塞管道的具體部位，從而為及時消除氧 化皮堵塞贏得了時間，有效地防止了鍋爐由此而出現超溫爆管事故，大大地提高了機組運 行的安全性和經濟性。(2)本發(fā)明操作簡單，且與鍋爐啟動、運行、停爐同步進行，數據與機組相關參數在 線連接，同時結合計算機并行處理技術，實時性好。(3)發(fā)明可以通過通訊接口與其它設備進行高溫管壁溫度及其變化趨勢數據傳 遞。(4)本預警裝置還兼有高溫管壁溫度及其變化趨勢實時顯示及報警功能。


圖1是本發(fā)明超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置原理圖。圖2是本發(fā)明超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置邏輯圖。圖3為本發(fā)明鍋爐高溫管壁測點溫度曲線圖；其中圖(a)為鍋爐高溫管壁溫度正 常的曲線圖，圖(b)為管壁溫度異常的曲線圖。
具體實施例方式下面結合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不限于 此。實施例如圖1所示，本發(fā)明超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置，包括依次信 號連接的溫度傳感器、數據采集器、數據分析系統、預警控制器和報警設備，溫度傳感器分 布在鍋爐出口集箱的各個高溫管道上。所述溫度傳感器為高溫熱電偶。所述數據分析系統 為PC主機，可以從數據采集器里面調用所需要的溫度數據，進行分析處理及顯示。所述數據采集器還連接有管壁溫度監(jiān)測模塊和管壁溫變化趨勢監(jiān)測模塊。管壁溫 度監(jiān)測模塊連接顯示器，可顯示高溫管道壁溫數據同時兼有超溫報警的功能。管壁溫變化 趨勢監(jiān)測模塊連接顯示器，可顯示壁溫變化得趨勢數據同時兼有趨勢報警的功能。所述數據采集器還設置有通訊接口，可以通過通訊接口與其它設備進行數據的傳遞，所述數據采集器采用單片機AT89C51，單片機帶有儲存器，將采集到的溫度數據儲存于 儲存器中。如圖2所示，所述的預警控制器，由溫度偏差模塊和壁溫變化率模塊構成，這兩個 模塊將數據分析系統傳遞過來的管壁溫差及溫度變化率的數據進行邏輯計算，作出超臨界 鍋爐高溫管內是否發(fā)生氧化皮堵塞的判斷，從而決定是否向報警設備發(fā)出報警指令。上述超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置的預警方法，將各個溫度傳感 器布置在鍋爐各管屏靠近出口集箱附近的各高溫管道上，并對設有溫度傳感器的管道位置 進行編號，各個溫度傳感器將鍋爐高溫管道的壁溫轉變成電信號傳遞至數據采集器；數據 采集器將溫度數據儲存、并發(fā)送給數據分析系統，數據分析系統把管壁溫差及溫度變化率 的數據傳給預警控制器；根據超臨界鍋爐管壁溫度與管內氧化皮堵塞存在強烈的耦合關 系，預警控制器通過溫度偏差模塊和溫度變化率模塊與預先在其內設定好的關于氧化皮堵 塞的參數進行邏輯計算，做出堵塞是否發(fā)生的判斷，再根據這種判斷決定是否給出氧化皮 堵塞信號，若沒有氧化皮發(fā)生堵塞，則顯示正常壁溫及其變化趨勢(如圖3a所示)，若有氧 化皮堵塞(如圖北所示)，則預警控制器將氧化皮堵塞信號傳遞給報警設備，報警設備的二 極管亮紅燈，蜂鳴器鳴笛，同時PC主機的顯示屏上顯示堵塞的管道編號、管壁溫度及變化 趨勢，并在鍋爐高溫管道上找到相同編號的所在位置，該位置即是發(fā)生氧化皮堵塞的位置。 由此實現了超臨界鍋爐高溫管道內氧化皮堵塞的快速在線監(jiān)測與預警。優(yōu)選方案是在每根高溫管壁均設置多個溫度傳感器。如上所述便可較好的實現本發(fā)明。上述實施例僅為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例 的限制，其他任何未背離本發(fā)明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化， 均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置，其特征在于，預警裝置包括依次信 號連接的溫度傳感器、數據采集器、數據分析系統、預警控制器和報警設備，所述溫度傳感 器分布在鍋爐出口集箱的各個高溫管道上。
2.根據權利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置，其特征在 于，所述數據采集器還連接有管壁溫度監(jiān)測模塊和管壁溫變化趨勢監(jiān)測模塊；所述管壁溫 度監(jiān)測模塊通過顯示器顯示高溫管壁溫數據，所述管壁溫變化趨勢監(jiān)測模塊通過顯示器顯 示壁溫變化趨勢數據。
3.根據權利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置，其特征在 于，所述溫度傳感器為高溫熱電偶。
4.根據權利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置，其特征在 于，所述數據采集器還設置有通訊接口，所述數據采集器為單片機AT89C51。
5.根據權利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置，其特征在 于所述的預警控制器，由溫度偏差模塊和壁溫變化率模塊構成，這兩個模塊將數據分析系 統傳遞過來的鍋爐高溫管壁的溫差及溫度變化率的數據進行邏輯計算，作出超臨界鍋爐高 溫管內是否發(fā)生氧化皮堵塞的判斷，從而決定是否向報警設備發(fā)出報警指令。
6.根據權利要求1所述的超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置，其特征在 于所述數據分析系統為PC主機。
7.權利要求1 6中任一項所述超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置的預警 方法，其特征在于溫度傳感器分布在鍋爐出口集箱鍋爐的各個高溫管壁上，并對設有溫度 傳感器的管道位置進行編號，各個溫度傳感器將鍋爐高溫管道的壁溫轉變成電信號傳遞至 數據采集器；數據采集器將溫度數據儲存、并發(fā)送給數據分析系統，數據分析系統把鍋爐高 溫管壁溫差及溫度變化率的數據傳給預警控制器；根據超臨界鍋爐管壁溫度與管內氧化皮 堵塞存在強烈的耦合關系，預警控制器通過溫度偏差模塊和溫度變化率模塊與預先在其內 設定好的關于氧化皮堵塞的參數進行邏輯計算，做出堵塞是否發(fā)生的判斷，再根據這種判 斷決定是否給出氧化皮堵塞信號，若沒有氧化皮發(fā)生堵塞，則顯示正常壁溫及其變化趨勢， 若有氧化皮堵塞，則預警控制器將氧化皮堵塞信號傳遞給報警設備，同時PC主機的顯示屏 上顯示堵塞的管道編號、管壁溫度及變化趨勢，并在鍋爐高溫管道上找到相同編號的所在 位置，該位置即是發(fā)生氧化皮堵塞的位置。
8.根據權利要求7所述的超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置，其特征在 于所述每根高溫管壁設置多個溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞在線預警裝置及預警方法，包括依次信號連接的溫度傳感器、數據采集器、數據分析系統、預警控制器和報警設備，所述溫度傳感器分布在鍋爐出口集箱附近的各個高溫管道上。由于超臨界鍋爐管壁溫度與管內氧化皮堵塞存在強烈的耦合關系，當管道的溫度偏差大于預先設定值δ1和壁溫變化率大于預先設定值δ2時，即可以預測該管道發(fā)生氧化皮堵塞，從而發(fā)出堵塞預警信號。該預警裝置還可以顯示超臨界鍋爐不同高溫管屏管壁溫度及其變化率的實時數據、歷史數據，同時兼有超溫報警、趨勢報警的功能。本發(fā)明能夠快速預測高溫管內氧化皮堵塞現象，實現了超臨界鍋爐高溫管內氧化皮堵塞的在線實時監(jiān)測與預警。
文檔編號F22B37/42GK102052662SQ20101052242
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月26日 優(yōu)先權日2010年10月26日
發(fā)明者劉定平, 徐開華, 艾志虎 申請人:華南理工大學