CN107389740B - 一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，包括镀膜式传感器，镀膜式传感器由平面载体基座、引线、与受热面材质相同的材料制作的薄膜电阻组成，所述薄膜电阻均匀设于平面载体基座上，平面载体基座固定于受热面上，薄膜电阻通过导线连接电阻测量***。本发明提供的***克服了现有技术的不足，把镀膜式传感器和高温受热面结合起来，采用高精度数据采集器测量模式传感器的电阻变化，根据电阻厚度与电阻值的关系反推得到电阻厚度的变化，从而得出受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的变化；***结构简单、成本低，测量方便、准确，有利于受热面的安全稳定运行，降低机组因受热面磨损和腐蚀引起的非停。

Description

一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***
技术领域
本发明涉及一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，属于锅炉受热面计算技术领域。
背景技术
在火力发电厂中，锅炉受热面高温腐蚀问题是长期困扰电厂的一个经济和技术问题。高温腐蚀使受热面管壁减薄，严重时会造成爆管，大大增加了电厂的临时性检修和大修的工作量，给电厂造成很大的经济损失。火电厂锅炉受热面爆管引起的非计划停运时间占机组非计划停运时间的40％左右，少发电量占全部事故少发电量的50％以上，是影响发电机组安全经济运行的重要因素，同时也干扰整个地区的电网***的正常调度，影响当地的工农业生产，所造成的社会效益损失更为巨大。
现有的监测受热面高温腐蚀的方法通常是由烟气采样管、烟气分析仪、工控机、高温热电偶、显示器组成，通过在膜式水冷壁壁面管间连接板上开孔，在沿炉膛高度方向上，布置1-5层测点，通过烟气采样管抽取烟气，经烟气分析仪测得烟气中CO、O2和SO2三种气体浓度，并结合高温热电偶测得水冷壁壁面的壁温，把测得数据传输到工控机。同时，工控机接收电厂MIS***Oracle数据库中一次风速、二次风速及风粉浓度数据，利用改进的模糊层次分析法进行分析处理，计算出当前高温腐蚀影响因素的权重大小，并根据权重大小进行实时排序，结果在显示器画面上友好显示，同时给出相应诊断意见，并要求运行人员及时调整。这种监测受热面高温腐蚀的方法只能减缓腐蚀，而不能定量显示受热面因高温腐蚀厚度变化的大小，即不能监测腐蚀受热面腐蚀量的变化。
锅炉在运行过程中长期遭受烟气的冲刷，烟气中的飞灰颗粒对受热面的磨损影响较大，不但造成受热面的频繁更换，使发电成本增加，而且还将造成受热面的泄漏或爆管事故，危害很大。受热面的飞灰磨损一般都带有局部的性质，在烟气流速高和灰粉浓度大的区域，通常磨损较为严重，从被磨损管子的周径来看，磨损的程度也是不均匀的。在锅炉烟道中，烟气冲刷受热面时，往往存在一定数量一定动能的飞灰粒子冲击管壁的现象，每次冲击都有可能从管壁上削去极其微小数量的金属屑。日积月累，由于飞灰的不断冲刷，管壁将被越削越薄。降低受热面磨损的方法主要有加装防磨装置、降低烟气中飞灰含量等措施，在一定程度上可以降低受热面的磨损。在磨损量计算方面，有人总结分析了苏联在近40年间有关锅炉受热面磨损量计算公式的演变过程，在此基础上进一步提出在计算磨损量时确定受热面磨损性能系数值得原则及方法，并绘制了计算磨损量的线算图，为研究面磨损的问题提供了一定参考，但并没有解决如何监测受热面运行过程中因磨损而造成的减薄量。
在防治低受热面温腐蚀方面，有在空预器入口加装暖风器、采用烟气再循环技术、加装热媒水***等方法，上述方法能提高低温受热面的温度，在减缓受热面低温腐蚀方面起到一定作用，但并不能定量的在线监测受热面的低温腐蚀量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何在线监测火力发电厂锅炉受热面烟气侧的磨损量变化及温度腐蚀量变化。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，其特征在于：包括镀膜式传感器，镀膜式传感器由平面载体基座、引线、与受热面材质相同的材料制作的薄膜电阻组成，所述薄膜电阻均匀设于平面载体基座上，平面载体基座固定于受热面上，薄膜电阻通过导线连接电阻测量***。
优选地，所述平面载体基座为氧化铝陶瓷片基座。
优选地，所述薄膜电阻两端分别通过一根导线连接电阻测量***。
优选地，所述薄膜电阻通过磁控溅射工艺均匀加工到所述平面载体基座上。
优选地，当镀膜式传感器长度和宽度不变时，其电阻值只与厚度成线性反比；通过监测镀膜式传感器电阻的变化，从而推导出镀膜式传感器厚度的变化，进而推断出受热面磨损量及腐蚀量的变化。
优选地，所述薄膜电阻厚度与其电阻值的关系为：
其中，ρ为薄膜电阻材料的电阻率，LR为薄膜电阻长度，WR为薄膜电阻宽度，δ为薄膜电阻厚度；当薄膜电阻长度和宽度不变时，其电阻值只与厚度成线性反比；
经炉内烟气的冲刷磨损，薄膜电阻逐渐减薄，测量薄膜电阻的阻值变化，反推得到薄膜电阻的厚度变化δt，其计算公式为：
其中，R0为测得的薄膜电阻初始电阻值，R为腐蚀过程中测得的电阻值；
薄膜电阻的厚度变化即为受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的变化。
本发明提供的***克服了现有技术的不足，把镀膜式传感器和高温受热面结合起来，采用高精度数据采集器测量模式传感器的电阻变化，根据电阻厚度与电阻值的关系反推得到电阻厚度的变化，从而得出受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的变化；***结构简单、成本低，测量方便、准确，有利于受热面的安全稳定运行，降低机组因受热面磨损和腐蚀引起的非停。
附图说明
图1为本实施例提供的受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
图1为本实施例提供的受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***示意图，所述的受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***包括镀膜式传感器，如图1中炉内烟气侧传感器部分所示，镀膜式传感器由平面载体基座、薄膜电阻和引线组成。薄膜电阻采用与受热面材质相同的材料制作。采用磁控溅射工艺将与受热面材质相同的薄膜电阻均匀加工到平面载体基座上，将平面载体基座固定在受热面上，在薄膜电阻两端通过两根导线引出炉外，以接数据采集***。
当镀膜式传感器长度和宽度不变时，其电阻值只与厚度成线性反比，厚度越小，电阻值越大。通过监测镀膜式传感器电阻的变化，从而推导出传感器厚度的变化，进而推断出受热面磨损量及腐蚀量的变化。具体如下：
薄膜电阻厚度与其电阻值的关系为：
式中，ρ为薄膜电阻金属材料的电阻率，LR为薄膜电阻长度，WR为薄膜电阻宽度，δ为薄膜电阻厚度。当薄膜电阻长度和宽度不变时，其电阻值只与厚度成线性反比，厚度越小，电阻值越大。
本实施例中，采用磁控溅射工艺在氧化铝陶瓷片基体的面上均匀地镀上一层与受热面管子相同材质的金属薄膜。薄膜电阻的长度和宽度一定，电阻只与其厚度有关。以薄膜电阻代替受热面，在一段时间内经受炉内烟气的冲刷磨损，薄膜电阻材料逐渐减薄，采用高精度数据采集器测量其电阻的变化，即可反推得到薄膜电阻材料厚度的变化，进而判断受热面的磨损量及腐蚀量的变化。薄膜电阻材料厚度的变化δt的计算公式为：
式中，R0为测得的薄膜电阻初始电阻值，R为腐蚀过程中测得的电阻值。
δt即为受热面的磨损量及腐蚀量的变化。
本发明中，把炉内烟气侧薄膜式传感器和炉外数据采集器结合在一起，可以定量的在线监测受热面磨损量和温度腐蚀量的发展程度。本***克服了传统装置只能通过提高受热面处的温度腐蚀而不能在线定量的监测腐蚀量变化的缺点。通过在线实时监测受热面高温腐蚀量的变化，有利于高温受热面的安全稳定运行，降低机组因低温腐蚀引起的非停。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，其特征在于：包括镀膜式传感器，镀膜式传感器由平面载体基座、引线、与受热面材质相同的材料制作的薄膜电阻组成，所述薄膜电阻均匀设于平面载体基座上，平面载体基座固定于受热面上，薄膜电阻通过导线连接电阻测量***。
2.如权利要求1所述的一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，其特征在于：所述平面载体基座为氧化铝陶瓷片基座。
3.如权利要求1所述的一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，其特征在于：所述薄膜电阻两端分别通过一根导线连接电阻测量***。
4.如权利要求1所述的一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，其特征在于：所述薄膜电阻通过磁控溅射工艺均匀加工到所述平面载体基座上。
5.如权利要求1所述的一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，其特征在于：当镀膜式传感器长度和宽度不变时，其电阻值只与厚度成线性反比；通过监测镀膜式传感器电阻的变化，从而推导出镀膜式传感器厚度的变化，进而推断出受热面磨损量及腐蚀量的变化。
6.如权利要求1或5所述的一种受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的在线监测***，其特征在于：所述薄膜电阻厚度与其电阻值的关系为：
其中，ρ为薄膜电阻材料的电阻率，LR为薄膜电阻长度，WR为薄膜电阻宽度，δ为薄膜电阻厚度；当薄膜电阻长度和宽度不变时，其电阻值只与厚度成线性反比；
经炉内烟气的冲刷磨损，薄膜电阻逐渐减薄，测量薄膜电阻的阻值变化，反推得到薄膜电阻的厚度变化δt，其计算公式为：
其中，R0为测得的薄膜电阻初始电阻值，R为腐蚀过程中测得的电阻值；
薄膜电阻的厚度变化即为受热面烟气侧磨损量及腐蚀量的变化。
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