CN116481679A - 电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法 - Google Patents
电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116481679A CN116481679A CN202310195698.6A CN202310195698A CN116481679A CN 116481679 A CN116481679 A CN 116481679A CN 202310195698 A CN202310195698 A CN 202310195698A CN 116481679 A CN116481679 A CN 116481679A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- blind hole
- temperature measuring
- optical fiber
- ranging
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 114
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 12
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 claims description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000897 Babbitt (metal) Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical group [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/04—Measuring force or stress, in general by measuring elastic deformation of gauges, e.g. of springs
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/22—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring depth
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/32—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in transmittance, scattering or luminescence in optical fibres
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Abstract
本发明涉及发电技术领域，提供一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，包括：测距集热块和测温集热块；测距集热块上开设有测距盲孔，测温集热块上开设有测温盲孔；测距仪，用于检测测距盲孔的深度，获得测距盲孔的深度值；测距光纤用于通过深度光信号发送测距盲孔的深度值；测温光纤的测温端设置有感温探头，用于检测测温盲孔内的温度，获得测温盲孔的温度值；测温光纤用于通过温度光信号发送测温盲孔的温度值；监测处理器，用于对深度光信号和温度光信号进行处理，获得对应的深度值L1和温度值T1。本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法，解决了现有技术中的检测仪器不能在恶劣环境中工作以检测水冷壁应力的问题。
Description
技术领域
本发明涉及发电技术领域，具体地涉及一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测方法。
背景技术
现阶段我国电力供应仍然以燃煤发电为主，提高发电机组的运行参数成为燃煤发电机组的必然趋势，而高运行参数对机组高温承压的金属部件的服役安全提出了更高要求。随着可再生能源发电技术的大规模应用，以风、光为主的可再生能源对电力供应造成的波动性影响愈加明显，燃煤发电机组将更加深度的参与调峰，但变负荷运行也将对机组金属部件的安全和服役寿命产生负面影响。在发电机组高参数运行和深度调峰运行的条件下，对于电站锅炉金属技术监督提出了全新的挑战，复杂工况运行容易造成电站锅炉的炉膛内燃烧不稳定，出现电站锅炉水冷管向火侧的受热面出现超温运行、低周疲劳损伤和氧化皮加速生成与脱落等金属损伤问题，众所周知，引起电站金属构件损伤的主要因素是温度、应力与应变和运行时间，因此，需要对引起电站金属构件损伤的因素进行监控。
电站锅炉水冷管内的水汽混合物通过炉膛内燃烧火焰和高温烟气辐射、对流等方式对水冷管内的流动水汽混合物进行加热，一般情况下炉膛内的高温烟气温度在1200度左右，受热面管内温度在450-650度之间，炉膛内超高温、高风速、飞灰炉渣等环境异常恶劣，造成传统高温应变片、机械引伸计和视频动态应变测量***均不适合炉内应力测量，而水冷管受热面的疲劳、腐蚀和拉裂等损伤均与材料的变形有直接关系，而传统的测量应力的仪器又不能在如此恶劣的环境中工作，亟需一种监测电站锅炉水冷壁向火侧应力的装置和方法以解决上述至少一种问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测方法，用于解决现有技术中的检测仪器不能在恶劣环境中工作以检测水冷管向火侧管壁应力的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，用于监测水冷管朝向炉膛的向火侧的管壁的应力变化，多根水冷管互相平行设置且围合形成所述炉膛，相邻的水冷管之间通过鳍片连接，其特征在于，所述应力监测装置包括：
测距集热块和测温集热块，设置在其中一根水冷管的向火侧的管壁上；所述测距集热块上开设有具有第一给定深度的测距盲孔，所述测温集热块上开设具有第三给定深度的测温盲孔；
测距仪，用于检测所述测距盲孔的深度，获得测距盲孔的深度值；
测距光纤，具有探测端，所述探测端伸入至所述测距盲孔内第二深度处；所述测距光纤用于通过深度光信号发送测距盲孔的深度值；
测温光纤，具有测温端，所述测温端伸入至所述测温盲孔内第四深度处；所述测温光纤的测温端设置有感温探头，用于检测所述测温盲孔内的温度，获得测温盲孔的温度值；所述测温光纤用于通过温度光信号发送测温盲孔的温度值；
监测处理器，用于对来自测距光纤和测温光纤的深度光信号和温度光信号进行处理，获得对应的深度值L1和温度值T1。
具体地，所述测距仪包括：激光发射器和设置在所述测距光纤的探测端的收发探头；
所述激光发射器设置在所述炉膛外，与所述测距光纤连接，所述激光发射器通过所述测距光纤和所述收发探头向所述测距盲孔内发射检测光，所述收发探头用于接收来自所述测距盲孔孔底的反射光，并将所述反射光转换成深度光信号以获得深度值。
具体地，其中一片鳍片上开设有两个穿线孔，所述测距光纤的探测端经其中一个穿线孔进入所述炉膛内并伸入到所述测距盲孔内；
所述测温光纤的测温端经另一穿线孔进入所述炉膛并伸入到所述测温盲孔内。
具体地，在所述测距光纤位于所述炉膛内且裸露在所述测距盲孔之外的部分以及在所述测温光纤位于所述炉膛内且裸露在所述测温盲孔之外的部分包覆保护层。
具体地，所述应力监测装置还包括：密封件，设置在所述测距盲孔的孔口处以及所述测温盲孔的孔口处。
具体地，所述测距集热块上开设有与所述测距盲孔连通的气孔，所述测温集热块上开设有与所述测温盲孔连通的气孔。
具体地，所述测距集热块与其所在的水冷管之间的焊缝走向以及所述测温集热块与其所在的水冷管之间的焊缝走向均与对应的水冷管的延伸方向相同。
具体地，所述测距集热块和所述测温集热块与所述鳍片采用相同材质制成。
本发明另一方面提供一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测方法，基于上述权利要求中任一项所述的监测装置实现，所述应力监测方法包括：
测距仪实时检测所述测距盲孔的深度，获得测距盲孔的深度值，并通过测距光纤将测距盲孔的深度值作为深度光信号发送至监测处理器；
感温探头实时检测测温盲孔内的温度，获得测温盲孔的温度值，并通过测温光纤将测温盲孔的温度值作为温度光信号发送至监测处理器；
监测处理器对来自测距光纤的深度光信号和测温光纤的温度光信号进行处理，获得对应的深度值L1和温度值T1；
根据获取的温度值T1得出该温度值T1对应的弹性模量E，根据获取的深度值L1计算应变ε：
ε＝(L1-L0)/L0，其中，L0为测距盲孔的开设深度；
根据胡克定律计算水冷管向火侧应力值：σ＝E×ε。
具体地，该方法还包括：
将所述测距光纤的探测端封堵固定在所述测距盲孔内；
将所述测温光纤的测温端封堵固定在所述测温盲孔的孔口。
本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，在选定的一根水冷管的向火侧的管壁上分别安装测距集热块和测温集热块，并引入测距光纤和测温光纤，测距光纤的探测端伸入到测距集热块的测距盲孔内的第二深度处，测温光纤的测温端伸入到测温盲孔内的第四深度处，测距仪与测距光纤连接以检测测距盲孔的深度值并通过测距光纤传送与所测深度值对应的深度光信号，感温探头设置在测温光纤的测温端以检测测温盲孔内的温度值，所测温度值同时也是水冷管向火侧的温度值，通过测温光纤传送与所测温度值对应的温度光信号，监测处理器与测距光纤和测温光纤连接，将接收的深度光信号和温度光信号进行解调处理以获得对应的深度值L1和温度值T1，工作人员根据检测到的温度值T1获得水冷管向火侧的管壁在温度值T1时对应的弹性模量E，根据深度值L1获取应变ε，之后根据胡克定律计算水冷管向火侧的应力值，检测不同温度下对应的应力值即可获知水冷管向火侧管壁的应力变化情况。
本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法，通过在同一根水冷管向火侧的管壁上设置测距集热块、测距光纤、测距仪以及测温集热块、测温光纤和感温探头从而获取在对应温度下的应力值，解决了现有技术中的检测仪器不能在恶劣环境中工作以检测水冷管向火侧管壁应力的问题，而通过检测不同温度时的深度值获取对应的应力值，从而获知水冷管向火侧管壁的应力变化，为电站锅炉的安全运行提供了重要参数。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置的安装结构示意图；
图2是本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置的剖视图。
附图标记说明
1-水冷管；2-测距集热块；3-测距光纤；4-收发探头；5-测温集热块；6-测温光纤；7-感温探头；8-鳍片；10-炉膛；21-测距盲孔；51-测温盲孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置的安装结构示意图；图2是电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置的剖视图，如图1-图2所示，本发明一方面提供一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，用于监测水冷管1朝向炉膛10的向火侧的管壁上的应力变化，多根水冷管1互相平行设置且围合形成所述炉膛10，相邻的水冷管1之间通过鳍片8连接，所述应力监测装置包括：
测距集热块2和测温集热块5，设置在其中一根水冷管1的向火侧的管壁上；所述测距集热块2上开设有具有第一给定深度的测距盲孔21，所述测温集热块5上开设具有第三给定深度的测温盲孔51；
测距仪，用于检测所述测距盲孔21的深度，获得测距盲孔21的深度值；
测距光纤3，具有探测端，所述探测端伸入至所述测距盲孔21内第二深度处；所述测距光纤3用于通过深度光信号发送测距盲孔21的深度值；
测温光纤6，具有测温端，所述测温端伸入至所述测温盲孔51内第四深度处；所述测温光纤6的测温端设置有感温探头7，用于检测所述测温盲孔51内的温度，获得测温盲孔51的温度值；所述测温光纤6用于通过温度光信号发送测温盲孔51的温度值；
监测处理器，用于对来自测距光纤3和测温光纤6的深度光信号和温度光信号进行处理，获得对应的深度值L1和温度值T1。
本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，如图1和图2所示，在同一根水冷管1的向火侧的管壁上设置测距集热块2和测温集热块5，测温光纤6的测温端伸入到测温盲孔51内第四深度处，通过设置在测温光纤6的测温端的感温探头7检测测温盲孔51内的温度值，测温集热块5贴合水冷管1向火侧的管壁设置，感温探头7为光纤黑体腔感温探头，所测温度值同样也是水冷管1管壁向火侧的温度值，测距光纤3的探测端伸入到测距集热块2上的测距盲孔21内第二深度处，通过与测距光纤3连接的测距仪检测测距盲孔21的深度值，测距盲孔21的开设深度L0为已知深度值，在水冷管1向火侧的管壁温度变化时，与其贴合的测距集热块2上的测距盲孔21的深度值会因热胀冷缩而发生变化，在对应的温度下检测测距盲孔21的深度值，通过测温光纤6和测距光纤3分别将检测的深度值和温度值以深度光信号和温度光信号的形式传送给监测处理器，通过监测处理器对深度光信号和温度光信号进行解调处理以获取深度值L1和温度值T1，工作人员根据深度值L1和温度值T1计算水冷管1向火侧的应力，从而解决了现有技术中的检测仪器不能在恶劣环境中工作以检测水冷壁应力的问题，而通过检测不同温度时对应的深度值还能够获取该温度值和深度值对应的应力值，从而获知水冷管1向火侧管壁的应力变化，为电站锅炉的安全运行提供了重要参数，为了检测多个水冷管1向火侧的应力变化，可根据检测需要在待检测的水冷管1的向火侧的管壁上设置上述监测装置以检测对应水冷管1的向火侧的应力变化。
在一个实施例中，具体地，所述测距仪包括：激光发射器和设置在所述测距光纤3的探测端的收发探头4；
所述激光发射器设置在所述炉膛10外，与所述测距光纤3连接，所述激光发射器通过所述测距光纤3和所述收发探头4向所述测距盲孔21内发射检测光，所述收发探头4用于接收来自所述测距盲孔21孔底的反射光，并将所述反射光转换成深度光信号以获得深度值。检测测距盲孔21深度值时，使用激光发射器将检测光以光信号的形式进行耦合通过测距光纤3和收发探头4发射到测距盲孔21内，进入测距盲孔21内的检测光经过测距盲孔21的反射后被收发探头4接收，收发探头4将接收到的反射光再次转换成对应的深度光信号通过测距光纤3传送给监测处理器，监测处理器对深度光信号进行解调处理。
为了使测距光纤3和测温光纤6进入到炉膛10内进行检测工作，具体地，其中一片鳍片8上开设有两个穿线孔，所述测距光纤3的探测端经其中一个穿线孔进入所述炉膛10内并伸入到所述测距盲孔21内；
所述测温光纤6的测温端经另一穿线孔进入所述炉膛10并伸入到所述测温盲孔51内。在与设置有测距集热块2和测温集热块5的水冷管1连接的一块鳍片8上设置两个穿线孔，测距光纤3和测温光纤6分别经过一个穿线孔进入炉膛10内并伸入到对应的测距盲孔21和测温盲孔51内进行相应的检测。
炉膛10内环境恶劣，测距光纤3和测温光纤6为耐高温石英光纤，石英光纤具有耐高温、耐酸碱的良好特性，但耐冲击性能极差，炉膛10内火焰、烟气和飞灰环境恶劣，因此为了更好的保护测距光纤3和测温光纤6，提高测距光纤3和测温光纤6的综合性能，在所述测距光纤3位于所述炉膛10内且裸露在所述测距盲孔21之外的部分以及在所述测温光纤6位于所述炉膛10内且裸露在所述测温盲孔51之外的部分包覆保护层。采用双同心非金属热电偶保护管作为保护层保护测距光纤3和测温光纤6裸露在炉膛10内的部分，保护层分里层和外层，里层为氧化铝管作为主保护管，外层为碳化硅管为辅助保护管套，其中，里层的弯折部分采用短保护管组合而成，便于发生弯曲。
为了降低炉膛10内温度对测距盲孔21深度的影响以及对测温盲孔51内温度的影响，所述应力监测装置还包括：密封件，设置在所述测距盲孔21的孔口处以及所述测温盲孔51的孔口处。在测距光纤3的探测端伸入到测距盲孔21内以及测温光纤6的测温端伸入到测温盲孔51内之后，通过密封件密封测距盲孔21和测温盲孔51的孔口，同时通过密封件还能够将测距光纤3限制在测距盲孔21的第二深度处以及将测温光纤6限制在测温盲孔51的第四深度处，密封件由激光熔粉末制成。
在水冷管1的管壁温度发生变化时会影响测距盲孔21和测温盲孔51内气体的体积发生变化，情况严重会将测距光纤3和测温光纤6从对应的测距盲孔21和测温盲孔51顶出，为了确保检测顺利进行，具体地，所述测距集热块2上开设有与所述测距盲孔21连通的气孔，所述测温集热块5上开设有与所述测温盲孔51连通的气孔。通过气孔进行排气，这样测距盲孔21和测温盲孔51内气体发生膨胀时能够从气孔及时排出。
具体地，所述测距集热块2与其所在的水冷管1之间的焊缝走向以及所述测温集热块5与其所在的水冷管1之间的焊缝走向均与对应的水冷管1的延伸方向相同。测距集热块2和测温集热块5通过满焊的方式焊接在水冷管1上，焊角为3mm，焊接时，测距集热块2和测温集热块5与水冷管1之间的焊缝走向与水冷管1的延伸方向相同。为了避免测距集热块2和测温集热块5与水冷管1的管壁之间在有空隙存在的情况下，因空隙内的空气受热膨胀撕裂焊缝，测距集热块2和测温集热块5与焊缝走向垂直的两端不进行焊接，从而确保在有空隙的情况下，空隙中的空气受热后能够通过测距集热块2和测温集热块5未焊接的两端与水冷管1之间的间隙排出，避免焊缝被撕裂。
为了使测距集热块2和所述测温集热块5具有更好的使用寿命，所述测距集热块2和所述测温集热块5与所述鳍片8采用相同材质制成。
本发明另一方面提供一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测方法，基于上述权利要求中任一项所述的监测装置实现，所述应力监测方法包括：
测距仪实时检测所述测距盲孔21的深度，获得测距盲孔21的深度值，并通过测距光纤3将测距盲孔21的深度值作为深度光信号发送至监测处理器；
感温探头7实时检测测温盲孔51内的温度，获得测温盲孔51的温度值，并通过测温光纤6将测温盲孔51的温度值作为温度光信号发送至监测处理器；
监测处理器对来自测距光纤3的深度光信号和测温光纤6的温度光信号进行处理，获得对应的深度值L1和温度值T1；
根据获取的温度值T1得出该温度值T1对应的弹性模量E，根据获取的深度值L1计算应变ε：
ε＝(L1-L0)/L0，其中，L0为测距盲孔21的开设深度；
根据胡克定律计算水冷管1向火侧应力值：σ＝E×ε。
本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测方法，如图1所示，在同一根水冷管1的向火侧的管壁上设置测距集热块2和测温集热块5，测距集热块2上开设的测距盲孔21深度已知为L0，测距盲孔21的深度值会因水冷管1向火侧的温度变化而变化，之后测距光纤3的探测端伸入到测距盲孔21内第二深度处后，通过测距仪实时检测测距盲孔21的深度值，感温探头7检测测温盲孔51内的温度值，测温集热块5贴合水冷管1设置，因此测温集热块5内测温盲孔51的温度值即为水冷管1的温度值，这样，通过感温探头7检测水冷管1的温度值，并将温度值以温度光信号的形式通过测温光纤6发送给监测处理器，测距仪检测的在对应温度下的测距盲孔21的深度值以深度光信号的形式通过测距光纤3传送给监测处理器，监测处理器经过解调处理后获得实时的深度值L1和温度值T1，根据温度值T1能够获取弹性模量E，根据深度值L1计算获得应变ε，再将ε和弹性模量E代入胡克定律即可获得水冷管1向火侧的应力值σ。
为了将测距光纤3限制在测距盲孔21的第二深度处以及将测温光纤6限制在测温盲孔51的第四深度处，具体地，该方法还包括：
将所述测距光纤3的探测端封堵固定在所述测距盲孔21内；
将所述测温光纤6的测温端封堵固定在所述测温盲孔51的孔口。采用激光熔粉末封堵测距盲孔21和测温盲孔51的孔口，封堵在测距盲孔21和测温盲孔51的孔口的激光熔粉末形成密封件，不仅封堵了孔口，同时还将固定了测距光纤3和测温光纤6。
本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，在选定的一根水冷管的向火侧的管壁上分别安装测距集热块和测温集热块，并引入测距光纤和测温光纤，测距光纤的探测端伸入到测距集热块的测距盲孔内的第二深度处，测温光纤的测温端伸入到测温盲孔内的第四深度处，测距仪与测距光纤连接以检测测距盲孔的深度值并通过测距光纤传送与所测深度值对应的深度光信号，感温探头设置在测温光纤的测温端以检测测温盲孔内的温度值，所测温度值同时也是水冷管向火侧的温度值，通过测温光纤传送与所测温度值对应的温度光信号，监测处理器与测距光纤和测温光纤连接，将接收的深度光信号和温度光信号进行解调处理以获得对应的深度值L1和温度值T1，工作人员根据检测到的温度值T1获得水冷管向火侧的管壁在温度值T1时对应的弹性模量E，根据深度值L1获取应变ε，之后根据胡克定律计算水冷管向火侧的应力值，检测不同温度下对应的应力值即可获知水冷管向火侧管壁的应力变化情况。
本发明提供的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法，通过在同一根水冷管向火侧的管壁上设置测距集热块、测距光纤、测距仪以及测温集热块、测温光纤和感温探头从而获取在对应温度下的应力值，解决了现有技术中的检测仪器不能在恶劣环境中工作以检测水冷管向火侧管壁应力的问题，而通过检测不同温度时的深度值获取对应的应力值，从而获知水冷管向火侧管壁的应力变化，为电站锅炉的安全运行提供了重要参数。
以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。
本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得单片机、芯片或处理器(processor)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。
Claims (10)
1.一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，用于监测水冷管(1)朝向炉膛(10)的向火侧的管壁的应力变化，多根水冷管(1)互相平行设置且围合形成所述炉膛(10)，相邻的水冷管(1)之间通过鳍片(8)连接，其特征在于，所述应力监测装置包括：
测距集热块(2)和测温集热块(5)，设置在其中一根水冷管(1)的向火侧的管壁上；所述测距集热块(2)上开设有具有第一给定深度的测距盲孔(21)，所述测温集热块(5)上开设具有第三给定深度的测温盲孔(51)；
测距仪，用于检测所述测距盲孔(21)的深度，获得测距盲孔(21)的深度值；
测距光纤(3)，具有探测端，所述探测端伸入至所述测距盲孔(21)内第二深度处；所述测距光纤(3)用于通过深度光信号发送测距盲孔(21)的深度值；
测温光纤(6)，具有测温端，所述测温端伸入至所述测温盲孔(51)内第四深度处；所述测温光纤(6)的测温端设置有感温探头(7)，用于检测所述测温盲孔(51)内的温度，获得测温盲孔(51)的温度值；所述测温光纤(6)用于通过温度光信号发送测温盲孔(51)的温度值；
监测处理器，用于对来自测距光纤(3)和测温光纤(6)的深度光信号和温度光信号进行处理，获得对应的深度值L1和温度值T1。
2.根据权利要求1所述的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，其特征在于，所述测距仪包括：激光发射器和设置在所述测距光纤(3)的探测端的收发探头(4)；
所述激光发射器设置在所述炉膛(10)外，与所述测距光纤(3)连接，所述激光发射器通过所述测距光纤(3)和所述收发探头(4)向所述测距盲孔(21)内发射检测光，所述收发探头(4)用于接收来自所述测距盲孔(21)孔底的反射光，并将所述反射光转换成深度光信号以获得深度值。
3.根据权利要求1所述的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，其特征在于，其中一片鳍片(8)上开设有两个穿线孔，所述测距光纤(3)的探测端经其中一个穿线孔进入所述炉膛(10)内并伸入到所述测距盲孔(21)内；
所述测温光纤(6)的测温端经另一穿线孔进入所述炉膛(10)并伸入到所述测温盲孔(51)内。
4.根据权利要求2所述的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，其特征在于，在所述测距光纤(3)位于所述炉膛(10)内且裸露在所述测距盲孔(21)之外的部分以及在所述测温光纤(6)位于所述炉膛(10)内且裸露在所述测温盲孔(51)之外的部分包覆保护层。
5.根据权利要求1所述的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，其特征在于，所述应力监测装置还包括：密封件，设置在所述测距盲孔(21)的孔口处以及所述测温盲孔(51)的孔口处。
6.根据权利要求1所述的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，其特征在于，所述测距集热块(2)上开设有与所述测距盲孔(21)连通的气孔，所述测温集热块(5)上开设有与所述测温盲孔(51)连通的气孔。
7.根据权利要求1所述的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，其特征在于，所述测距集热块(2)与其所在的水冷管(1)之间的焊缝走向以及所述测温集热块(5)与其所在的水冷管(1)之间的焊缝走向均与对应的水冷管(1)的延伸方向相同。
8.根据权利要求1所述的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置，其特征在于，所述测距集热块(2)和所述测温集热块(5)与所述鳍片(8)采用相同材质制成。
9.一种电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测方法，基于权利要求1-8中任一项所述的监测装置实现，其特征在于，所述应力监测方法包括：
测距仪实时检测所述测距盲孔(21)的深度，获得测距盲孔(21)的深度值，并通过测距光纤(3)将测距盲孔(21)的深度值作为深度光信号发送至监测处理器；
感温探头(7)实时检测测温盲孔(51)内的温度，获得测温盲孔(51)的温度值，并通过测温光纤(6)将测温盲孔(51)的温度值作为温度光信号发送至监测处理器；
监测处理器对来自测距光纤(3)的深度光信号和测温光纤(6)的温度光信号进行处理，获得对应的深度值L1和温度值T1；
根据获取的温度值T1得出该温度值T1对应的弹性模量E，根据获取的深度值L1计算应变ε：
ε＝(L1-L0)/L0，其中，L0为测距盲孔(21)的开设深度；
根据胡克定律计算水冷管(1)向火侧应力值：σ＝E×ε。
10.根据权利要求9所述的电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测方法，其特征在于，该方法还包括：
将所述测距光纤(3)的探测端封堵固定在所述测距盲孔(21)内；
将所述测温光纤(6)的测温端封堵固定在所述测温盲孔(51)的孔口。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310195698.6A CN116481679B (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310195698.6A CN116481679B (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116481679A true CN116481679A (zh) | 2023-07-25 |
| CN116481679B CN116481679B (zh) | 2023-09-12 |
Family
ID=87223917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310195698.6A Active CN116481679B (zh) | 2023-02-28 | 2023-02-28 | 电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116481679B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5832157A (en) * | 1996-07-12 | 1998-11-03 | Mcdermott Technology, Inc. | Fiber optic acoustic emission sensor |
| TW200600762A (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-01 | Univ Feng Chia | A superstructure fiber grating pressure and temperature sensor of lateral pressure |
| CN102378932A (zh) * | 2009-03-30 | 2012-03-14 | 通用电气公司 | 用于恶劣环境测量***的封装光纤传感器 |
| CN105784187A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-07-20 | 中北大学 | 一种锅炉炉膛测温方法和测温装置 |
| CN106662418A (zh) * | 2014-07-25 | 2017-05-10 | 国际纸业公司 | 确定锅炉热传递表面上的结垢位置的***和方法 |
| CN111562589A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-21 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种电站锅炉水冷壁结渣程度的监视方法 |
| CN112179277A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-05 | 北京必可测科技股份有限公司 | 电站锅炉膨胀检测方法、管道***焊缝动态检测方法 |
| CN113702231A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-26 | 国能锅炉压力容器检验有限公司 | 一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法 |
| CN114018430A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-08 | 浙江中欣动力测控技术有限公司 | 一种用于气化炉炉壁的壁温监测方法及装置 |
| CN216160037U (zh) * | 2021-09-23 | 2022-04-01 | 吉林省电力科学研究院有限公司 | 火力发电机组锅炉水冷壁温度在线测量装置 |
| CN115415732A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-12-02 | 国能锅炉压力容器检验有限公司 | 一种深度调峰煤电机组引风叶片材质劣化治理办法 |
-
2023
- 2023-02-28 CN CN202310195698.6A patent/CN116481679B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5832157A (en) * | 1996-07-12 | 1998-11-03 | Mcdermott Technology, Inc. | Fiber optic acoustic emission sensor |
| TW200600762A (en) * | 2004-06-29 | 2006-01-01 | Univ Feng Chia | A superstructure fiber grating pressure and temperature sensor of lateral pressure |
| CN102378932A (zh) * | 2009-03-30 | 2012-03-14 | 通用电气公司 | 用于恶劣环境测量***的封装光纤传感器 |
| CN106662418A (zh) * | 2014-07-25 | 2017-05-10 | 国际纸业公司 | 确定锅炉热传递表面上的结垢位置的***和方法 |
| CN105784187A (zh) * | 2016-04-15 | 2016-07-20 | 中北大学 | 一种锅炉炉膛测温方法和测温装置 |
| CN111562589A (zh) * | 2020-04-20 | 2020-08-21 | 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 | 一种电站锅炉水冷壁结渣程度的监视方法 |
| CN112179277A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-05 | 北京必可测科技股份有限公司 | 电站锅炉膨胀检测方法、管道***焊缝动态检测方法 |
| CN113702231A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-11-26 | 国能锅炉压力容器检验有限公司 | 一种减轻厚壁金属部件热疲劳损伤的方法 |
| CN216160037U (zh) * | 2021-09-23 | 2022-04-01 | 吉林省电力科学研究院有限公司 | 火力发电机组锅炉水冷壁温度在线测量装置 |
| CN114018430A (zh) * | 2021-11-01 | 2022-02-08 | 浙江中欣动力测控技术有限公司 | 一种用于气化炉炉壁的壁温监测方法及装置 |
| CN115415732A (zh) * | 2022-07-22 | 2022-12-02 | 国能锅炉压力容器检验有限公司 | 一种深度调峰煤电机组引风叶片材质劣化治理办法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 林枫: "基于现场总线的锅炉膨胀监测***设计与开发", 《中国硕士电子期刊工程科技Ⅱ辑》 * |
| 王庆;郑相锋;冯砚厅;王强;: "超临界锅炉高温再热器进口集箱筒体的焊接修复", 热加工工艺, no. 01 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116481679B (zh) | 2023-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5497085B2 (ja) | チューブリーク検査装置、及びチューブリーク検査方法 | |
| CN202902251U (zh) | 锅炉水冷壁向火面金属温度测量装置 | |
| CN2916602Y (zh) | 减小测量误差的锅炉过热器再热器炉外壁温测点结构 | |
| CN116481679B (zh) | 电站锅炉水冷壁向火侧的应力监测装置和应力监测方法 | |
| CN216160037U (zh) | 火力发电机组锅炉水冷壁温度在线测量装置 | |
| CN112066353A (zh) | 一种采用压缩空气冷却保护的炉内换热管壁温监测的装置及方法 | |
| CN112629685A (zh) | 一种锅炉受热面管炉内温度测量装置和方法 | |
| CN108105749B (zh) | 一种水冷壁管内工质流量在线测量方法及*** | |
| CN106932100B (zh) | 一种空气预热器温度监测装置 | |
| CN104534474B (zh) | 一种燃气轮机及应用该燃气轮机检测回火的方法 | |
| JP3239203U (ja) | ボイラー水冷壁の火側の壁温度測定装置 | |
| CN105423273A (zh) | 光谱式锅炉防结焦***及控制方法 | |
| CN202216928U (zh) | 一种锅炉对流受热面灰污监测装置 | |
| CN104568185A (zh) | 高温抽气式测温枪 | |
| CN212273956U (zh) | 采用压缩空气冷却保护的炉内换热管壁温监测的装置 | |
| CN201096525Y (zh) | 电站锅炉空气预热器热点检测***专用红外传感器装置 | |
| CN209872880U (zh) | 一种气化炉水冷壁安全监测装置 | |
| CN102853937B (zh) | 氧化铝熔出工艺用感温光缆测定管道***表面多点温度的装置 | |
| CN116399470B (zh) | 电站锅炉水冷壁向火侧温度的监测装置和监测方法 | |
| CN206132251U (zh) | 一种氮化硅热电偶保护管 | |
| CN203024868U (zh) | 具有可视功能的光谱在线测温仪 | |
| CN204460199U (zh) | 一种具有预防热应力变形及开裂功能的冷渣机筒体 | |
| CN205227276U (zh) | 光谱式锅炉防结焦*** | |
| JPS5993180A (ja) | 自溶炉々出口煙道装置 | |
| CN221424917U (zh) | 一种自带水冷壁测温功能的锅炉 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |