[发明专利]电站锅炉水冷壁向火侧壁温在线监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明属于水冷壁温度在线监测技术领域，特别涉及一种电站锅炉水冷壁向火侧壁温在线监测系统及监测方法。 

背景技术

目前，电站锅炉水冷壁温度的测量方法很多，一般主要有两种方式：(1)测量向火侧管壁温度，(2)测量背火侧管壁温度。 

测量向火侧管壁温度是在炉内向火侧管壁上安装热电偶测量端，然后再施以喷涂覆盖等工艺，这样可以提高壁温测量的正确性，同时可延长热电偶的使用寿命。但是热电偶始终受炉内高温、腐蚀、多尘等恶劣条件的影响，使用寿命短，一般不超过一个月。 

测量背火侧管壁温度是将热电偶测量端安装在炉外管壁上。这种方法工程上比较容易，且运行寿命长，成本较低。但测量的是背火侧管外壁温度，并非向火侧管壁温度。需经过理论计算才能推算出向火面管壁温度，其数据真实性受到影响。 

由于水冷壁向火侧接受1200℃以上的炉膛高温辐射，而管内流动介质温度一般在320～380℃，管壁温度梯度变化很大，向火侧与背火侧管壁的温差将有100℃左右，因此测点位置选取尤为重要。上述第一种方法虽然测量向火侧壁温，但使用寿命短；而第二种方法测量的是背火侧，不能真实反映炉内向火侧壁温。因此，研制开发新的水冷壁壁温监测方法就非常必要了。 

发明内容

为了克服现有的水冷壁壁温在线监测装置精度不高，不能适应高温、腐蚀、 多尘等恶劣环境的不足，本发明提供了一种电站锅炉水冷壁向火侧壁温在线监测系统。 

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：两组由声波导管、电动扬声器和驻极体式传声器组成的声波收发器布置在炉膛一侧的水冷壁向火侧受热面的同一层面上；所述电动扬声器连接到功率放大器，功率放大器与接线盒输出端连接；特制驻极体式传声器连接到信号调理器，信号调理器与接线盒的输入端连接；接线盒通过与双通道数据采集卡连接，双通道数据采集卡连接到工控机，形成一套壁温在线监测系统。 

本发明同时还提供了一种使用所述监测系统对电站锅炉水冷壁向火侧壁温进行在线监测的方法，具体为： 

声波信号由一组声波发生器发出，被布置在同一壁面的另一组声波接收装置接收，通过测量声波飞渡时间，来确定声波在传播路径上的平均速度： 

c=Lτ=γRm(t+273.15)=Zt+273.15]]>

式中：τ为飞渡时间；L为测点距离；c为介质中声波的传播速度；R为理想气体普适常数；t为气体温度；γ为气体的绝热指数；m为气体分子量； 为一常数；其中，声源信号为扫频周期0.1S、频率范围500-3000Hz的扫频信号； 

由上式得出温度计算公式： 

本发明的有益效果为： 

利用声波在炉膛烟气中传播速度的变化，来计算炉膛贴壁烟气温度的高低，然后通过热平衡原理，测量水冷壁向火侧贴壁温度。本发明不受炉内高温、腐蚀、多尘等恶劣环境的限制，真实反映炉内温度，避免爆管现象的发生，减少事故率，降低了运营成本。 

附图说明

图1a和图1b为水冷壁壁温监测装置示意图。 

图2为炉膛水冷壁壁温在线监测装置布置图。 

图3为水冷壁壁温在线监测测点示意图。 

图中标号： 

10-声波收发器；11-工控机；12-数据采集卡；13-接线盒；14-功率放大器；15-电动扬声器；16-声波导管；17-驻极体式传声器；18-信号调理器；19-锅炉炉膛；21-水冷壁；22-水冷壁壁温在线监测层；33-水冷壁壁面。 

具体实施方式

本发明提供了一种电站锅炉水冷壁向火侧壁温在线监测系统及监测方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。