專利名稱：基于聲學原理的電站鍋爐熱膨脹監測系統及測量方法
技術領域：
本發明屬于電站鍋爐聲學監測技術領域，特別涉及一種基于聲學原理的電站鍋爐熱膨脹監測系統及測量方法。
背景技術：
鍋爐是由各種復雜的管系和鋼結構組成的整體，受熱后將產生膨脹。由于各部位材質不同，受熱溫度不同，產生的膨脹量也不同。在熱態運行時，冷態安裝協調 的鍋爐要膨脹變形，由于爐內受熱面的結構和熱負荷不同，汽水管、煙風管道、煤粉管道結構及內部工質熱力參數不同，爐內外固定結構和連接方式等多種多樣，因此各個部位的膨脹值和方向也是多樣的。如何協調這些膨脹的相互關系，是保證鍋爐部件自由膨脹，不受損傷，以及鍋爐熱態運行時安全性和嚴密性的關鍵。因此在鍋爐的一些重要部位都要求安裝能指示該部位膨脹量的指示器。目前國內外鍋爐的膨脹指示器都是機械式的，這種膨脹指示器是用焊接在膨脹部件上的一根鋼針在一塊畫有坐標網格的鐵板上指示膨脹量，精度低不準確，損壞不易察覺，不利于及時檢修。鍋爐上膨脹指示器安裝位置分散，工作條件惡劣，運行人員觀察時須上下奔波，很不方便，且很危險。

發明內容
本發明的目的是提供一種能夠實時遠程監測鍋爐重要部位膨脹量的基于聲學原理的電站鍋爐熱膨脹監測系統。具體技術方案為在電站鍋爐的爐膛的3個矩形水平截面以及鍋爐承壓柱的2個矩形水平截面上設置測點，每個矩形水平截面的每個邊上設置兩個測點；鍋爐承壓柱的兩個水平截面分別位于鍋爐的入口處和出口處，爐膛的3個水平截面中，有兩個分別位于鍋爐承壓柱兩個截面的上方，另一個位于鍋爐爐膛的頂部；爐膛截面的監測系統用來測量鍋爐的橫向膨脹，采用如下安裝方式聲波導管和聲波接收器安裝在測點位置；安裝在鍋爐爐膛上的聲波導管(起固定聲波接收器、聲波發生器作用)安裝聲波接收器，聲波接收器與信號調理器相連，信號調理器、功率放大器、輸入/輸出裝置分別通過數據線與接線盒連接，輸入/輸出裝置與主機連接，功率放大器與聲波發生器連接，聲波發生器安裝在聲波導管上；鍋爐承壓柱的監測系統用來測量鍋爐的縱向膨脹，采用如下安裝方式聲波接收器設置在鍋爐承壓柱內壁測點位置上，聲波導管和聲波發生器設置在鍋爐爐膛的外壁測點位置上，其余連接方式與爐膛截面的監測系統相同。本發明還提供了一種基于所述的電站鍋爐熱膨脹監測裝置的監測方法，具體分為測量橫向膨脹量和縱向膨脹量a.測量鍋爐橫向膨脹量時，在一個監測周期內，啟停所測平面爐膛水平截面上各爐膛側壁所布的聲波發生器。先啟動前墻聲波發生器，然后半分鐘后關閉前墻聲波發生器，同樣按順時針依次啟停各墻的聲波發生器。通過測量同一爐膛側壁側的飛渡時間，并通過實時獲得的外界空氣溫度計算出聲波傳播速度，得到即時的所測爐膛側壁寬度=Xn=Ctl · τ，式中，τ飛渡時間，單位為S5Ctl為介質中聲波的傳播速度，單位為m/s;對于空氣介質，
權利要求
1.基于聲學原理的電站鍋爐熱膨脹監測系統，其特征在于，在電站鍋爐的爐膛的3個矩形水平截面以及鍋爐承壓柱的2個矩形水平截面上設置測點，每個矩形水平截面的每個邊上設置兩個測點；鍋爐承壓柱的兩個水平截面分別位于鍋爐的入口處和出口處，爐膛的3個水平截面中，有兩個分別位于鍋爐承壓柱兩個截面的上方，另ー個位于鍋爐爐膛的頂部; 爐膛截面的監測系統用來測量鍋爐的橫向膨脹，采用如下安裝方式聲波導管(2)和聲波接收器(3)安裝在測點位置；安裝在鍋爐爐膛(I)上的聲波導管(2)安裝聲波接收器(3)，聲波接收器(3)與信號調理器(4)相連，信號調理器(4)、功率放大器(8)、輸入/輸出裝置(6)分別通過數據線與接線盒(5)連接，輸入/輸出裝置(6)與主機(7)連接，功率放大器(8)與聲波發生器(9)連接，聲波發生器(9)安裝在聲波導管(2)上； 鍋爐承壓柱的監測系統用來測量鍋爐的縱向膨脹，采用如下安裝方式聲波接收器(3)設置在鍋爐承壓柱內壁測點位置上，聲波導管(2)和聲波發生器(9)設置在鍋爐爐膛(I)的外壁測點位置上，其余連接方式與爐膛截面的監測系統相同。
2.ー種基于權利要求I所述的電站鍋爐熱膨脹監測裝置的監測方法，其特征在干， a.測量鍋爐橫向膨脹量時，在一個監測周期內，啟停所測平面爐膛水平截面上各爐膛側壁所布的聲波發生器；先啟動前墻聲波發生器，然后半分鐘后關閉前墻聲波發生器，同樣按順時針依次啟停各墻的聲波發生器；通過測量同一爐膛側壁側的飛渡時間，并通過實時獲得的外界空氣溫度計算出聲波傳播速度，得到即時的所測爐膛側壁寬度=Xn=Ctl T，式中，T飛渡時間，単位為S5Ctl為介質中聲波的傳播速度，單位為m/s;對于空氣介質，
全文摘要
本發明屬于電站鍋爐聲學監測技術領域，特別涉及一種基于聲學原理的電站鍋爐熱膨脹監測系統及測量方法。該系統主要是由安裝在鍋爐上所布置測點處的聲波發生器、聲波接收器、聲波導管、信號調理器、數據線、輸入/輸出裝置、接線盒、采集卡和電腦主機組成。通過主機程序控制聲波發生器發出聲音信號，并由聲波接收器接收后，通過傳輸線將信號輸入到主機中，經過計算分析處理，以圖表和模擬圖的形式顯示在主機上，清晰直觀，方便運行人員實時地了解鍋爐設備的膨脹情況。減輕運行人員的工作度，降低了危險性，提高火電機組的運行水平。
文檔編號F22B37/38GK102818251SQ20121029127
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月15日 優先權日2012年8月15日
發明者沈國清, 安連鎖, 許偉龍, 張世平 申請人:華北電力大學