专利名称:一种有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，包括由红外线发射器、滤光片、采样腔和红外线检测器组成的红外线设备，以及工作主机和显示器，红外线设备通过信号线连接工作主机，工作主机通过信号线连接显示器。本实用新型利用红外线设备检测有机朗肯循环发电系统工质泄漏情况，不仅可以完成多点同时检测，还可以实现远程控制，具有抗干扰、精度高、反应灵敏、安全可靠、易于操作等特点。
【专利说明】一种有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于检测仪器领域，具体涉及一种有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置。
【背景技术】
[0002]目前工业生产大量消耗煤、石油、天然气等化石燃料，而在生产过程中产生的大量低品位废热被排入大气环境中。为了提高工业生产能源利用效率，减缓化石燃料的枯竭速度和减轻环境污染，许多学者根据有机工质蒸发温度低、汽化潜热小等的优点，基于朗肯循环，提出了有机朗肯循环，用于回收工业生产中所产生的废热。有机朗肯循环一般选用干流体作为工质，利用饱和蒸汽推动汽轮机转动，进而带动发电机发电。由于有机工质易挥发、价格昂贵，所以工质泄漏是有机朗肯循环所面临的主要问题。目前还没有专门针对有机朗肯循环泄漏问题的检测装置。
[0003]传统的泄漏检验方法有:1、目测检漏法；2、气泡检漏法；3、气压式泄漏检测法；4、流量式泄漏检测法；5、卤素泄漏检测法；6、氦质谱泄漏检测法；7、电子检漏仪。
[0004]第I种检漏方法对于无色无味气体或微量泄漏不易查出，第2种检漏方法对于微量泄漏不易查出，因此第I种和第2种检漏方法只适合于粗检使用；第3种和第4种检漏方法能够检验系统是否存在泄漏，但不适合动力循环系统的检测，因为当系统处于变工况运行时，其流量和压力均发生变化，因此无法在变工况运行时检测系统是否存在工质泄漏；第5种和第6种检漏方法使用很不方便，而且第6种检漏方法在实验完成后，被测件内惰性气体不易清除干净，而且不能做到实时监测；第7种检漏方法，诸如半导体检漏仪稳定性差，受环境影响较大。
[0005]传统能源面临枯竭，这要求在开发新能源的同时也要对现有的能源利用结构进行不断的优化，在这样的背景下，有机朗肯循环发电技术应运而生，有机朗肯循环与传统发电系统不同，有机朗肯循环发电系统采用的是沸点较低，汽化潜热较小的有机工质，具体的工作介质取决于热源的温度和工质的物理化学性质。但是目前由于泄漏问题是有机朗肯循环发电技术所面临的一个主要问题，而且有机工质易挥发、价格昂贵，甚至少数工质具有毒性，对臭氧层具有破坏能力或易造成温室效应，因此开发一套专门针对有机朗肯循环工质泄漏的检测装置显得尤为重要。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提供一种有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，能够有效地对有机朗肯循环泄漏问题进行检测。
[0007]为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0008]一种有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，包括显示器、工作主机和若干个红外线设备，工作主机分别与显示器和红外线设备相连，其中红外线设备内设有红外线发射器，在红外线设备内沿红外线发射器的红外线发射方向依次设有滤光片、采样腔和红外线检测器，采样腔上开设有进口和出口，采样腔的进口上设有气体过滤器，采样腔的出口上设有用于将采样腔内被测气体抽出的抽气泵。
[0009]所述的若干个红外线设备并联在工作主机上。
[0010]所述的工作主机上设有接线接口，红外线设备通过接线接口与工作主机相连。
[0011]所述的红外线发射器发射的红外线波长范围为2?20 μ m，窄辐射角为30°。
[0012]所述的滤光片为红外滤光片。
[0013]所述的红外线检测器为钽酸锂制成的热释电探测器，其工作温度为-40?85°C，工作电压为2.0?12.0V。
[0014]所述的采样腔为圆筒状，采用铝合金材料制成，其侧壁上开有进口和出口，采样腔的内径为2?4mm。
[0015]所述的红外线设备的形状为长方体形，其长度为125?135mm，宽度为25?30mm，高度为40?45_。
[0016]所述的红外线设备为红外线传感器，其量程为O?2000ppm，检测精度为-2%?2% FS，年漂移为-2%?2% FS，信号输出线性误差小于1% FS，工作温度为-10?50°C，工作压力为0.08?0.1 IMPa,工作电压为4.75?5.25VDC。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果为:
[0018]本实用新型提供的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，是为了实现有机郎肯循环发电系统泄漏问题的快速、精确检测而设计的，可以有效地确定泄漏位置，对于高温、高压、有毒等危险测点可以进行远程控制，例如有机朗肯循环发电系统中透平轴封处的漏点检测，而且可以通过设置多个红外线发射器来实现多点同时检测，灵活性强、效率高，同时本实用新型还具有以下优点:
[0019]I)本实用新型反映速度快，本实用新型利用红外检测，一般不超过25秒，而传统的检测方法从检测开始到稳定状态需要较长时间；
[0020]2)本实用新型实现非接触检测，相比于传统接触式检测具有更高的安全性。对有毒工质的泄漏检测，可以实现远程控制；
[0021]3)本实用新型寿命长，受环境影响不大，因为是非接触式检测，所以不存在磨损问题，也不会因为长期暴露于大量有机工质中而出现过载或者“设备中毒”等问题。
[0022]4)本实用新型灵活性强，可以根据系统实际需要，增加测点数量。
[0023]进一步的，本实用新型中的红外线发射器为红外传感器，可根据检测的具体工质的性质来具体选择，灵敏性和准确率高；并且同时还具有以下优点:
[0024]I)本实用新型灵敏度高，可以有效查出系统工质的微小泄漏；
[0025]2)本实用新型具有很高的测量精度，能显示工质泄漏量，并且易于操作。
【附图说明】
[0026]图1是有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置的结构示意图；
[0027]其中:1-显示器，2-工作主机，3-红外线设，4-红外线发射器，5-红外线检测器，6-滤光片，7-采样腔，8-抽气泵，9-接线接口，10-气体过滤器。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0029]参见图1，本实用新型提供的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置由显示器1，工作主机2和若干个红外线设备3组成，其中红外线设备3是核心设备，红外线设备3的内部一端为红外线发射器4，另一端为红外线检测器5，红外线发射器4和红外线检测器5之间设有滤光片6和采样腔7，且滤光片6和采样腔7沿红外线发射器4的红外线发射方向依次设置，采样腔7的进口上设有防止水汽、灰尘等进入采样腔影响检测结果的气体过滤器10，在采样腔7的出气口上安装有用于将采样腔内被测气体抽出的抽气泵8，工作主机2用于处理信号并记录测试结果，工作主机2上布置有接线接口 9，红外线设备3通过接线接口 9与工作主机2相连，显示器I与工作主机2相连。
[0030]其中，红外线设备3的形状为长方体形，其长度为125?135mm，宽度为25?30mm，高度为40?45mm。红外线发射器4选用美国史迪文ICX宽带红外光源作为红外线发射器光源，发射的红外线波长范围为2?20 μπι，窄辐射角为30°。滤光片6为红外滤光片。红外线检测器5为钽酸锂制成的热释电探测器，其工作温度为-40?85°C，工作电压为2.0?12.0Vo采样腔7为圆筒状，内径为2?4mm，侧壁上开有进口和出口，采样腔采用铝合金材料制作而成，采样腔的内壁涂覆有不吸收红外光、不吸附冷媒、不与冷媒发生化学反应、并具有一定的电磁屏蔽性的涂层。
[0031 ] 由于有机郎肯循环可以利用多种不同的工质，包括R123，R134a和R245fa等，对于不同被检测工质，应选用不同的红外线设备，事实上，对于不同有机工质，除了红外滤光片夕卜，红外线设备其他部件均是一样的。具体的，对于R123，应选择红外光谱特征吸收带中心波长为8.33?8.53 μ m的红外滤光片，对于R134a，应选择红外光谱特征吸收带中心波长为10.17?10.37 μ m的红外滤光片，对于R245fa，应选择红外光谱特征吸收带中心波长为8.18?8.38 μ m的红外滤光片。
[0032]另外，本实用新型所采用的红外线设备可以为红外传感器，其量程为O?2000ppm，检测精度小于等于±2% FS，年漂移为±2% FS，信号输出线性误差小于1% FS，采用的是零点校准和满量程校准，其工作温度在_10°C到50 °C，工作压力为0.08Mpa到0.1lMPa,工作电压为5.0VDC±5%，输出信号有0_20mA线性、4_20mA线性和0-5V线性输出几种选择。该红外传感器尺寸规格是13ImmX28mmX42mm(长X宽X高)，其中的采样腔为圆管状，其内径为3mm。
[0033]本实用新型在具体使用时:由红外线发射器4发射一股包含全部红外谱波长的高强度能量束流，能量束流经过滤光片6，将除了有机工质能吸收的波长外所有波长全部过滤掉。当没有被检测有机工质进入采样腔7时，未被滤光片6过滤波长段的能量束流直接照射到红外检测器5上，使红外检测器5温度升高。当有被检测有机工质泄漏时，有机工质经气体过滤器10过滤后，通过进气口进入采样腔7中，由于红外能被检测工质吸收，使得到达红外检测器5的能量减少，红外检测器5温度相应于没有被检测工质进入采样腔7时降低，此时红外线设备3输出信号，信号传递至工作主机，再经显示器进行报警显示，以达到检测有机工质泄漏的目的。当检测完成之后，采样腔7中的有机工质通过抽气泵8被排出，以免干扰后续检测。
[0034]为了实现多点检测，在工作主机上有若干个接线接口 9，只需将带有红外线设备的信号线插入接线接口，就可以将红外线设备纳入检测系统，实现多点实时检测的目的。一般将红外线设备3布置在系统最有可能发生泄漏的地方，如汽轮机两端轴封出口处，阀门附近等。为了保证红外线设备3正常工作，红外线设备3的布置不易过于靠近汽轮机两端轴封出口处，以防止温度超过红外线设备的工作温度，因此可将红外线设备布置在汽轮机两端轴封出口处0.1m左右的位置，而红外线设备3的高灵敏度依然可以保证检测效果。此外，根据不同类型有机朗肯循环发电系统的实际情况，系统还可以增加测点。如果某处出现有机工质泄漏，相应测点的红外线设备3会将信号传递给工作主机2，并由工作主机2给红外线设备提供电源，工作主机2再将信号传递给显示器I，显示器I会显示信号来源，提示报警并显示泄漏量，从而实现实时多点检测。
【权利要求】
1.一种有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:包括显示器(1)、工作主机(2)和若干个红外线设备(3)，工作主机(2)分别与显示器(I)和红外线设备(3)相连，其中红外线设备(3)内设有红外线发射器(4)，在红外线设备(3)内沿红外线发射器⑷的红外线发射方向依次设有滤光片(6)、采样腔(7)和红外线检测器(5)，采样腔(7)上开设有进口和出口，采样腔(7)的进口上设有气体过滤器(10)，采样腔(7)的出口上设有用于将采样腔内被测气体抽出的抽气泵(8)。2.根据权利要求1所述的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:所述的若干个红外线设备(3)并联在工作主机(2)上。3.根据权利要求1或2所述的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:所述的工作主机(2)上设有接线接口(9)，红外线设备(3)通过接线接口与工作主机(2)相连。4.根据权利要求1或2所述的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:所述的红外线发射器(4)发射的红外线波长范围为2?20 μ m，窄辐射角为30°。5.根据权利要求1或2所述的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:所述的滤光片(6)为红外滤光片。6.根据权利要求1或2所述的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:所述的红外线检测器(5)为钽酸锂制成的热释电探测器，其工作温度为-40?85°C，工作电压为2.0?12.0V。7.根据权利要求1或2所述的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:所述的采样腔(7)为圆筒状，采用铝合金材料制成，其侧壁上开有进口和出口，采样腔(7)的内径为2?4mm。8.根据权利要求1或2所述的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:所述的红外线设备(3)的形状为长方体形，其长度为125?135mm，宽度为25?30mm，高度为 40 ?45mm。9.根据权利要求1或2所述的有机朗肯循环发电系统工质泄漏检测装置，其特征在于:所述的红外线设备(3)为红外线传感器，其量程为O?2000ppm，检测精度为-2%?2%FS，年漂移为-2%?2% FS，信号输出线性误差小于1% FS，工作温度为-10?50°C，工作压力为0.08?0.1 IMPa,工作电压为4.75?5.25VDC。
【文档编号】G01M3-38GK204301948SQ201420648271
【发明者】戴义平, 曹立彦, 夏家曦, 王江峰, 赵攀 [申请人]西安交通大学