专利名称：基于声学原理的电站锅炉热膨胀监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电站锅炉声学监测技术领域，特别涉及一种基于声学原理的电站锅炉热膨胀监测系统。
背景技术：
锅炉是由各种复杂的管系和钢结构组成的整体，受热后将产生膨胀。由于各部位材质不同，受热温度不同，产生的膨胀量也不同。在热态运行时，冷态安装协调的锅炉要膨胀变形，由于炉内受热面的结构和热负荷不同，汽水管、烟风管道、煤粉管道结构及内部工质热力参数不同，炉内外固定结构和连接方式等多种多样，因此各个部位的膨胀值和方向 也是多样的。如何协调这些膨胀的相互关系，是保证锅炉部件自由膨胀，不受损伤，以及锅炉热态运行时安全性和严密性的关键。因此在锅炉的一些重要部位都要求安装能指示该部位膨胀量的指示器。目前国内外锅炉的膨胀指示器都是机械式的，这种膨胀指示器是用焊接在膨胀部件上的一根钢针在一块画有坐标网格的铁板上指示膨胀量，精度低不准确，损坏不易察觉，不利于及时检修。锅炉上膨胀指示器安装位置分散，工作条件恶劣，运行人员观察时须上下奔波，很不方便，且很危险。
发明内容本实用新型的目的是提供一种能够实时远程监测锅炉重要部位膨胀量的基于声学原理的电站锅炉热膨胀监测系统。具体技术方案为在电站锅炉的炉膛的3个矩形水平截面以及锅炉承压柱的2个矩形水平截面上设置测点，每个矩形水平截面的每个边上设置两个测点；锅炉承压柱的两个水平截面分别位于锅炉的入口处和出口处，炉膛的3个水平截面中，有两个分别位于锅炉承压柱两个截面的上方，另一个位于锅炉炉膛的顶部；炉膛截面的监测系统用来测量锅炉的横向膨胀，采用如下安装方式声波导管和声波接收器安装在测点位置；安装在锅炉炉膛上的声波导管(起固定声波接收器、声波发生器作用)安装声波接收器，声波接收器与信号调理器相连，信号调理器、功率放大器、输入/输出装置分别通过数据线与接线盒连接，输入/输出装置与主机连接，功率放大器与声波发生器连接，声波发生器安装在声波导管上；锅炉承压柱的监测系统用来测量锅炉的纵向膨胀，采用如下安装方式声波接收器设置在锅炉承压柱内壁测点位置上，声波导管和声波发生器设置在锅炉炉膛的外壁测点位置上，其余连接方式与炉膛截面的监测系统相同。本实用新型的有益效果为该系统可将锅炉部件现场的膨胀位移量直观的反映在控制室内，供运行人员随时查看，形象直观，运行人员也不必再去锅炉现场观察锅炉部件膨胀情况，免除运行人员为观察锅炉的膨胀而上下奔波，减轻运行人员的工作强度，降低了危险性，提高了火电机组的运行水平。
图I为锅炉热膨胀监测点布置示意图。图2为锅炉热膨胀监测点平面1-1、2-2、3-3示意图。图3为锅炉热膨胀监测点平面4-4、5_5示意图。图4为锅炉热膨胀纵向位移计算的平视和俯视示意图。图中标号 I-锅炉炉膛；2_声波导管；3_声波接收器；4_信号调理器；5_接线盒；6_输入/输出设备；7_主机；8_功率放大器；9_声波发生器；10_锅炉承压柱。
具体实施方式
本实用新型提供了一种基于声学原理的电站锅炉热膨胀监测系统，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步说明。如图I、图2和图3所示，在电站锅炉的炉膛的3个矩形水平截面(1-1、2-2、3-3)以及锅炉承压柱的2个矩形水平截面(4-4、5-5)上设置测点，每个矩形水平截面的每个边上设置两个测点；锅炉承压柱的两个水平截面分别位于锅炉的入口处和出口处，炉膛的3个水平截面中，有两个分别位于锅炉承压柱两个截面的上方，另一个位于锅炉炉膛的顶部。炉膛截面的监测系统用来测量锅炉的横向膨胀，采用如下安装方式声波导管2和声波接收器3安装在测点位置；安装在锅炉炉膛I上的声波导管2 (起固定声波接收器、声波发生器作用)安装声波接收器3，声波接收器3与信号调理器4相连，信号调理器4、功率放大器8、输入/输出装置6分别通过数据线与接线盒5连接，输入/输出装置6与主机7连接，功率放大器8与声波发生器9连接，声波发生器9安装在声波导管2上；锅炉承压柱的监测系统用来测量锅炉的纵向膨胀，采用如下安装方式声波接收器3设置在锅炉承压柱内壁测点位置上，声波导管2和声波发生器9设置在锅炉炉膛I的外壁测点位置上，其余连接方式与炉膛截面的监测系统相同。本实用新型的实现依赖于硬件和软件两部分。本实用新型全部流程由主程序控制，主程序基于软件VC，包括声波产生的信号、声波的接收、声波飞渡时间测量。当主程序开始运行时，安装在锅炉外的声波发生器接收到主程序产生声波信号，经功率放大器声波发生器发出声波经由声波导管传播到炉膛外，声波接收器接收到声波信号经由信号调理器和输入/输出装置传回主机主程序中，主程序计算声波飞渡时间，并通过电子温度计测量锅炉炉膛外的空气温度并将数据传输到主机中，主机程序计算声波的传播速度。对锅炉炉膛的横向膨胀量和纵向膨胀量按如下方法进行a.测量锅炉横向膨胀量时，在一个监测周期内，启停所测平面炉膛水平截面上各炉膛侧壁所布的声波发生器。先启动前墙声波发生器，然后半分钟后关闭前墙声波发生器，同样按顺时针依次启停各墙的声波发生器。通过测量同一炉膛侧壁侧的飞渡时间，并通过实时获得的外界空气温度计算出声波传播速度，得到即时的所测炉膛侧壁宽度=Xn=Ctl · τ，式中，τ飞渡时间，单位为S5Ctl为介质中声波的传播速度，单位为m/s;对于空气介质，
权利要求1.基于声学原理的电站锅炉热膨胀监测系统，其特征在于，在电站锅炉的炉膛的3个矩形水平截面以及锅炉承压柱的2个矩形水平截面上设置测点，每个矩形水平截面的每个边上设置两个测点；锅炉承压柱的两个水平截面分别位于锅炉的入口处和出口处，炉膛的3个水平截面中，有两个分别位于锅炉承压柱两个截面的上方，另一个位于锅炉炉膛的顶部; 炉膛截面的监测系统用来测量锅炉的横向膨胀，采用如下安装方式声波导管(2)和声波接收器(3)安装在测点位置；安装在锅炉炉膛(I)上的声波导管(2)安装声波接收器(3)，声波接收器(3)与信号调理器(4)相连，信号调理器(4)、功率放大器(8)、输入/输出装置(6)分别通过数据线与接线盒(5)连接，输入/输出装置(6)与主机(7)连接，功率放大器(8)与声波发生器(9)连接，声波发生器(9)安装在声波导管(2)上；· 锅炉承压柱的监测系统用来测量锅炉的纵向膨胀，采用如下安装方式声波接收器(3)设置在锅炉承压柱内壁测点位置上，声波导管(2)和声波发生器(9)设置在锅炉炉膛(I)的外壁测点位置上，其余连接方式与炉膛截面的监测系统相同。
专利摘要本实用新型属于电站锅炉声学监测技术领域，特别涉及一种基于声学原理的电站锅炉热膨胀监测系统。该系统主要是由安装在锅炉上所布置测点处的声波发生器、声波接收器、声波导管、信号调理器、数据线、输入/输出装置、接线盒、采集卡和电脑主机组成。通过主机程序控制声波发生器发出声音信号，并由声波接收器接收后，通过传输线将信号输入到主机中，经过计算分析处理，以图表和模拟图的形式显示在主机上，清晰直观，方便运行人员实时地了解锅炉设备的膨胀情况。减轻运行人员的工作度，降低了危险性，提高火电机组的运行水平。
文档编号F22B37/38GK202769634SQ201220405900
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者沈国清, 安连锁, 许伟龙, 张世平 申请人:华北电力大学