一种基于正平衡的工业燃油蒸汽锅炉效率测试装置及方法与流程

本发明涉及一种锅炉测试装置，特别涉及一种基于正平衡的工业燃油蒸汽锅炉效率测试装置及其方法。

背景技术：

我国工业燃油蒸汽锅炉众多，主要是为了企业提供蒸汽用于生产生活。工业燃油蒸汽锅炉生产厂商众多，导致所生产的工业燃油蒸汽锅炉质量参差不齐。随着国家大力提倡节能减排，工业锅炉的检测也被纳入其中。现有状况中，工业锅炉运行后，管理较为粗放，锅炉运行人员水平不一，很少进行效率检测，这些因素导致锅炉无法保证长期处于正常运行水平。通过对锅炉的检测，评估锅炉运行水平，提出改进方法，提升锅炉效率，减少污染排放，对于节约燃油和降低排放具有重要意义。

传统的燃油蒸汽锅炉检测方法是基于反平衡来计算锅炉效率。通过检测烟气成分和排烟温度，然计算排烟散热量、燃烧效率及锅炉效率。对于燃油蒸汽锅炉的反平衡测试中，烟气成分复杂，烟气成分的精确测试是效率测试准确性的关键，这就对烟气分析仪性能有很高的要求。但是现有高精确度的烟气分析仪价格昂贵，其气体探测器的寿命有限，需要经常更换，使得测试成本增加。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于正平衡的工业燃油蒸汽锅炉效率测试装置，可以通过直接测定燃油流量、蒸汽流量、温度、湿度，锅炉进水温度、流量，计算出有效产热量，从而得出锅炉效率，整套装置占用体积小，属于可移动设备，可以通过车辆、船舶等方式运输至锅炉现场进行检测。

本发明的另一目的是提供一种基于正平衡的工业燃油蒸汽锅炉效率测试方法，测试过程简单易操作，所测数据通过计算机程序自动分析，能够打印并上传测试结果。

为了实现上述目的，本发明是这样实现的：一种基于正平衡的工业蒸汽锅炉效率测试装置，包括固定基座，所述固定基座上固定安装有蒸汽测量系统、锅炉进测量系统、燃油计量分析系统和控制与数据处理系统，所述蒸汽测量系统、锅炉进水测量系统、燃油计量分析系统与所述控制与数据处理系统电气连接；所述固定基座上还设置有最少一组换热器、凝结水箱、蒸汽进口和冷却水进口，所述蒸汽进口与所述换热器的热流体管入口连接，所述冷却水进口与所述换热器的冷流体管入口连接，所述换热器的热流体管出口和冷流体管出口均连接所述凝结水箱，在所述凝结水箱上设置有排出口。所述换热器的作用是将锅炉产生的蒸汽冷凝，换热器的热流体管和冷流体管内的蒸汽凝结后的水与冷凝水通过凝结水箱上设置的排出口排出，若不设置换热器，高温蒸汽直接排出会存在潜在的安全隐患。

所述换热器可以在固定基座上排列四组，所述蒸汽进口通过电磁阀将四个所述换热器依次最少两个依次串接或者单个连接；所述冷却水进口通过电磁阀将四个所述换热器依次最少两个依次串接或者单个连接。

所述控制与数据处理系统包括计算机、通讯网络和打印机，可对蒸汽测量系统，锅炉进水测量系统和燃油计量分析系统传输的数据进行分析，形成报告，并可通过打印机打印及通讯网络上传；控制与数据处理系统可以控制电磁阀的开关。

通过电磁阀可以控制每台换热器的启用及关闭，适应不同功率锅炉的测试要求，以及在个别换热器出现故障时，可屏蔽特定换热器，保障装置正常运行。

所述换热器为板式换热器。

所述蒸汽测量系统包括安装在所述蒸汽进口处的蒸汽流量计、蒸汽温度表、蒸汽湿度测量装置和蒸汽压力表。根据具体情况，蒸汽流量计、蒸汽温度表、蒸汽湿度测量装置可安装于蒸汽进口管道平直段，蒸汽压力表可安装于锅炉锅筒上。蒸汽测量系统对流量、温度、湿度等数据所测数据通过数据采集设备采集。

所述锅炉进水测量系统包括用于安装在待测锅炉进水管道处的水温表和流量计。根据具体情况，水温表和流量计可安装于锅炉进水管道平直段。锅炉进水测量系统所测数据通过数据采集设备采集。

所述燃油计量分析系统包括用于安装在待测锅炉进油管道处的燃油温度表和燃油流量计。燃油温度表和燃油流量计安装于燃料进油管道平直段。燃油计量分析系统所测数据通过数据采集设备采集。

所述凝结水箱由不锈钢制作成的。

所述固定基座由不锈钢制作成的。

一种基于正平衡的工业蒸汽锅炉效率测试方法，基于上述的一种基于正平衡的工业蒸汽锅炉效率测试装置，执行如下步骤：

S1.先将冷却水进口连接冷却水源，蒸汽进口连接被测锅炉的蒸汽出口，锅炉进水测量系统连接待测锅炉进水管道处，燃油计量分析系统连接待测锅炉进油管道处；在锅炉工作之前，先输送冷却水，防止换热器烧毁；通过所述控制与数据处理系统控制换热器的管道上的电磁阀开关；锅炉工作时，待测锅炉输出的蒸汽通过蒸汽管道依次流过开通的换热器，冷却水通过冷却水管道依次流过开通的换热器，蒸汽冷却后形成的冷凝水和冷却水均排至凝结水箱中，凝结水箱中的水通过凝结水箱出口排出；

S2.锅炉进入稳定运行工况后，开始进行测试工作：蒸汽测量系统实时测量待测锅炉输出的蒸汽流量、湿度、温度和压力，锅炉进水测量系统实时测量待测锅炉的进水流量和温度，燃油测量分析系统实时测量待测锅炉的燃油温度和流量，蒸汽测量系统，锅炉进水测量系统和燃油测量分析系统将测量数据传输至控制与数据处理系统处理。

与现有技术相比，本发明具有的优点和有益技术效果如下：

(1)通过进行蒸汽参数和锅炉进水参数的测量直接计算有效产热量，测量误差小，精度高；

(2)具有可移动性，整个测试装置可以通过车辆等方式上门进行锅炉效率测试；

(3)安装简单紧凑，使用灵活，检测成本低；

(4)具有多个换热器，可以针对不同负荷锅炉进行效率测试；

(5)换热器通过电磁阀控制其是否投入使用，在个别换热器出现故障时仍可以进行测试，可靠性高；

(6)能够实现测试报告自动生成，并可直接打印和通过网络进行上传，大大减少了数据处理时间。

【附图说明】

图1为本发明系统结构框图；

图2为本发明控制与数据处理系统的结构框图。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细的描述说明。

一种基于正平衡的工业蒸汽锅炉效率测试装置，包括固定基座1、蒸汽测量系统、锅炉进水测量系统、燃油计量分析系统和控制与数据处理系统，所述蒸汽测量系统、锅炉进水测量系统、燃油计量分析系统和控制与数据处理系统固定于固定基座1上；所述蒸汽测量系统、锅炉进水测量系统、燃油计量分析系统与控制与数据处理系统连接，在所述固定基座上设置最少一组换热器、凝结水箱、蒸汽进口和冷却水进口，所述蒸汽进口与所述换热器的热侧进口连接，所述换热器的热侧出口与凝结水箱连接，所述冷却水进口与所述换热器的冷侧进口连接，所述换热器的冷侧出口与凝结水箱连接，在凝结水箱上设置有排出口(凝结水箱出口)。所述蒸汽测量系统、锅炉进水测量系统、燃油计量分析系统、控制与数据处理系统、换热器、冷却水与蒸汽管道、电磁阀以及凝结水箱均固定于基座1上。所述固定基座1可以被移动、运输。优选的，所述固定基座1可以安装在机动车运载平台上，以便于搬运。所述换热器可以在固定基座1上排列四组，所述蒸汽进口管道通过电磁阀将四个所述换热器依次最少两个依次串接或者单个连接；所述冷却水进口管道通过电磁阀将四个所述换热器依次最少两个依次串接或者单个连接。通过电磁阀的控制，可以是单个换热器实用或者任意两个或者三个以上的串联使用。

所述控制与数据处理系统包括计算机、通讯网络和打印机，可对蒸汽测量系统、锅炉进水测量系统和燃油计量分析系统传输的数据进行分析，形成报告，并可通过打印机打印及通讯网络上传；控制与数据处理系统可以控制电磁阀的开关。通过电磁阀可以控制每台换热器的启用及关闭，适应不同功率锅炉的测试要求，以及在个别换热器出现故障时，可关闭特定换热器，保障装置正常运行。

所述换热器优选为板式换热器。所述换热器与固定基座1之间设置绝缘垫。所述蒸汽测量系统(图示蒸汽流量、湿度、温度测量系统)包括蒸汽流量计、蒸汽湿度测量装置(湿度计)、蒸汽温度表和蒸汽压力表(压力计)。蒸汽流量计、蒸汽温度表、蒸汽湿度测量装置安装于蒸汽进口管道平直段，蒸汽压力表安装于锅炉锅筒上。蒸汽测量系统所测数据通过数据采集设备(可以是单片机)采集。所述锅炉进水测量系统(图示过来进水流量、温度测量系统)包括水温表和流量计。水温表和流量计安装与锅炉进水管道平直段。锅炉进水测量系统所测数据通过数据采集设备(可以是单片机)采集。所述燃油计量分析系统(图示燃油计量分析系统)包括燃油温度表和燃油流量计。燃油温度表和燃油流量计安装于燃料进油管道平直段。燃油计量分析系统所测数据通过数据采集设备(可以是单片机)采集。所述凝结水箱由不锈钢制作成的。所述固定基座1由不锈钢制作成的。

如图2所示，所述锅炉进水测量系统测量到的锅炉进水参数，所述蒸汽测量系统测量到的蒸汽参数数据，所述燃油计量分析系统测量到的燃烧参数数据可以通过导线或者无线输入控制与数据处理系统进行处理，控制与数据处理系统将处理后的结果数据上传至服务器或者打印机打印。

在实施实例中以使用四个换热器为例。冷却水如自来水或其他水源通过冷却水进口进入换热器，蒸汽进口与锅炉蒸汽出口连接。

一种基于正平衡的工业蒸汽锅炉效率测试方法，利用上述的一种基于正平衡的工业蒸汽锅炉效率测试装置执行如下步骤：

S1.先将冷却水进口连接冷却水源，蒸汽进口连接被测锅炉的蒸汽出口，锅炉进水测量系统连接待测锅炉进水管道处，燃油计量分析系统连接待测锅炉进油管道处；在锅炉工作之前，先输送冷却水，防止换热器烧毁；通过所述控制与数据处理系统控制换热器的管道上的电磁阀开关；锅炉工作时，待测锅炉输出的蒸汽通过蒸汽管道依次流过四个换热器，冷却水通过冷却水管道依次流过四个换热器，蒸汽冷却后形成的冷凝水和冷却水均排至凝结水箱中，凝结水箱中的水通过凝结水箱出口排出；

S2.锅炉进入稳定运行工况后，开始进行测试工作：蒸汽测量系统实时测量待测锅炉输出的蒸汽流量、湿度、温度和压力，锅炉进水测量系统实时测量待测锅炉的进水流量和温度，燃油测量分析系统实时测量待测锅炉的燃油温度和流量，蒸汽测量系统，锅炉进水测量系统和燃油测量分析系统将测量数据传输至控制与数据处理系统处理，可以将所测数据通过数据采集设备采集存储于计算机，计算机对数据进行分析与计算，形成报告，并可实现打印与上传。

锅炉效率正平衡计算对于饱和蒸汽锅炉和过热蒸汽锅炉是不同的。对于饱和蒸汽锅炉的处理方法如下，正平衡的计算公式1为：

计算公式1中η₁—锅炉正平衡效率；D_gs—蒸汽锅炉给水流量，kg/h；h_bq—饱和蒸汽焓，kJ/kg；h_gs—蒸汽锅炉给水焓，kJ/kg；r—汽化潜热，kJ/kg；ω—蒸汽湿度，％；G_s—锅水取样量，kg/h；B—燃料消耗量，kg/h；Q_r—锅炉输入热量，kJ/kg。

对于过热蒸汽锅炉，当测量给水流量时，则有计算公式2为：

计算公式2中η₁—锅炉正平衡效率；D_gs—蒸汽锅炉给水流量，kg/h；h_bq—饱和蒸汽焓，kJ/kg；h_gs—蒸汽锅炉给水焓，kJ/kg；r—汽化潜热，kJ/kg；G_s—锅水取样量，kg/h；B—燃料消耗量，kg/h；Q_r—锅炉输入热量，kJ/kg。

当测量过热蒸汽流量时，则有计算公式3为：

计算公式3式中h_gq—过热蒸汽焓，kJ/kg；h_zy—自用蒸汽焓，kJ/kg；D_sc—输出蒸汽量，kg/h；G_p—蒸汽取样量，kg/h；D_zy—自用蒸汽量kg/h。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。