[发明专利]电站锅炉承压部件热膨胀量在线监测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在线监测电站锅炉承压部件热膨胀量的装置，属锅炉技术领域。

背景技术

电站锅炉承压部件温度升高后会膨胀，为了不使膨胀受阻，在承压部件内产生过大的热应力，通常对承压部件采取各种各样的热膨胀补偿措施。一种常用的补偿方式是将承压部件一端固定，另一端受热后可以自由膨胀，汽包和水冷壁管等部件常采用这种补偿方式。为此，电站锅炉本体均采用全悬吊结构，使锅炉本体的每个部分能够比较充分地热膨胀，大大减小了由于热膨胀受阻而产生的热应力。

锅炉在启动和停炉过程中，汽包壁内的温度场和传热条件不断变化。当汽包内温度变化时，汽包筒体存在内外壁温差、上下壁温差和纵向温差，使得汽包本体因外在约束及内部各部分之间的约束，不能自由膨胀而产生热应力。锅炉水冷壁上端固定在汽包上，由于水冷壁弯曲较小膨胀量较大，本身补偿膨胀的能力较小，故下端是可以自由膨胀的。水冷壁向下的膨胀量可事先根据温度和材质及高度计算出来。如果升火过程中水冷壁向下的膨胀值与设计不符，可能是向下膨胀受阻或水冷壁受热不均，应设法消除，否则会在水冷壁管内产生过大的热应力。集箱内工质温度不均匀常会导致集箱沿轴向两端的膨胀不均匀，从而产生一定的热应力，严重时会使集箱变形或受热面管子损坏。另外，某些管子或集箱在通过砖衬或护板时膨胀受阻，或者被导架、支吊架及其它杂物阻碍，也会导致膨胀不均匀。

针对上述锅炉运行中承压部件的热膨胀问题，电厂普遍采用在锅炉本体特定位置安装膨胀指示器的方法来记录相应位置在各个膨胀方向上的膨胀量，然后用于分析设备热应力产生的原因，判断各种管道、集箱和容器受热膨胀时是否受阻，分布是否均匀，是否按要求膨胀。所用膨胀指示器均为接触式机械指示器，其原理是：用一块金属面板刻画上尺寸线，然后用带尖的圆钢作为指针与之配合，面板和指针套筒一个固定在设备上，另一个固定在锅炉平台上，设备受热膨胀产生位移后，指针会沿套筒轴向移动一段距离，根据指针杆上的刻度读取沿指针和套筒轴向的位移量；与此同时，指针的头部会在面板上移动位置，根据面板上的二维刻度读取与指针轴向相垂直平面上两个垂直方向上的位移量，从而获得设备的三向膨胀量。

然而这类膨胀指示器冷态时面板与指针存在很长距离，无法准确对零，如果面板与指针的距离不够大，热态时面板又很容易被指针划伤。而且由于膨胀指示器安装位置多处于温度较高的环境（锅炉本体上部可达40～50℃），现场运行人员只能定期观察记录各个膨胀指示器指示的膨胀数据，用这些代表性数据进行锅炉管道整体应力分析，判断各种管道、集箱和容器受热膨胀时是否受阻，分布是否均匀，是否按要求膨胀。因此这类膨胀指示器无法在承压部件膨胀量偏离设计值较大时及时、准确地反馈信息，因而也就无法避免因设备膨胀不畅而导致的各种安全事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种运行可靠、监测结果准确的电站承压部件热膨胀量在线监测装置。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种电站锅炉承压部件热膨胀量在线监测装置，由数据采集模块、计算机和安装在电站锅炉承压部件不同监测点的多个三向膨胀量检测单元组成，每个三向膨胀量检测单元由方体金属面板和三个非接触式位移传感器组成，所述方体金属面板固定在承压部件上；所述三个非接触式位移传感器固定在锅炉平台上，它们的感应端分别与方体金属面板的三个相互正交的平面相对应，非接触式位移传感器的信号输出端分别接数据采集模块的不同输入通道；所述数据采集模块通过通讯接口与计算机连接。

上述电站锅炉承压部件热膨胀量在线监测装置，所述非接触式位移传感器为激光位移传感器、超声波位移传感器或电感式位移传感器。

上述电站锅炉承压部件热膨胀量在线监测装置，所述承压部件监测点位于：前后水冷壁下集箱两侧测点、下部水冷壁左右侧墙前后部测点、中部水冷壁左右侧墙前后部测点、折焰角后左右侧墙后部测点、尾部烟道主蒸汽出口集箱两侧测点、再热器出口集箱两侧测点、再热器入口集箱两侧测点、省煤器入口集箱右侧测点、尾部左右侧包墙前后部测点及炉顶大包左右侧墙前后部测点。