崔振東

（吉林省德惠市環(huán)境監(jiān)測(cè)站吉林德惠130300）

電站鍋爐對(duì)流煙道煙溫聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)要點(diǎn)分析

崔振東

（吉林省德惠市環(huán)境監(jiān)測(cè)站吉林德惠130300）

電站鍋爐對(duì)流煙道煙溫聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以在電站鍋爐的煙道發(fā)生輕微變化時(shí)就能監(jiān)測(cè)到改變情況，方便技術(shù)人員可以對(duì)電站鍋爐過(guò)熱器和再熱器超出標(biāo)準(zhǔn)溫度問(wèn)題及時(shí)的進(jìn)行解決。該監(jiān)測(cè)技術(shù)需要模擬建立對(duì)流煙溫管道的列陣試驗(yàn)室，在實(shí)驗(yàn)室安靜的環(huán)境中研究出聲波反應(yīng)出的煙道煙溫變化，這種監(jiān)測(cè)技術(shù)需要在電站鍋爐的現(xiàn)場(chǎng)安裝聲學(xué)監(jiān)測(cè)器的測(cè)點(diǎn)，保證實(shí)驗(yàn)室可以及時(shí)的接收到煙溫變化聲學(xué)信號(hào)，并且利用聲學(xué)信號(hào)在管列陣中的變化，對(duì)煙道中的實(shí)際溫度進(jìn)行分析和測(cè)量。對(duì)該技術(shù)的要點(diǎn)進(jìn)行分析，證明該技術(shù)在對(duì)流煙道中煙溫測(cè)量的準(zhǔn)確性。

鍋爐；對(duì)流煙道；煙溫測(cè)量；聲學(xué)監(jiān)測(cè)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國(guó)內(nèi)電站的鍋爐容量在逐漸的擴(kuò)大，逐漸開始應(yīng)用高參數(shù)的鍋爐，但是這些大容量高參數(shù)的鍋爐在使用時(shí)或多或少的會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，尤其是過(guò)熱器和再熱器的溫度問(wèn)題，如果該位置使用處于超溫運(yùn)行的狀態(tài)，就會(huì)使鍋爐的運(yùn)行產(chǎn)生巨大的安全隱患，威脅人們的生命安全。電站鍋爐在具體應(yīng)用的過(guò)程中，主要是因?yàn)閮牲c(diǎn)原因影響過(guò)熱器和再熱器的溫度，一點(diǎn)是因?yàn)檎羝麄?cè)的溫度超標(biāo)，另一點(diǎn)是因?yàn)闊煔鈧?cè)的溫度超標(biāo)，而這兩點(diǎn)影響安全的因素也基本都是同時(shí)存在的。如果能夠監(jiān)測(cè)到煙道內(nèi)的煙溫則可以有效的對(duì)過(guò)熱器和再熱器的溫度進(jìn)行控制。

1 利用聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)測(cè)溫的優(yōu)勢(shì)

利用聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)溫，主要是對(duì)煙道內(nèi)的溫度進(jìn)行聲波方面的測(cè)試，監(jiān)測(cè)需要對(duì)聲波在鍋爐煙道內(nèi)的傳播速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)聲波傳播速度的有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，建立起完善的二維聲波溫度場(chǎng)，我國(guó)專門針對(duì)小型電站建立了煙道聲波測(cè)試法，利用這種方法取代了原本的探針測(cè)試法。在利用煙道聲波測(cè)試法進(jìn)行測(cè)試時(shí)，不需要計(jì)算熱偏差，簡(jiǎn)化的計(jì)算環(huán)節(jié)，可以迅速的監(jiān)測(cè)出要到內(nèi)溫度的具體分布情況。

2 聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)測(cè)量煙道溫度的原理

聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)溫度的測(cè)量主要是測(cè)量聲波與溫度傳播介質(zhì)之間的速度關(guān)系，在測(cè)量時(shí)需要在煙道的一側(cè)設(shè)置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)發(fā)出聲學(xué)信號(hào)，信號(hào)穿過(guò)溫度傳播介質(zhì)被另一端的測(cè)點(diǎn)接收。因?yàn)閮蓚€(gè)測(cè)點(diǎn)之間的距離是不能變化的，所以只需要測(cè)算該段聲波在這段距離中的平均傳播時(shí)間，就可以得出整條煙道中溫度介質(zhì)的真實(shí)溫度了。煙道中溫度傳播介質(zhì)與聲波傳播速度之間的關(guān)系如下：

聲波在溫度介質(zhì)中的傳播速度用c表示，單位是米每秒，測(cè)點(diǎn)之間的距離用D表示，單位是米，τ代表了聲波在傳播路徑中的延遲，單位也是米每秒，γ為溫度介質(zhì)的絕熱指數(shù)，R是指空氣常數(shù)，m是摩爾量，T表示測(cè)量時(shí)具體的溫度，最后得出的Z為煙道中特殊氣體常數(shù)。

電站鍋爐的爐膛距離大約在20m之內(nèi)，鍋爐在正常運(yùn)行的狀態(tài)下，煙道內(nèi)的煙溫不超過(guò)1800℃，聲音在煙氣中的傳播速度也不會(huì)超過(guò)800m/s，所以在得知這些數(shù)據(jù)的情況下，只需要對(duì)聲音的傳播速度進(jìn)行測(cè)算就可以了，測(cè)點(diǎn)的距離是根據(jù)爐膛自行設(shè)定的。在測(cè)量比較復(fù)雜的爐膛區(qū)域時(shí)，要設(shè)置多個(gè)測(cè)點(diǎn)，或者設(shè)置交叉測(cè)點(diǎn)，測(cè)量的數(shù)據(jù)量要大，這樣才能建立起完善的溫度測(cè)量表，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的組建和分析，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

測(cè)量前需要建立排管式的陣列試驗(yàn)，在排管陣列中設(shè)置多個(gè)測(cè)試點(diǎn)，并保證不能改變陣列排管之間的距離，試驗(yàn)時(shí)采用的聲波頻率就是后期真正測(cè)量時(shí)的聲波頻率，這樣更方便測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。在進(jìn)行聲波測(cè)試時(shí)，最重要的一點(diǎn)就是確定聲波在測(cè)量路徑中的具體延遲，因?yàn)樵擁?xiàng)數(shù)據(jù)直接影響了最終數(shù)據(jù)計(jì)算的結(jié)果。測(cè)量時(shí)測(cè)點(diǎn)之間的距離為2.287m、3.527m、3.769m、2.582m、3.413m，準(zhǔn)確的測(cè)點(diǎn)尺寸可以讓聲波延遲的計(jì)算更加精準(zhǔn)。

表1 溫度測(cè)量數(shù)據(jù)表

在測(cè)量結(jié)束后，繪制出煙溫的具體線性分布圖，方便在進(jìn)行煙道煙溫測(cè)試時(shí)進(jìn)行測(cè)點(diǎn)布置，也可以通過(guò)煙溫的比對(duì)，利用重建算法，準(zhǔn)確的測(cè)量電站鍋爐煙道的截面溫度，對(duì)鍋爐的過(guò)熱器和再熱器進(jìn)行直觀的溫度監(jiān)測(cè)。

3 結(jié)語(yǔ)

利用聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)對(duì)流煙道的煙溫進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效的體現(xiàn)出了聲學(xué)測(cè)量的優(yōu)勢(shì)，并且通過(guò)對(duì)煙道內(nèi)測(cè)點(diǎn)的布置，可以對(duì)整個(gè)煙道的截面進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，保證過(guò)熱器和再熱器不會(huì)產(chǎn)生超溫的安全危害，并且利用聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行煙溫監(jiān)測(cè)避免了計(jì)算熱偏差，簡(jiǎn)化的煙溫的測(cè)量流程。由于鍋爐的現(xiàn)場(chǎng)條件關(guān)系，聲學(xué)監(jiān)測(cè)的測(cè)點(diǎn)布置是一個(gè)難題，所以一定要對(duì)聲學(xué)監(jiān)測(cè)的測(cè)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，盡量減少測(cè)點(diǎn)的布置數(shù)量，通過(guò)較少數(shù)的測(cè)點(diǎn)也能得出精準(zhǔn)的測(cè)量數(shù)據(jù)。

[1]張世平，沈國(guó)清，安連鎖.電站鍋爐對(duì)流煙道煙溫聲學(xué)監(jiān)測(cè)技術(shù)關(guān)鍵[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2015,01:95-102.

[2]張世平，沈國(guó)清，安連鎖,牛玉廣.基于聲學(xué)測(cè)溫的電站鍋爐水冷壁局部灰污監(jiān)測(cè)研究[J].熱能動(dòng)力工程，2013，04：409-414+440.

[3]安連鎖，張世平，李庚生，沈國(guó)清，馮強(qiáng)，鄧喆.電站鍋爐聲學(xué)監(jiān)測(cè)中互相關(guān)時(shí)延估計(jì)影響因素研究[J].動(dòng)力工程學(xué)報(bào),2012,02: 112-117.

崔振東（1974—），男，大專，助理工程師。