专利名称：一种测量烟道换热器漏风率的方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及测量领域，具体讲是一种测量烟道换热器漏风率的方法及设备。
背景技术：
在工业锅炉排烟烟道尾部，经常使用换热器对助燃空气进行加热，从而充分利用锅炉烟气中的热量，达到降低排烟温度，提高锅炉效率的目的。
按照传热方式，换热器分为传热式和蓄热式两大类，在传热式换热器中，热量连续地通过传热面由烟气(放热气体)传给空气(吸热气体)，烟气和空气各有自己的通道。在蓄热式换热器中，烟气和空气交替的通过换热器金属受热面，当烟气流过受热面时，热量由烟气传给受热面金属，并被金属积蓄起来，然后受热面金属转到空气通道时，受热面金属就将积蓄的热量传给空气，依靠这样连续不断地循环将空气加热。300MW以上锅炉通常使用回转式蓄热换热器。
回转式换热器的主要问题是漏风较严重。漏风包括转子携带漏风及因压差作用引起的轴向、环型、冷端径向和热端径向漏风。
因为回转式换热器是一种转动机械，在动静部件之间总要留有一定的间隙，以便转动部件运动。流经换热器的空气是正压，燃烧后排放的烟气是负压，空气会在这种压差作用下通过间隙渗漏到烟道中去。运行良好的回转式换热器，其漏风率一般为8％以下，密封不良者可达20％～30％。
漏风对锅炉经济运行有很大影响。它将使送风机和引风机的电耗加大，增加排烟热损失，使锅炉热效率降低。如果漏风过大，还会使送入炉膛的风量不足，导致锅炉的出力和效率下降，并可能会引起炉膛结渣。为了衡量换热器漏风的程度，国标中用漏风率和漏风系数作为评价衡量的标准。所谓漏风率，是指漏入换热器烟气侧的空气质量与进入该烟道的烟气质量之比率。所以，准确地测量换热器的漏风率，就成为监督锅炉经济运行的重要问题。
测量漏风率的方法一般是通过测量换热器出口、入口烟气中的成分含量来达到的。因为空气中氧含量为20.6％，锅炉排放出的烟气中氧含量一般4％～6％。如果预热器出口烟气氧含量高于入口烟气氧含量，则说明空气预热器存在漏风。
测量漏风率通常是采用两套氧分析仪进行的。两套氧分析仪的测量头分别置于换热器出口、入口，同时进行烟气氧含量检测。氧分析仪一般由测量头、漏风仪控制器、加热电源等组成。测量头是依靠氧化锆固体电解质组成的氧浓度差电池，即氧化锆测氧电池来测量氧量的。氧化锆固体电解质能传导氧离子，并在两极间形成只与氧浓度差有关的电动势。由于测量头内装有的氧化锆测氧电池其内阻不同，所以不同的测量头其误差均不同，其出厂时精度等级为2％～3％。但由于每块氧分析仪都存在误差，所以因两个传感器的误差不同导致所测氧含量值与烟气中真实氧含量值出现了较大误差，严重时使所测的漏风率失去参考价值。
发明内容
本发明的目的，是提出一种减小测量漏风率误差的方法及设备，从而克服上述已有技术中存在的缺点。
本发明的目的是这样达到的一种测量烟道换热器漏风率的方法，其包括以下步骤(1)通过带有微处理器的漏风仪控制器开闭相应管道上的进气阀门，引导两个采样口的烟气分别进入两个测量头，漏风仪控制器根据测量头转换出的电信号，变换成相应出口或入口的烟气氧含量；(2)切换测量管路进气阀门，引导两个采样口的烟气通过另一组管路到达两个测量头，实现交叉测量，漏风仪控制器再将测量头的电信号转换成相应入口或出口的氧含量值；(3)通过漏风仪控制器将测量所得的多个入口烟气氧含量值累加求和后计算出平均值，将出口烟气氧含量值也求和后计算出平均值；(4)漏风仪控制器以入口烟气氧含量平均值和出口烟气氧含量平均值为依据，计算出烟道换热器的漏风率。
用于实现上述方法的设备，包括测量头、漏风仪控制器、加热电源等，通过测量管路将换热器出口端、入口端的烟气分别送至氧化锆传感器测量头；用内部带有微处理器的漏风仪控制器控制测量管路上进气阀门组的开启和关闭，用以控制每个测量头能够交替地测量出口、入口的烟气氧含量。带有微处理器的漏风仪控制器根据测量头转换出的电信号，变换成相应出口或入口的烟气氧含量；通过漏风仪控制器将测量所得的多个入口烟气氧含量值累加求和后计算出平均值，将出口烟气氧含量值也求和后计算出平均值，并以此为依据，计算出烟道换热器的漏风率。
由漏风仪控制器控制加热电源提供热源，在测量管路上设置流量计用于控制被测烟气流量，设置排空阀门和抽气泵，用以在非测量状态下清扫测量管路。
本发明测量方法的原理是这样的，由于读数中都包含有相同的系统误差，当被计算数值取决于两次读数的差值时，则该系统误差自动从计量结果中减去。
采用这种测量方法及其设备，可以减小因传感器精度误差所造成的测量误差，大大提高了测量漏风率的准确性。
下面结合本发明的一种实施方式及附图作详细说明。
附图1为测量管路示意图；附图2为一种实施例结构示意图；附图3为一种实施例漏风仪控制器结构示意图。
其中M-测量管路，E-烟气，R-空气，E1、E2-采样口，A1、B1、A2、B2-进气阀门，O1、O2-测量头，F-漏风仪控制器，D-抽气泵，C1、C2-排空阀门，L1、L2-流量计，K-工作电源，P1、P2-加热电源，F1-中央处理机，F2-数据显示屏，F3-自校准式A/D转换电路，F4-数据记录芯片，F5-测量控制继电器，F6-报警继电器，F7-加热控制器，F8-RS485通讯接口，F9-实时时钟，F10-开关电源，OUT-输入信号。
具体实施方案实施例一种用于测量烟道换热器漏风率的设备(如图1、图2、图3所示)，包括测量管路(M)、进气阀门(A1、B1、A2、B2)、测量头(O1、O2)、漏风仪控制器(F)、抽气泵(D)、排空阀门(C1、C2)等。测量管路(M)前端有两个采样口(E1、E2)，分别与换热器入口烟气和出口烟气相连接。测量管路二个输出端与测量头(O1、O2)相连接，测量管路支路上设有进气阀门(A1、B1、A2、B2)，根据漏风仪控制器(F)的命令可以进行阀门切换，以控制烟气的通过和阻断，在测量管路后端设有抽气泵(D)和流量计(L1、L2)。如图1、图2所示。
测量时按下列步骤进行(1)通过漏风仪控制器(F)，打开进气阀门A1、A2，关闭阀门B1、B2，打开抽气泵D，引导采样口E1所接的烟道换热器入口烟气到达测量头O1，使采样口E2所接的出口烟气到达测量头O2，漏风仪控制器(F)根据测量头O2转换出的电信号，变换成相应的出口烟气氧含量值，根据测量头O1的电信号变换成入口烟气氧含量值；(2)打开进气阀门B1、B2，关闭阀门A1、A2，打开抽气泵D，引导采样口E1的入口烟气到达测量头O2，引导采样口E2的出口烟气到达测量头O1，实现交叉测量。漏风仪控制器(F)根据测量头O1转换的电信号，变换成相应的出口烟气氧含量值，根据测量头O2电信号变换成入口烟气氧含量值；(3)漏风仪控制器(F)将测量头O1、O2测量后得到的6次入口烟气氧含量值累加，算出平均值；同样将测量头O1、O2测得的6次出口烟气氧含量值累加，算出平均值；(4)漏风仪控制器(F)根据入口烟气氧含量平均值和出口烟气氧含量平均值，计算出烟道换热器的漏风率。
在本实施例中，测量头(O1、O2)选用氧化锆传感器，因为其需要700±50℃的工作温度，所以由漏风仪控制器(F)控制加热电源(P1、P2)提供热源。温度测量使用K型热电偶，冷端补偿元件为PN结补偿，所以漏风仪控制器(F)将采集两台氧化锆传感器的温度数据(-1～31mV)和氧电势数据(-6～136mV)还有远端热电偶补偿PN结温度数据(0.1～0.8V)。在测量管路上设流量计(L1、L2)和排空阀门(C1、C2)，在非测量状态时打开排空阀门(C1、C2)和抽气阀(D)，利用空气预热器的负压来清扫测量管道。进气阀门和排空阀门可选用电磁阀。
由于漏风仪控制器(F)内部的A/D转化量程为-6～136mV，所以对于输入信号要通过分压电阻衰减到1/6后进入A/D转换。图3所示为漏风仪控制器(F)内各部件主要连接关系，其作用与选用中央处理机(F1)可以选用微处理器，数据显示屏(F2)可以选用液晶显示屏，自校准式A/D转换电路(F3)功能是将模拟信号转换成数字信号，数据记录芯片(F4)选用大容量存贮芯片，测量控制继电器(F5)在测量状态下用于控制泵阀组(A1、B1、A2、B2、D)的开启与闭合，报警继电器(F6)用于超值报警，加热控制器(F7)用于对测量头(O1、O2)恒温控制，RS485通讯接口(F8)用于与计算机的通讯，实时时钟(F9)用于计时，开关电源(F10)将市电经整流稳压后给各部件提供工作电压。
权利要求
1.一种测量烟道换热器漏风率的方法，采用传感器测量头对换热器出口、入口的烟气氧含量进行采样测量，其特征在于(1)采用二台以上的氧化锆传感器测量头交替地换热器出口、入口的烟气氧含量进行采样测量，(2)微处理器将每次测得的出口烟气氧含量值和入口烟气氧含量值进行累积，计算出平均值，将上述平均值作为出口烟气氧含量值和入口烟气氧含量值，并以此为依据，计算出烟道换热器的漏风率。
2.一种用于实现权利要求1所述方法的装置，包括测量头、漏风仪控制器、加热电源等，其特征在于将测量管路两个采样口分别与换热器出口端、入口端相连接，测量管路两个输出端与分别与两个测量头相连接；用微处理器控制测量管路上进气阀门的开启和关闭。
3.根据权利要求2所述的一种装置，其特征是在测量管路上设置流量计、排空阀门和抽气泵，用微处理器控制排空阀门和抽气泵的开启和关闭。
全文摘要
一种测量烟道换热器漏风率的方法，采用二台以上的氧化锆传感器测量头交替地对换热器出口、入口的烟气氧含量进行采样测量，将每次测得的出口烟气氧含量值和入口烟气氧含量值进行累积，计算出平均值，将上述平均值作为出口烟气氧含量值和入口烟气氧含量值，并以此为依据，计算出烟道换热器的漏风率。一种用于实现所述方法的装置，将测量管路两个采样口分别与换热器出口端、入口端相连接，用微处理器控制测量管路上进气阀门的开启和关闭。
文档编号G01M3/28GK1485602SQ0213104
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月26日 优先权日2002年9月26日
发明者陈文华, 马克文, 赵津生 申请人:马克文, 赵津生