一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的制作方法

1.本实用新型涉及水冷壁监测装置技术领域，具体涉及一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置。


背景技术：

2.火力发电厂的电站锅炉“四管”漏泄时有发生，“四管”漏泄直接威胁发电机组安全稳定运行。据统计：其中锅炉水冷壁爆管泄漏次数约占总漏泄的80％左右。水冷壁爆管部分原因为异物堵塞造成的水冷壁短期过热，形成爆管。而其余皆因管壁温度大幅度快速波动造成管壁出现热疲劳，材质的韧性下降，以致产生裂纹，进而造成爆管事故。而锅炉水冷壁现有测点无法准确监测炉内水冷壁壁温真实状态，所以分析并解决水冷壁爆管事故成为提高机组安全性和经济性的亟待解决的课题。
3.目前火电厂锅炉原有下水冷壁壁温测点安装中间集箱入口，虽然各水冷壁测点能反应各管之间变化趋势，但因测点位置在炉外，其测试数据接近管内介质温度，无法真实反应炉内管壁温度状态，所以一旦报警值设计不当，当运行人员以报警值为安全线运行，炉内管壁温度已超过许用温度，长期运行易造成超温爆管。为真实准确反应水冷壁壁温真实状态，给机组运行提供科学指导，确保锅炉长周期安全稳定运行，针对火电厂锅炉原有测点无法真实反应炉内负荷大幅度快速波动造水冷壁壁温快速变化的现象进行技术攻关，确保测量数据真实、准确、可靠。


技术实现要素：

4.为此，本实用新型提供一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置，以解决现有技术中的锅炉炉膛热负荷相对较高温度变化速率过快及幅值过大时壁温的精准测量难的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.根据本实用新型的第一方面，一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置，包括测温组件、保护套管组件和连接组件，测温组件插设在保护套管组件上且测温组件的一端于保护套管组件的一端可拆卸连接，保护套管组件通过连接组件与水冷壁管连接。
7.进一步地，测温组件包括测温热电偶、热电偶接线盒和热电偶输出端，热电偶接线盒和保护套管组件可拆卸连接；
8.测温热电偶的一端插设在热电偶接线盒内，测温热电偶的另一端插设在保护套管组件内，热电偶接线盒与测温热电偶组合后的结构将测温热电偶完全包覆；
9.热电偶接线盒的侧面设置有热电偶输出端。
10.进一步地，连接组件包括测温管座，测温管座的一端与保护套管组件连接，测温管座的另一端与水冷壁管连接。
11.进一步地，保护套管组件还包括压紧螺母，压紧螺母套设在热电偶套管上。
12.进一步地，连接组件包括测温管座和连接套管，连接套管套设在保护套管组件上，测温管座的一端与连接套管连接，测温管座的另一端与水冷壁管连接。
13.进一步地，热电偶套管的截面形状为圆环形。
14.进一步地，热电偶套管为耐高温不锈钢材质制成。
15.进一步地，压紧螺母为耐高温不锈钢材质制成。
16.进一步地，热电偶套管的长度范围为300mm至350mm。
17.本实用新型具有如下优点：通过测温组件的设置可真实反映水冷壁管壁温的真实状态，测温组件上套设有保护套管组件，使得测温组件实现了受热面外部通过套管组件固定连接，进而确保了本装置的长时间安全运行；本装置结构简单，维护量较小，维修较为方便；当水冷壁管的壁温大幅变化超过报警值时，工作人员能够通过本装置准确掌握水冷壁壁温的真实状态，及时调控，确保水冷壁管长周期安全运行。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
19.本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
20.图1为本实用新型一些实施例提供的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的结构图。
21.图2为本实用新型一些实施例提供的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的部分结构图之一。
22.图3为本实用新型一些实施例提供的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的部分结构图之二。
23.图4为本实用新型一些实施例提供的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的测温管座焊接在水冷壁管上的示意图。
24.图5为本实用新型一些实施例提供的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的水冷壁壁温测点结构图。
25.图6为本实用新型一些实施例提供的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的水冷壁温度场曲线图。
26.图中：1、热电偶接线盒，2、热电偶套管，3、压紧螺母，4、连接套管，6、测温热电偶，8、热电偶输出端，10、测温管座，11、水冷壁管。
具体实施方式
27.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.如图1至图5所示，本实用新型第一方面实施例中的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置，包括测温组件、保护套管组件和连接组件，测温组件插设在保护套管组件上且测温组件的一端于保护套管组件的一端可拆卸连接，保护套管组件通过连接组件与水冷壁管11连接。
29.在上述实施例中，需要说明的是，优选的，保护套管组件的形状为圆形，保护套管组件可为一根耐高温不锈钢管制成，还可为多根耐高温不锈钢管拼接而成；测温组件可为测温热电偶6制成，还可为金属管上设置耐高温的温度传感器制成；连接组件可为单独的连接套管制成，连接套管套设在保护套管组件上且连接套管直接与水冷壁管11焊接，还可为连接套管配合测温管座10制成，还可为单独的测温管座10制成，测温管座10焊接在水冷壁管11上，连接套管套设在保护套管组件上且连接套管与测温管座10焊接或螺纹连接；具体的，水冷壁管11上开设有孔，测温组件插设在水冷壁管11开设的孔上，连接组件与水冷壁管11焊接或螺纹连接位于水冷壁管11的外周侧。
30.更优的，连接组件与水冷壁管11连接。
31.上述实施例达到的技术效果为：通过测温组件的设置可真实反映水冷壁管11壁温的真实状态，测温组件上套设有保护套管组件，使得测温组件实现了受热面外部通过套管组件固定连接，进而确保了本装置的长时间安全运行；本装置结构简单，维护量较小，维修较为方便；当水冷壁管11的壁温大幅变化超过报警值时，工作人员能够通过本装置准确掌握水冷壁壁温的真实状态，及时调控，确保水冷壁管11长周期安全运行。
32.可选的，如图1至图5所示，在一些实施例中，测温组件包括测温热电偶6、热电偶接线盒1和热电偶输出端8，热电偶接线盒1和保护套管组件可拆卸连接；
33.测温热电偶6的一端插设在热电偶接线盒1内，测温热电偶6的另一端插设在保护套管组件内，热电偶接线盒1与测温热电偶6组合后的结构将测温热电偶6完全包覆；
34.热电偶接线盒1的侧面设置有热电偶输出端8。
35.在上述可选的实施例中，需要说明的是，优选的，热电偶接线盒1与保护套管组件之间螺纹连接；热电偶输出端8连接有测量设备。
36.更优的，测温热电偶6背离热电偶接线盒1的一端的端面与保护套管组件背离热电偶接线盒1的一端的端面齐平。
37.上述可选的实施例的有益效果为：通过测温热电偶6的设置可实时监控水冷壁管11壁温的温度变化，当壁温大幅变化超过报警值时，工作人员可及时进行调控。
38.可选的，如图1至图5所示，在一些实施例中，保护套管组件包括热电偶套管2，测温热电偶6背离热电偶接线盒1的一端插设在热电偶套管2内，热电偶接线盒1与热电偶套管2可拆卸连接。
39.在上述可选的实施例中，需要说明的是，优选的，热电偶套管2为耐高温不锈钢管，热电偶接线盒1与热电偶套管2之间螺纹连接。
40.上述可选的实施例的有益效果为：通过热电偶套管2的设置可有效的对测温热电偶6进行保护，进而保证测温热电偶6的可靠运行。
41.可选的，如图1至图5所示，在一些实施例中，保护套管组件还包括压紧螺母3，压紧
螺母3套设在热电偶套管2上。
42.在上述可选的实施例中，需要说明的是，优选的，压紧螺母3为耐高温不锈钢螺母。
43.上述可选的实施例的有益效果为：通过压紧螺母3的设置可进一步的保证本装置可靠的固定在水冷壁管11上。
44.可选的，如图1至图5所示，在一些实施例中，连接组件包括测温管座10，测温管座10的一端与保护套管组件连接，测温管座10的另一端与水冷壁管11连接。
45.在上述可选的实施例中，需要说明的是，优选的，测温管座10与水冷壁管11焊接连接或螺纹连接，压紧螺母3与测温管座10焊接或螺纹连接。
46.更优的，连接套管4套设在热电偶套管2上。
47.上述可选的实施例的有益效果为：通过测温管座10和连接套管4的设置可保证保护套管组件可靠的插设在水冷壁管11上，进而实现了测温组件插入至水冷壁管11内进行测温监控。
48.可选的，如图1至图5所示，在一些实施例中，热电偶套管2的截面形状为圆环形。
49.上述可选的实施例的有益效果为：热电偶套管2的截面形状为圆环形的设置利用了圆形管的机械强度较高、且更加美观的优势。
50.可选的，如图1至图5所示，在一些实施例中，热电偶套管2为耐高温不锈钢材质制成。
51.上述可选的实施例的有益效果为：热电偶套管2为耐高温不锈钢材质制成间接的增加了本装置使用的可靠性。
52.可选的，如图1至图5所示，在一些实施例中，压紧螺母3为耐高温不锈钢材质制成。
53.上述可选的实施例的有益效果为：压紧螺母3为耐高温不锈钢材质制成间接的增加了本装置使用的可靠性。
54.可选的，如图1至图5所示，在一些实施例中，热电偶套管2的长度范围为300mm至350mm。
55.在上述可选的实施例中，需要说明的是，优选的，热电偶套管2的长度为335mm。
56.如图1至图6所示，根据本实用新型的第二发面的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的监测方法，使用本实用新型的第一方面的一种水冷壁向火面壁温测点的监测装置的全部技术特征，还包括以下步骤：
57.步骤s100、水冷壁管11开孔强度计算，通过计算模型及边界条件，采用结构分析有限元程序ansys进行水冷壁管11的内压应力分析，测温管开孔部位最大主应力理论上满足强度要求；
58.步骤s200、截取一段水冷壁管11，在水冷壁管11横向开设测孔，对水冷壁管11开设的测孔位置照相检测，确保开孔位置在水冷壁管11的中心位置；
59.步骤s300、制作测温组件、保护套管组件及连接组件并连接；
60.步骤s400、将测温管座10与水冷壁11焊接安装，并对水冷壁焊口进行无损探伤检测合格。
61.在上述实施例中，需要说明的是，优选的、水冷壁管11温度测点的测孔加工，要求测孔位置内壁光滑无毛刺，水冷壁管11开设的测孔应保证在中心位置，水冷壁管11的最小剩余壁厚保证大于等于3mm；测温管座10的材质采用耐热不锈钢，与水冷壁管11的焊接采用
氩弧焊，应上、下端点焊接，不要满焊，焊接时产生的热量对管座变形影响较小；测温管座10的外径为φ12mm，内径为φ8mm，高度为12mm；热电偶套管2采用耐热不锈钢材质；热电偶套管2的长度为335mm，外径为8mm，内径为5mm，两端制成m8外螺纹，螺纹长度15mm；压紧螺母3采用耐热不锈钢材质，内径为φ8mm，总高度13mm，内高度12mm；压紧螺母3起固定测孔内的热电偶作用；热电偶套管2内的测温热电偶6用绝热保温材料缠绕、填实；、测温管座10、热电偶套管2和压紧螺母3的螺纹连接应拧紧，在拧紧过程中，测温热电偶6不应随着转动，避免测温热电偶热偶在测孔中发生损坏；在两根水冷壁管11焊接时，应先将测温热电偶6和热电偶套管2取下，再用m8的螺塞把测孔塞住，以免在焊接水冷壁鳍片时，迸入焊渣；水冷壁管11采用两面焊接，向火面全焊，在背火面的测点管座处留出25mm的空隙不焊；测温热电偶6输出与补偿导线连接时，应在现场解决补偿导线的重力对热电偶的拉力问题；管段制作结束后应完成单面坡口制作，且满足α＝30
±5°
，管段内外10～15mm清除油垢和铁锈，显露金属光泽，管子鳍片两端各去除50mm；管段制作不得出现裂纹、鼓包、腐蚀、电焊击伤等缺陷，各技术参数符合行业规定。
62.具体的，水冷壁管11开孔强度计算。一种锅炉水冷壁向火面壁温测点的监测技术，采用结构分析有限元程序ansys进行水冷壁管11的内压应力分析。通过计算模型及边界条件，根据厚壁圆筒内压环向应力的理论计算公式，对于φ28.6
×
6.4的厚壁圆筒，当内部压为29.75mpa时，最大环向应力为根据对水冷壁管11的有限元计算结果，未开孔时的内壁最大环向应力为56.772mpa，与厚壁圆管理论计算应力非常接近。开横孔时的内壁最大环向应力为63.841mpa，较未开孔时增加约8mpa，增加比例约14.4％，开孔的影响主要在横孔部位内壁环向应力。而测温管开孔部位最大主应力56.547mpa，比内壁环向应力低，理论上满足强度要求。
63.虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
64.本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。