一种设备表面温度分布的优化方法与流程

本发明属于电气，具体涉及一种设备表面温度分布的优化方法。

背景技术：

1、在电厂等工业企业的热力设备上常见到设备保温隔热层，即在管道或者设备上覆盖一层保温隔热材料，一方面可以增加设备热阻以达到削弱热量传播的目的，可以减少热量损失，保证设备内部流体温度；另一方面维持设备表面温度，防止设备表面温度分布不均匀导致设备局部热应力，造成设备变形等异常。同时，保温隔热层隔热之后能够防止工作人员在工作过程中烫伤，避免造成人员伤害。

2、目前部分高温流体管道为了避免流体传输时的散热损失，通常会采用增加保温层的措施来减少热量散失，即在管道外壁铺设一定厚度导热系数小的保温材料，以减少散热；也可采用双层管道，即在双层管道形成的环形空间内通过填充保温材料、形成真空等措施减少热量散失。出于设备投资的考虑，工程应用中仅在必要的地方采用双层管道结构，双层管道与其他普通管道通过连接处相连接时，内部高温流体的热量将通过连接处传递到外层管壁。如图1所示，内壁面101沿高温流体的流动方向形成一个温度逐渐降低的温度场，而外壁面102在上游双层隔热管道1与下游普通管道2的连接处3被内部高温流体加热，外壁面102沿流体流动反方向温度逐渐降低，外壁面102在管道连接处被加热到较高温度，其余地方通过导热和自然散热稳定在较低温度，在管道外壁面就形成较大的温度梯度产生局部热应力，造成设备变形，影响设备寿命，因此，亟需一种设备表面温度分布的优化方法以对此类设备表面的温度分布进行监测和分析，从而确定设备是否存在局部应力点并采取措施进行保温优化，进而有效避免设备变形。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种设备表面温度分布的优化方法的新技术方案。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

3、步骤s100，在设备表面温度应力集中的位置间隔布置伴热带，并在伴热带上设置测温元件；其中，所述伴热带用于对设备表面进行加热，测温元件用于测量所述伴热带的温度；

4、步骤s200，在设备表面设置热电偶，所述热电偶位于相邻的两个伴热带之间；其中，所述热电偶用于对设备表面的温度进行测量；

5、步骤s300，建立仿真模型，计算设备表面温度应力集中的位置的温度分布最优函数，并根据所述温度分布最优函数计算各个伴热带对应的设备表面的温度设计值；

6、步骤s400，采集热电偶数据、热电偶位置信息、伴热带位置信息并进行拟合计算，得到各个伴热带对应的设备表面的温度拟合值；根据温度拟合值以及温度设计值控制各个伴热带的加热功率，以使得设备表面温度应力集中的位置的温度在预设范围内。

7、可选地，在设备表面包裹保温层，所述保温层覆盖所述伴热带和所述热电偶。

8、可选地，相邻的两个伴热带之间设置有多个热电偶，且多个所述热电偶均匀分布于设备表面。

9、可选地，各个所述伴热带均由温控柜供电，温控柜根据dcs控制系统的指令和测温元件数据控制相应的伴热带的实际加热温度，且热电偶数据在dcs控制系统进行显示以及数据处理。

10、可选地，上游电源通过第一断路器给控制柜的柜内母线供电，每个伴热带依次通过电力调整器、接触器、第二断路器与所述柜内母线电连接；所述柜内母线通过第三断路器经电源模块为plc控制器供电；

11、所述plc控制器可通过控制接触器动作和电力调整器输出以控制相应的伴热带的加热温度。

12、可选地，温控柜将各个断路器状态、接触器状态、电力调整器状态和测温元件参数通过plc控制器上传至dcs控制系统，用于运行人员参数监视和异常状态下的响应。

13、可选地，热电偶与相邻的两个伴热带之间均具有预设距离。

14、可选地，所述设备为管道；

15、所述伴热带环绕所述管道的周向并形成环形，且多个环形的伴热带沿所述管道的长度方向间隔布置，相邻的伴热带之间设置有四个热电偶，四个所述热电偶沿所述管道的周向分布。

16、可选地，以管道的中心轴为x轴，以流体进入管道的位置为原点，所述热电偶位置信息为所述热电偶的中心在所述x轴的投影坐标。

17、可选地，所述伴热带位置信息为所述伴热带的中心在所述x轴的投影坐标。

18、本发明的一个技术效果在于：

19、在本申请实施例中，该设备表面温度分布的优化方法能够准确地控制设备表面的温度分布。其通过调节伴热带的加热温度，可以优化设备表面温度分布，减少局部热应力，保证设备安全稳定运行。同时，该设备表面温度分布的优化方法可以根据设备运行情况在线实时调整，方便快捷，实用性强，效果显著。

技术特征：

1.一种设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，在设备表面包裹保温层，所述保温层覆盖所述伴热带和所述热电偶。

3.根据权利要求1所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，相邻的两个伴热带之间设置有多个热电偶，且多个所述热电偶均匀分布于设备表面。

4.根据权利要求1所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，各个所述伴热带均由温控柜供电，温控柜根据dcs控制系统的指令和测温元件数据控制相应的伴热带的实际加热温度，且热电偶数据在dcs控制系统进行显示以及数据处理。

5.根据权利要求4所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，上游电源通过第一断路器给控制柜的柜内母线供电，每个伴热带依次通过电力调整器、接触器、第二断路器与所述柜内母线电连接；所述柜内母线通过第三断路器经电源模块为plc控制器供电；

6.根据权利要求5所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，温控柜将各个断路器状态、接触器状态、电力调整器状态和测温元件参数通过plc控制器上传至dcs控制系统，用于运行人员参数监视和异常状态下的响应。

7.根据权利要求1所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，热电偶与相邻的两个伴热带之间均具有预设距离。

8.根据权利要求1所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，所述设备为管道；

9.根据权利要求8所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，以管道的中心轴为x轴，以流体进入管道的位置为原点，所述热电偶位置信息为所述热电偶的中心在所述x轴的投影坐标。

10.根据权利要求9所述的设备表面温度分布的优化方法，其特征在于，所述伴热带位置信息为所述伴热带的中心在所述x轴的投影坐标。

技术总结
本发明提供一种设备表面温度分布的优化方法，包括如下步骤：在设备表面温度应力集中的位置间隔布置伴热带，并在伴热带上设置测温元件；在设备表面设置热电偶，所述热电偶位于相邻的两个伴热带之间；建立仿真模型，计算设备表面温度应力集中的位置的温度分布最优函数，并根据所述温度分布最优函数计算各个伴热带的温度设计值；采集热电偶数据、热电偶位置信息、伴热带位置信息并进行拟合计算，得到各个伴热带的温度拟合值；根据温度拟合值以及温度设计值控制各个伴热带的加热功率，以使得设备表面温度应力集中的位置的温度在预设范围内。本发明的一个技术效果在于，设计合理，能够优化设备表面的温度分布，减少局部热应力。

技术研发人员：喻浩峰,董毓晖,朱兴文,陈光建,王健,林罗波,徐莹琳,刘伟东
受保护的技术使用者：华能山东石岛湾核电有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6