崔振東

（吉林省德惠市環(huán)境監(jiān)測站吉林德惠130300）

電站鍋爐對流煙道煙溫聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)要點分析

崔振東

（吉林省德惠市環(huán)境監(jiān)測站吉林德惠130300）

電站鍋爐對流煙道煙溫聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)可以在電站鍋爐的煙道發(fā)生輕微變化時就能監(jiān)測到改變情況，方便技術(shù)人員可以對電站鍋爐過熱器和再熱器超出標(biāo)準(zhǔn)溫度問題及時的進(jìn)行解決。該監(jiān)測技術(shù)需要模擬建立對流煙溫管道的列陣試驗室，在實驗室安靜的環(huán)境中研究出聲波反應(yīng)出的煙道煙溫變化，這種監(jiān)測技術(shù)需要在電站鍋爐的現(xiàn)場安裝聲學(xué)監(jiān)測器的測點，保證實驗室可以及時的接收到煙溫變化聲學(xué)信號，并且利用聲學(xué)信號在管列陣中的變化，對煙道中的實際溫度進(jìn)行分析和測量。對該技術(shù)的要點進(jìn)行分析，證明該技術(shù)在對流煙道中煙溫測量的準(zhǔn)確性。

鍋爐；對流煙道；煙溫測量；聲學(xué)監(jiān)測

近年來，隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，國內(nèi)電站的鍋爐容量在逐漸的擴大，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)的鍋爐在使用時或多或少的會出現(xiàn)一些問題，尤其是過熱器和再熱器的溫度問題，如果該位置使用處于超溫運行的狀態(tài)，就會使鍋爐的運行產(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)用的過程中，主要是因為兩點原因影響過熱器和再熱器的溫度，一點是因為蒸汽側(cè)的溫度超標(biāo)，另一點是因為煙氣側(cè)的溫度超標(biāo)，而這兩點影響安全的因素也基本都是同時存在的。如果能夠監(jiān)測到煙道內(nèi)的煙溫則可以有效的對過熱器和再熱器的溫度進(jìn)行控制。

1 利用聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)測溫的優(yōu)勢

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

2 聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)測量煙道溫度的原理

聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)對溫度的測量主要是測量聲波與溫度傳播介質(zhì)之間的速度關(guān)系，在測量時需要在煙道的一側(cè)設(shè)置測點，測點發(fā)出聲學(xué)信號，信號穿過溫度傳播介質(zhì)被另一端的測點接收。因為兩個測點之間的距離是不能變化的，所以只需要測算該段聲波在這段距離中的平均傳播時間，就可以得出整條煙道中溫度介質(zhì)的真實溫度了。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，測點之間的距離用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表示測量時具體的溫度，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)，鍋爐在正常運行的狀態(tài)下，煙道內(nèi)的煙溫不超過1800℃，聲音在煙氣中的傳播速度也不會超過800m/s，所以在得知這些數(shù)據(jù)的情況下，只需要對聲音的傳播速度進(jìn)行測算就可以了，測點的距離是根據(jù)爐膛自行設(shè)定的。在測量比較復(fù)雜的爐膛區(qū)域時，要設(shè)置多個測點，或者設(shè)置交叉測點，測量的數(shù)據(jù)量要大，這樣才能建立起完善的溫度測量表，對數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的組建和分析，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

測量前需要建立排管式的陣列試驗，在排管陣列中設(shè)置多個測試點，并保證不能改變陣列排管之間的距離，試驗時采用的聲波頻率就是后期真正測量時的聲波頻率，這樣更方便測量數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)的對比，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。在進(jìn)行聲波測試時，最重要的一點就是確定聲波在測量路徑中的具體延遲，因為該項數(shù)據(jù)直接影響了最終數(shù)據(jù)計算的結(jié)果。測量時測點之間的距離為2.287m、3.527m、3.769m、2.582m、3.413m，準(zhǔn)確的測點尺寸可以讓聲波延遲的計算更加精準(zhǔn)。

表1 溫度測量數(shù)據(jù)表

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

3 結(jié)語

利用聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)對對流煙道的煙溫進(jìn)行監(jiān)測，有效的體現(xiàn)出了聲學(xué)測量的優(yōu)勢，并且通過對煙道內(nèi)測點的布置，可以對整個煙道的截面進(jìn)行溫度監(jiān)測，保證過熱器和再熱器不會產(chǎn)生超溫的安全危害，并且利用聲學(xué)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行煙溫監(jiān)測避免了計算熱偏差，簡化的煙溫的測量流程。由于鍋爐的現(xiàn)場條件關(guān)系，聲學(xué)監(jiān)測的測點布置是一個難題，所以一定要對聲學(xué)監(jiān)測的測點進(jìn)行優(yōu)化，盡量減少測點的布置數(shù)量，通過較少數(shù)的測點也能得出精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)。

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

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

[3]安連鎖，張世平，李庚生，沈國清，馮強，鄧喆.電站鍋爐聲學(xué)監(jiān)測中互相關(guān)時延估計影響因素研究[J].動力工程學(xué)報,2012,02: 112-117.

崔振東（1974—），男，大專，助理工程師。