等离子体发生器阴极寿命监测方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种等离子体发生器阴极寿命监测方法和装置，包括：获得与流过等离子体发生器阴极的电流有关的信息；根据流过等离子体发生器阴极的电流确定阴极的消耗速率；以及，根据所述消耗速率计算阴极的剩余寿命。根据本发明专利技术，可以预测阴极的剩余寿命，从而可以及时更换等离子体发生器阴极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及等离子体发生器阴极寿命监测方法和装置。
技术介绍
传统工业煤粉锅炉的点火启动和低负荷稳燃需要依靠燃油，1999 年，国家电力系统的煤粉锅炉油耗达287吨，合人民币近100亿元。自 八十年代以来，各国专家致力于采用等离子技术直接点燃煤粉的研究，以节约燃油。在等离子体点火锅炉中，利用等离子体发生器通过电弧放电产生高温等离子体，由之点燃媒粉。然而，随着等离子体点火装置在现场的广泛使用，也暴露出等离 子体点火装置的一些问题。其中，等离子体发生器中的烧损件阴极的 使用寿命短，阴极的使用寿命无法准确的估计，已成为问题的焦点。例如，等离子体点火装置可应用于电厂锅炉，尤其是电厂锅炉启 动阶段、低负荷稳燃阶段和机组滑停阶段，用来替代传统媒粉锅炉中 的油枪，达到节能增效的目的。这三个过程都需要点火器有很好的稳 定性，能够长时间稳定运行，不能在中间出现因阴极烧损而断弧的情 况。特别是在机组汽机沖转、发电机并网等关键时机，机组大修后各 种试验的关键时间都要求点火器有绝对可靠的稳定性。否则，将会给 整个机组带来不可估量的损失。因此，如果能够准确掌握阴极使用寿 命情况，即可采取提前更换新阴极头等手段避免在机组启动等重要的 运行过程中发生断弧现象。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种等离子体发生器阴极寿命监测方 法和装置，能够自动监测等离子体发生器阴极寿命，以便及时更换阴 极，避免由于阴极烧损而在不恰当的时机导致等离子体发生器停止工 作而产生巨大损失。为实现该目的，本专利技术提出了 一种等离子体发生器阴极寿命监测方法，包括下述步骤 获得与流过等离子体发生器阴极的电流有 关的信息；根据流过等离子体发生器阴极的电流确定阴极的消耗速 率；根据所述消耗速率计算阴极的剩余寿命。本专利技术还提出了一种等离子体发生器阴极寿命监测装置，包括 获得与流过等离子体发生器阴极的电流有关的信息的装置；根据流过 等离子体发生器阴极的电流确定阴极的消耗速率的装置；以及根据所 述消耗速率计算阴极的剩余寿命的装置。在本专利技术的优选实施方式中，所述与流过等离子体发生器阴极的 电流有关的信息可以是等离子体发生器阴极的电流强度或者功率，也 可以是与流过等离子体发生器阴极的电流相关联的操作。本专利技术还可以显示所述剩余寿命，或者在所述剩余寿命低于预定 阈值时报警。此外，本专利技术还可以预先存储阴极消耗特性曲线，在确定了与电 流有关的信息之后，通过查找该曲线而确定阴极的消耗速率。这样，通过本专利技术，可以实时获知当前的阴极还有多少寿命，从 而方便操作人员及时更换阴极。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。附图中 图1是本专利技术的等离子体阴极寿命监测方法的一个优选实施方 式的流程图2是本专利技术的等离子体阴极寿命监测装置的一个优选实施方 式的示意性框图。具体实施例方式下面结合附图详细说明本专利技术的具体实施方式。等离子体点火装置的基本工作原理是电极接触引弧，即阴极与阳 极接触后通过特定的直流电源给阴阳极加大电流，当阴极离开阳极时 引燃电弧，同时电弧在线围磁力的作用下被拉出喷管之外，压缩空气 在电弧的作用下被电离为高温等离子体，形成等离子体电弧。等离子 体电弧点燃锅炉媒粉。根据等离子体电弧的工作原理，阴极作为等离子发生器发射电子 的高温部件，烧损是该电极的工作特点。影响阴极使用寿命的因素很 多，其中主要因素有电极材料、电极形状、电弧工作电流、冷却条件、 使用气体种类等。 一般，作为可更换的部件，电极使用的材料、形状、 冷却条件等大致是一定的，使用的气体种类也大致是一定的。所以， 阴极烧损速率是电弧工作电流的单值函数。在实际应用中，主要是靠 调节电流来调节电弧功率。因此阴极烧损速率也是电弧功率的单值函 数。该函数可以通过试验来获得。该函数可以通过试验数据确定为连续函数的形式，也可以是由多 个采样点形成的不连续的函数。采样点的多少决定了需要进行的试验 的次数，取决于所需达到的阴极寿命监测精度。该函数也可以是分段函数的形式。在实践中，等离子体发生器有不同的工况。例如1)在媒粉锅炉冷炉启动刚开始点火时，可适当 增加电流来增加电弧功率，确保一次点火成功。2)等离子体点火燃 烧器稳定燃烧以后，可以将电流下调至推荐工作电流范围。3)锅炉 已经达到一定负荷，炉膛内温度已经很高，煤粉喷进去很容易燃烧时， 为节约阴极寿命，可适当减少电弧工作电流。为了因应一些更为具体 的情况，等离子体发生器还可以存在其他更多的工况。但是，从实际 控制的角度，在每一种具体的工况之下，等离子体发生器的工作状态 大致是稳定的。因此，在每一种工况之下，可以近似地认为特定阴极 的烧蚀速率是一定的，或者有该工况所特有的烧蚀规律。专利技术人基于上述认识提出了本专利技术的等离子体发生器阴极寿命 监测方法和装置。如图l所示，根据本专利技术的等离子体发生器阴极寿命监测方法，首先要获得与阴极电流有关的信息(步骤S102)。如前所述，这样的信息例如是流过阴极的电流强度，或者功率。显然，电流强度和功率 可以用本领域技术人员公知的任何检测设备获得。前面已经提到，阴极的烧蚀函数可以是基于工况的分段函数。在这种情况下，如果在每 一种工况下烧蚀速度是恒定的(或者近似地认为是恒定的)，则可以 获得关于处于哪一种工况的信息。例如，当等离子体发生器(或者锅 炉系统)的控制系统将等离子体发生器设定到某一种工况时，所述获 得与阴极电流有关的信息的步骤S102即可获得该设定的有关信息。 或者可以通过其他途径获得有关工况的信息，例如直接检测工况。这样，在步骤S104，就可以根据上述信息，应用如前所述通过 试验预先确定的函数关系来确定阴极当前的消耗速率。进而，基于该 速率以及在该速率下的阴极工作时间，可以得到阴极的剩余寿命(步 骤S106)。在本专利技术的一种优选实施方式中，可以实时显示阴极所剩 下的可以正常使用的时间(未图示)，运行人员可以比较准确的掌握 阴极的使用情况。在本专利技术的另一种优选实施方式中，当使用时间低 于一定的值时，可以发出报警信号(步骤S108)，提醒运行人员注意 要提前准备更换阴极头。当然，这两种优选实施方式可以结合起来， 同时实现平时的显示和剩余寿命低于预定阈值时的报警。在显示剩余 寿命时，可以有多种显示方式，例如，可以显示电极剩余的量(例如 重量、体积或者长度)，或者可以显示电极的剩余使用时间，例如在 当前烧蚀速率下的剩余使用时间，或者在预定标准烧蚀速率下的剩余 使用时间。下面结合图2描述本专利技术的等离子体发生器阴极寿命监测装置。 本专利技术的监测装置可以实现在控制等离子体发生器甚至媒粉锅炉的 控制系统中，例如计算机控制系统中，或者单独地实现，例如利用可 编程控制器。如图2所示，本专利技术的等离子体发生器寿命监测装置包括检测器 202、消耗速率确定装置206和剩余寿命计算装置。检测器202可以是用来测量流过阴极的电流的电流计，或者测量等离子体发生器功率(电弧功率)的功率计。或者，如前所述，检测器202可以是检测等 离子体发生器工况(或者媒粉锅炉系统工况)的装置，其检测手段可 以是直接检测工况，或者从等离子体发生器(或者媒粉锅炉)控制系 统接收有关工况控制的信息。这样，消耗速率确定装置206就可以根据该信息，利用前述阴极 消耗特性函数来计算阴极的消本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体发生器阴极寿命监测方法，包括下述步骤：获得与流过等离子体发生器阴极的电流有关的信息；根据流过等离子体发生器阴极的电流确定阴极的消耗速率；根据所述消耗速率计算阴极的剩余寿命。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐宏，薛若连，李本伟，郑庆元，
申请(专利权)人：烟台龙源电力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]