【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，尤其涉及到火电厂机组再热器的管壁温度测量结构，仅适用管内工质为蒸汽的情况。
技术介绍
1、基于我国的能源结构特点，火力发电是我国现代社会电力发展中不可或缺的一部分。锅炉作为火力发电机组的重要组成设备，实现了对循环工质水的加热、汽化、过热和再热等过程。为了提高平均吸热温度，进一步提高朗肯循环效率，火电厂机组普遍设置了过热器、再热器等设备，由于此类设备长时间与高温的蒸汽、烟气接触，所以需要对此类蒸汽管道的壁温进行测量监控，以保证机组的安全稳定运行，避免由于管壁温度过高而造成爆管等安全事故。根据规定，管壁温度的测点应取在沿径向管壁中间处，但在实际操作中若要直接测量管壁中间处的温度，则需要在管壁上开孔，将热电偶伸入管壁中间位置进行测量，但操作难度较大，测点位置的深度不好控制。此外在管壁上开孔会造成管道外形尺寸的突然变化，产生局部应力，进而影响管壁的强度，带来不安全隐患而且缩短管道的使用寿命。综上，为了精确而且便捷地测量蒸汽管道的壁温，同时不影响蒸汽管道的强度，需要新型的壁温测量结构。
技术实现思路
1、本技术的目的是解决实际测量方法中的不足，提供一种新型的锅炉蒸汽管道壁温测量结构，该测温结构易于搭建，便于操作，可拆卸，而且能够较精准地测量蒸汽管道的壁温。
2、所述的壁温测量结构包括蒸汽管道(1)、半套管(2)、热电偶(3)、异型管箍(4)和内壁槽(5)：半套管(2)的内壁沿轴向开内壁槽(5)，热电偶(3)敷设于半套管(2)的内壁槽(5)
3、所述的蒸汽管道(1)与半套管(2)构成双层圆筒壁结构，而且由于烟气温度较高，会带来管件的热膨胀，所以蒸汽管道(1)与半套管(2)之间采用的过盈配合以保证在实际工况下蒸汽管道(1)与半套管(2)的紧密贴合，内壁槽(5)与热电偶(3)采用的过渡配合以保证在实际工况下内壁槽(5)与热电偶(3)的紧密贴合。
4、所述的蒸汽管道(1)与半套管(2)通过两副异型管箍(4)固定，两副异型管箍(4)均通过螺栓紧固连接。
5、所述的热电偶(3)的测点位于蒸汽管道(1)与半套管(2)接触面的内壁槽(5)中。
6、所述的半套管(2)的导热系数λ2不低于10w/(m2·k)，不高于83w/(m2·k)。
7、所述的半套管(2)的外径d3、导热系数λ2满足如下关系式：
8、u+ae-u＝b
9、lna-b+1≤0
10、其中，t2为蒸汽管道(1)的外壁温度(℃)，t4为蒸汽管道(1)外侧烟气的温度(℃)，d1、d2分别为蒸汽管道(1)的内径和外径(mm)，d3为半套管(2)的外径(mm)，λ1、λ2分别为蒸汽管道(1)和半套管(2)的导热系数[w/(m2·k)]，α为蒸汽对蒸汽管道(1)内壁面的放热系数[w/(m2·k)]，q为蒸汽管道(1)内壁面的热流密度(w/m2)，h为换热系数[w/(m2·k)]。
11、所述的热电偶(3)的测得温度t0在数值上等于安装测温结构前蒸汽管道(1)的管壁中间点处温度tx，这一特点由如下的等式推导过程所决定：本测量结构将蒸汽管道(1)与半套管(2)的传热过程看作双层圆筒壁一维稳态导热模型，运用串联热阻叠加原理，首先列出了关于半套管(2)的外径d3、导热系数λ2的双层圆筒壁等式，此时等式中含有热电偶(3)测得温度t0这一未知量；接着将安装测温结构前蒸汽管道(1)的传热过程看作单层圆筒壁一维稳态导热模型，运用单层圆筒壁导热的原理，列出了安装测温结构前蒸汽管道(1)沿径向的温度变化函数，由此得到了管壁中间点处温度tx的表达式；最后令t0＝tx，将tx的表达式代入双层圆筒壁的等式中，便可消去t0。当半套管(2)的导热系数λ2事先选定时，双层圆筒壁等式中的变量就仅剩半套管(2)的外径d3这一个变量，最后再通过迭代计算即可得到d3。由于在建立等式的过程中使用了t0＝tx这一条件，所以通过双层圆筒壁等式求出的d3必然满足t0＝tx这一条件，即热电偶(3)的测得温度t0在数值上等于安装测温结构前蒸汽管道(1)的管壁中间点处温度tx。
12、所述的一种锅炉蒸汽管道壁温的测量结构的安装方法，包括以下步骤：
13、步骤1：对蒸汽管道(1)安装部位及周围20mm范围内的管外壁进行清洁除锈；
14、步骤2：测量蒸汽管道(1)外壁面温度t2；
15、步骤3：选定半套管(2)的导热系数λ2，根据关系式迭代计算半套管(2)的外径d3；
16、步骤4：在半套管(2)的内壁面上开内壁槽(5)，将热电偶(3)敷设于内壁槽(5)中；
17、步骤5：用两副异型管箍(4)将半套管(2)固定在蒸汽管道(1)上，并用螺栓将异型管箍(4)紧固。
18、与现有技术相比，本技术的有益效果为：
19、本技术中，将热电偶(3)敷设在半套管(2)的内壁槽(5)中，蒸汽管道(1)外壁面与半套管(2)采用过盈配合，构成双层圆筒壁结构，在半套管(2)两端用异型管箍(4)固定，两副异型管箍(4)均通过螺栓紧固连接，结构简单，拆卸方便，避免了在蒸汽管道(1)上开孔从而导致管壁强度的降低，更为安全可靠。
20、另一方面，本技术将蒸汽管道(1)与半套管(2)看作一个整体，其传热过程可看作双层圆筒壁的一维稳态导热模型，运用串联热阻叠加原理可以得到双层圆筒壁的等式(含有t0未知量)；接着将安装测温结构前的蒸汽管道(1)看作单层圆筒壁，运用单层圆筒壁一维稳态导热模型的知识，可得到安装测温结构前蒸汽管道(1)管壁中间点处温度tx的表达式；最后为使热电偶(3)的测得温度t0在数值上等于安装测温结构前蒸汽管道(1)的管壁中间点处温度tx，直接令t0＝tx，将tx的表达式代入双层圆筒壁的等式中，便可消去t0，得到一个仅关于半套管(2)外径d3的迭代方程，通过迭代可求出d3。由于在建立等式的过程中使用了t0＝tx这一条件，所以通过双层圆筒壁等式求出的d3必然满足t0＝tx这一条件，即热电偶(3)的测得温度t0在数值上等于安装测温结构前蒸汽管道(1)的管壁中间点处温度tx。这也是本技术的一个显著特点。
21、综上，本技术提出的测温结构能准确而且便捷地测量出蒸汽管道(1)管壁中间点处温度，且该测温结构的安装方法易操作、可拆卸，针对管壁中间点处温度的测量问题提供了一种简单、准确、实用的测量方法。
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1.一种锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于，包括：蒸汽管道(1)、半套管(2)、热电偶(3)、异型管箍(4)和内壁槽(5)，所述蒸汽管道(1)的外壁面与半套管(2)的内壁面采用的过盈配合；所述的蒸汽管道(1)与半套管(2)构成双层圆筒壁结构；所述半套管(2)的截面为半圆环，包覆蒸汽管道(1)的部分外壁面，而且半套管(2)在内壁上开内壁槽(5)；所述热电偶(3)敷设于半套管(2)的内壁槽(5)中并紧贴在蒸汽管道(1)的外壁面上；所述异型管箍(4)数量为两副，分别位于半套管(2)的两端；所述内壁槽(5)的尺寸根据热电偶(3)的直径确定，采用的过渡配合。
2.根据权利要求1所述的锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于：所述的蒸汽管道(1)与半套管(2)构成双层圆筒壁结构，其中内侧为蒸汽管道(1)，外侧为半套管(2)。
3.根据权利要求1所述的锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于：所述的热电偶(3)的测点位于蒸汽管道(1)与半套管(2)接触面的内壁槽(5)中。
4.根据权利要求1所描述的锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于：所述的蒸汽管道(1)
5.根据权利要求1所描述的锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于：所述的半套管(2)的导热系数λ2不低于10W/(m2·K)，不高于83W/(m2·K)。
6.根据权利要求1所描述的锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于：所述的半套管(2)的外径D3、导热系数λ2应满足等式u+Ae-u＝B、不等式lnA-B+1≤0，其中T2为蒸汽管道(1)的外壁温度(℃)，T4为蒸汽管道(1)外侧烟气的温度(℃)，D1、D2分别为蒸汽管道(1)的内径和外径(mm)，D3为半套管(2)的外径(mm)，λ1、λ2分别为蒸汽管道(1)和半套管(2)的导热系数[W/(m2·K)]，α为蒸汽对蒸汽管道(1)内壁面的放热系数[W/(m2·K)]，q为蒸汽管道(1)内壁面的热流密度(W/m2)，h为换热系数[W/(m2·K)]。
...【技术特征摘要】
1.一种锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于，包括：蒸汽管道(1)、半套管(2)、热电偶(3)、异型管箍(4)和内壁槽(5)，所述蒸汽管道(1)的外壁面与半套管(2)的内壁面采用的过盈配合；所述的蒸汽管道(1)与半套管(2)构成双层圆筒壁结构；所述半套管(2)的截面为半圆环，包覆蒸汽管道(1)的部分外壁面，而且半套管(2)在内壁上开内壁槽(5)；所述热电偶(3)敷设于半套管(2)的内壁槽(5)中并紧贴在蒸汽管道(1)的外壁面上；所述异型管箍(4)数量为两副，分别位于半套管(2)的两端；所述内壁槽(5)的尺寸根据热电偶(3)的直径确定，采用的过渡配合。
2.根据权利要求1所述的锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于：所述的蒸汽管道(1)与半套管(2)构成双层圆筒壁结构，其中内侧为蒸汽管道(1)，外侧为半套管(2)。
3.根据权利要求1所述的锅炉蒸汽管道壁温的测量结构，其特征在于：所述的热电偶(3)的测点位于蒸汽管道(1)与半套管(2)接触面的内壁槽(5)中。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：王战锋，袁少东，袁超伟，
申请(专利权)人：陕西商洛发电有限公司，
类型：新型
国别省市：
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