基本信息
- 項目名稱：
- 超臨界鍋爐高溫管內氧化皮快速探測儀的開發(fā)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 超臨界及超超臨界機組由于在超臨界壓力下受熱面容易產生氧化腐蝕、氧化皮剝落堵塞，從而導致受熱面管發(fā)生超溫爆管等一系列問題。本儀器原理基于超（超）臨界機組高溫受熱面管內壁蒸汽側氧化皮在磁場的作用下引起磁感應強度變化特性，并得出磁場強度變化特性與氧化皮含量的對應關系，從而探測出氧化皮在管道內的剝落情況，預防爆管，減少經濟損失。
- 詳細介紹：
- 隨著火力發(fā)電技術的發(fā)展，超（超）臨界機組得到廣泛應用。但頻繁發(fā)生的機組高溫過熱器管內壁氧化皮剝落，引發(fā)管內堵塞爆管事故，嚴重威脅發(fā)電機組的安全性，給電力生產及其穩(wěn)定性帶來重大影響。 本項目通過對超（超）臨界鍋爐高溫受熱面常用管材產生的氧化皮進行試驗，找出外加磁場磁通量變化與管內相應氧化皮的堆積狀況的耦合關系，設計出全新的氧化皮快速無損探測儀。該儀器能夠方便、快捷、準確、安全地判斷受檢管內氧化皮的堆積狀況，可替代X射線拍片檢測法、割管檢測法及超聲波檢測法等檢測方法，克服了常規(guī)檢測手段操作繁瑣，檢測成本高等諸多問題。 該儀器很好地為大型火力發(fā)電廠避免了“每爆一次管，損失200多萬”的事故，同時為解決鍋爐爆管問題提供重要的檢測手段，具有較大的經濟效益和社會效益，市場前景廣闊。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 1.作品設計、發(fā)明的目的 超臨界及超超臨界機組由于在超臨界壓力下受熱面容易產生氧化腐蝕、氧化皮剝落堵塞，從而導致受熱面管發(fā)生超溫爆管等一系列問題。本儀器能準確地檢測出氧化皮的含量。從而預防爆管，減少經濟損失。 2.基本思路 （1） 氧化皮在磁場中能被磁化，磁化強度與氧化皮含量有關。 （2）霍爾傳感器能準確地測量出磁場強度。 （3）通過測量出來的磁場強度對比，得出氧化皮含量。 3.創(chuàng)新點 （1）利用磁場強度快速、準確地、無損測量出管內氧化皮的含量。 （2）建立數(shù)據庫處理，能克服不同氧化皮成分、檢測信號飽和、檢測基準值三大問題對測量結果的干擾。 （3）探頭適用性廣，能檢測不同形狀，不同管徑的管道。 4.技術關鍵 （1）準確得出氧化皮含量與磁場強度的對應關系。 （2）得到測量時的各種因素對測量結果的影響。 （3）數(shù)據庫的建立。 5.主要技術指標 （1）測量的精度 讀數(shù)精度±1G （2）測量誤差 測量誤差±1% （3）測量范圍 0-2.5 特斯拉（25kG） 最大到3特斯拉(30kG)
科學性、先進性
- 1.作品的科學性 該作品的研究方案基于超（超）臨界機組高溫受熱面管內壁蒸汽側氧化皮在磁場的作用下引起磁通量變化特性，通過試驗尋找到不同管材、不同氧化皮、不同磁場強度以及不同管道位置與堆積形狀下的磁通量變化特點及其規(guī)律，設計并開發(fā)管內壁氧化皮無損快速檢儀. 2. 作品的實質性技術特點和顯著進步 2.1現(xiàn)有技術 國內現(xiàn)有檢測氧化皮的檢測手段主要有基于x射線和割管內窺鏡檢測技術.具有明顯的缺點： （1）檢測成本高，設備不易攜帶，對人體傷害大。 （2）操作復雜，，檢測周期長 （3）易漏檢誤判，返工難度大。 （2）對設備損傷大，造成間接經濟損失巨大 2.2與現(xiàn)有技術相比，儀器具有特點： （1）檢測成本低 不需要耗費過多的人力物力，且不影響電廠的檢修時間。 （3）檢測周期短 相對傳統(tǒng)方法能馬上知道檢測結果，使管道氧化皮得到及時清除。 （5）安全 相對傳統(tǒng)方法，對人體無傷害，且儀器對環(huán)境要求低，安全性更高。
獲獎情況及鑒定結果
- 此作品參與了2010年度廣東省大學生創(chuàng)新研究計劃（省創(chuàng)）的立項。同年也通過了國家大學生創(chuàng)新研究計劃的立項考核，在2011年度“省創(chuàng)”的中期檢查評比中，根據作品目前研究所取得的成果，被評為優(yōu)秀等級。
作品所處階段
- 作品目前處于實驗室階段
技術轉讓方式
- 目前尚未確定方式
作品可展示的形式
- 作品可展示的形式包括圖紙，圖片展示儀器結構外觀，一定程度的樣品和現(xiàn)場演示試驗過程。
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 1.技術特點和優(yōu)勢: ①基于磁性，實現(xiàn)無損檢測（利用管內氧化皮易被磁化的，而管道不易被磁化）； ②根據儀器讀數(shù)直接得到氧化皮的堆積量，方便、快捷、準確、安全； ③克服了射線檢測法和割管內窺法存在的檢測儀器笨重、測量時間長、對測量人員傷害等問題； 2.適用范圍: 主要適用于TP347H不銹鋼管道內氧化皮含量的檢測，對其他管材具有一定的可參考價值。 3.推廣前景: 面向廣泛的大型火力發(fā)電廠，為解決超臨界鍋爐爆管問題提供重要的檢測手段和技術支持前景突出。 4.經濟效益: 為大型火力發(fā)電廠鍋爐管內氧化皮檢測工作節(jié)省大量時間和費用，很好地避免了電廠“每爆一次管，損失200多萬”的事故， 很大程度上提高了其經濟效益。
同類課題研究水平概述
- 近年來，隨著我國新投產的火力發(fā)電機組逐步向大容量、高參數(shù)方向發(fā)展，超（超）臨界鍋爐高溫管內管內氧化皮堵塞而引起的爆管事故的頻繁發(fā)生，嚴重影響了電廠的安全運行和電力的穩(wěn)定供應，給電廠和社會帶來了巨大的經濟損失。而長期以來，由于氧化皮問題涉及到金屬材質、化學水處理、鍋爐汽機運行等方面的專業(yè)知識，同時由于缺少對氧化皮厚度進行檢測的有效手段，國內對這一問題的研究較為落后，對于鍋爐高溫氧化皮的形成機理和預防手段均缺少足夠的認識。 國外GE、B&W、FW、EPRI等部門研究了固體氧化皮顆粒對汽輪機通流部分的沖蝕機理，在設計、運行、耐沖蝕涂層及維護等方面提出了可行的解決辦法，同時還提出對金屬表面采用鍍鉻以及采用鉻酸鹽處理的方法來避免金屬氧化皮的問題。但國外研究更多注重氧化皮問題對汽機安全經濟運行的影響，對于氧化皮對鍋爐的運行影響以及如何通過運行技術管理等方法來防止氧化皮剝落問題的研究相對較少。 通過查閱中外文獻資料，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有超臨界鍋爐管內氧化皮常用的幾種探測技術如下：基于x射線的檢測技術，基于超聲波的檢測技術以及磁場檢測技術。然而，現(xiàn)有檢測氧化皮的手段都不是專門為檢測氧化皮而開發(fā)，氧化皮探測技術還有待進一步發(fā)展。 利用X射線拍片檢測法一方面是由于鍋爐“四管”管徑透照厚度小，另一方面是由于鍋爐“四管”的透照厚度差變化大，而且該方法曝光量大，洗片時間長，費用高，對人體傷害大，工作環(huán)境要求高；采用割管內窺鏡檢測方法需要將可能存在異物的管道割開，檢測結束后需配合水壓試驗等安全檢測，該方法操作麻煩，檢測周期長，人力物力耗費大；而超聲波檢測法由于反射界面的存在，不適合用于超臨界鍋爐管內氧化皮的檢測。這三種方法都有其自身的缺點和不足，很難得到大范圍推廣。 考慮到電站鍋爐過熱器、再熱器管一般采用奧氏合金等不銹鋼，這些材質一般不具備鐵磁性或者磁性較弱。而管內氧化皮是金屬氧化物，主要成分為氧化鐵或四氧化三鐵，該材質具有較大磁性?；谶@一點，本科研組創(chuàng)新性地提出用磁場理論進行探究，使氧化皮的探測技術更具嚴謹性，并力求開發(fā)一種能夠方便、快捷、準確、安全檢測管內氧化皮的探測儀， 為我國的電力事業(yè)提供可觀的經濟效益和社會效益。
