基本信息
- 项目名称：
- 超临界锅炉高温管内氧化皮快速探测仪的开发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 超临界及超超临界机组由于在超临界压力下受热面容易产生氧化腐蚀、氧化皮剥落堵塞，从而导致受热面管发生超温爆管等一系列问题。本仪器原理基于超（超）临界机组高温受热面管内壁蒸汽侧氧化皮在磁场的作用下引起磁感应强度变化特性，并得出磁场强度变化特性与氧化皮含量的对应关系，从而探测出氧化皮在管道内的剥落情况，预防爆管，减少经济损失。
- 详细介绍：
- 随着火力发电技术的发展，超（超）临界机组得到广泛应用。但频繁发生的机组高温过热器管内壁氧化皮剥落，引发管内堵塞爆管事故，严重威胁发电机组的安全性，给电力生产及其稳定性带来重大影响。 本项目通过对超（超）临界锅炉高温受热面常用管材产生的氧化皮进行试验，找出外加磁场磁通量变化与管内相应氧化皮的堆积状况的耦合关系，设计出全新的氧化皮快速无损探测仪。该仪器能够方便、快捷、准确、安全地判断受检管内氧化皮的堆积状况，可替代X射线拍片检测法、割管检测法及超声波检测法等检测方法，克服了常规检测手段操作繁琐，检测成本高等诸多问题。 该仪器很好地为大型火力发电厂避免了“每爆一次管，损失200多万”的事故，同时为解决锅炉爆管问题提供重要的检测手段，具有较大的经济效益和社会效益，市场前景广阔。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.作品设计、发明的目的 超临界及超超临界机组由于在超临界压力下受热面容易产生氧化腐蚀、氧化皮剥落堵塞，从而导致受热面管发生超温爆管等一系列问题。本仪器能准确地检测出氧化皮的含量。从而预防爆管，减少经济损失。 2.基本思路 （1） 氧化皮在磁场中能被磁化，磁化强度与氧化皮含量有关。 （2）霍尔传感器能准确地测量出磁场强度。 （3）通过测量出来的磁场强度对比，得出氧化皮含量。 3.创新点 （1）利用磁场强度快速、准确地、无损测量出管内氧化皮的含量。 （2）建立数据库处理，能克服不同氧化皮成分、检测信号饱和、检测基准值三大问题对测量结果的干扰。 （3）探头适用性广，能检测不同形状，不同管径的管道。 4.技术关键 （1）准确得出氧化皮含量与磁场强度的对应关系。 （2）得到测量时的各种因素对测量结果的影响。 （3）数据库的建立。 5.主要技术指标 （1）测量的精度 读数精度±1G （2）测量误差 测量误差±1% （3）测量范围 0-2.5 特斯拉（25kG） 最大到3特斯拉(30kG)
科学性、先进性
- 1.作品的科学性 该作品的研究方案基于超（超）临界机组高温受热面管内壁蒸汽侧氧化皮在磁场的作用下引起磁通量变化特性，通过试验寻找到不同管材、不同氧化皮、不同磁场强度以及不同管道位置与堆积形状下的磁通量变化特点及其规律，设计并开发管内壁氧化皮无损快速检仪. 2. 作品的实质性技术特点和显著进步 2.1现有技术 国内现有检测氧化皮的检测手段主要有基于x射线和割管内窥镜检测技术.具有明显的缺点： （1）检测成本高，设备不易携带，对人体伤害大。 （2）操作复杂，，检测周期长 （3）易漏检误判，返工难度大。 （2）对设备损伤大，造成间接经济损失巨大 2.2与现有技术相比，仪器具有特点： （1）检测成本低 不需要耗费过多的人力物力，且不影响电厂的检修时间。 （3）检测周期短 相对传统方法能马上知道检测结果，使管道氧化皮得到及时清除。 （5）安全 相对传统方法，对人体无伤害，且仪器对环境要求低，安全性更高。
获奖情况及鉴定结果
- 此作品参与了2010年度广东省大学生创新研究计划（省创）的立项。同年也通过了国家大学生创新研究计划的立项考核，在2011年度“省创”的中期检查评比中，根据作品目前研究所取得的成果，被评为优秀等级。
作品所处阶段
- 作品目前处于实验室阶段
技术转让方式
- 目前尚未确定方式
作品可展示的形式
- 作品可展示的形式包括图纸，图片展示仪器结构外观，一定程度的样品和现场演示试验过程。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.技术特点和优势: ①基于磁性，实现无损检测（利用管内氧化皮易被磁化的，而管道不易被磁化）； ②根据仪器读数直接得到氧化皮的堆积量，方便、快捷、准确、安全； ③克服了射线检测法和割管内窥法存在的检测仪器笨重、测量时间长、对测量人员伤害等问题； 2.适用范围: 主要适用于TP347H不锈钢管道内氧化皮含量的检测，对其他管材具有一定的可参考价值。 3.推广前景: 面向广泛的大型火力发电厂，为解决超临界锅炉爆管问题提供重要的检测手段和技术支持前景突出。 4.经济效益: 为大型火力发电厂锅炉管内氧化皮检测工作节省大量时间和费用，很好地避免了电厂“每爆一次管，损失200多万”的事故， 很大程度上提高了其经济效益。
同类课题研究水平概述
- 近年来，随着我国新投产的火力发电机组逐步向大容量、高参数方向发展，超（超）临界锅炉高温管内管内氧化皮堵塞而引起的爆管事故的频繁发生，严重影响了电厂的安全运行和电力的稳定供应，给电厂和社会带来了巨大的经济损失。而长期以来，由于氧化皮问题涉及到金属材质、化学水处理、锅炉汽机运行等方面的专业知识，同时由于缺少对氧化皮厚度进行检测的有效手段，国内对这一问题的研究较为落后，对于锅炉高温氧化皮的形成机理和预防手段均缺少足够的认识。 国外GE、B&W、FW、EPRI等部门研究了固体氧化皮颗粒对汽轮机通流部分的冲蚀机理，在设计、运行、耐冲蚀涂层及维护等方面提出了可行的解决办法，同时还提出对金属表面采用镀铬以及采用铬酸盐处理的方法来避免金属氧化皮的问题。但国外研究更多注重氧化皮问题对汽机安全经济运行的影响，对于氧化皮对锅炉的运行影响以及如何通过运行技术管理等方法来防止氧化皮剥落问题的研究相对较少。 通过查阅中外文献资料，发现现有超临界锅炉管内氧化皮常用的几种探测技术如下：基于x射线的检测技术，基于超声波的检测技术以及磁场检测技术。然而，现有检测氧化皮的手段都不是专门为检测氧化皮而开发，氧化皮探测技术还有待进一步发展。 利用X射线拍片检测法一方面是由于锅炉“四管”管径透照厚度小，另一方面是由于锅炉“四管”的透照厚度差变化大，而且该方法曝光量大，洗片时间长，费用高，对人体伤害大，工作环境要求高；采用割管内窥镜检测方法需要将可能存在异物的管道割开，检测结束后需配合水压试验等安全检测，该方法操作麻烦，检测周期长，人力物力耗费大；而超声波检测法由于反射界面的存在，不适合用于超临界锅炉管内氧化皮的检测。这三种方法都有其自身的缺点和不足，很难得到大范围推广。 考虑到电站锅炉过热器、再热器管一般采用奥氏合金等不锈钢，这些材质一般不具备铁磁性或者磁性较弱。而管内氧化皮是金属氧化物，主要成分为氧化铁或四氧化三铁，该材质具有较大磁性。基于这一点，本科研组创新性地提出用磁场理论进行探究，使氧化皮的探测技术更具严谨性，并力求开发一种能够方便、快捷、准确、安全检测管内氧化皮的探测仪， 为我国的电力事业提供可观的经济效益和社会效益。
