[實用新型]一種用于高溫高壓容器內轉動部件的表面溫度檢測裝置

無效

• 申請號: 201020572634.1
• 申請日: 2010-10-21
• 公開（公告）號: CN201811795U
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 王坤;黃樹紅;呂方明;楊潤澤;吳波;張進
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G01J5/10
• 分類號: G01J5/10
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 黃瑞棠

技術領域

本實用新型涉及一種溫度檢測技術，尤其涉及一種用于高溫高壓(如超臨界水蒸氣介質)容器內轉動部件的表面溫度檢測裝置。具體講是一種可應用于超臨界汽輪機汽缸內轉子表面溫度的在線檢測裝置，該系統能夠在缸內高達22.2～33MPa壓力及250～750℃溫度較寬范圍內超臨界參數水蒸氣條件下可靠工作，在線監測缸內轉子溫度，也可用于其它類似工作要求下的容器內轉動物體表面溫度檢測。

背景技術

電力工業的持續、快速和健康發展是我國社會經濟發展的基礎和保障；與此同時，國內在能源和環境等方面的壓力對火電技術增效、減排提出了越來越高的要求。采用超臨界發電技術是國際、國內提高煤電機組發電效率、降低污染物排放的主要方向之一。超臨界機組的投產對降低我國火力發電的基礎煤耗水平起到了至關重要的作用，然而由于超臨界機組的運行參數高、動態特性強，對機組的安全性要求比常規機組也要高很多。

一直以來，由于汽輪機組工作參數極高(壓力超過10MPa，溫度超過400℃)，常規技術不能滿足人們對汽輪機缸內部件工作情況狀況監測的需求。汽輪機組缸內核心部件汽輪機轉子由于處于超臨界水蒸氣環境，且隨工況改變發生較大幅度的溫度變化，對該部件的熱應力、熱疲勞造成很大影響。掌握超臨界發電機組缸內核心部件的重要參數(如溫度分布)是對其進行安全性監測與評價的前提和基礎。

對處于汽缸內高溫高壓蒸汽環境下的部件而言(包括汽輪機轉子)，目前尚未見有利用視窗方式進行在線檢測技術的文獻報導及實際應用。特別是當需要對采用了冷卻技術，并且具備高轉速和振動特性的轉子部件而言，對其溫度場進行在線監控，其重要性不言而喻。

國外汽機設備制造商常常在汽輪機組中用溫度探針方式對部件附近的蒸汽溫度進行測量，近似替代部件表面溫度。如美國西屋電氣公司1988年的國際專利技術，該技術至今尚未見有重大改進；德國西門子公司于1997年以神經網絡技術結合蒸汽溫度檢測的思路申請了汽輪機轉子葉片溫度預測等專利，上述專利均未采用視窗結構。

目前航空渦輪發動機已有較為成熟的基于視窗結構和紅外輻射測溫原理，發動機高溫轉動部件壁溫的長期在線測量。但是航空發動機工作壓力參數遠低于超臨界水蒸氣工作參數，且溫度參數較高非常利于用比色紅外輻射方式進行溫度測量；而對于包括汽輪機設備在內的較寬中溫工作范圍內，例如從250℃到700℃的溫度范圍，對于雙波段比色測溫方式而言溫度太低，對于單波段紅外測溫方式而言受發射率影響較大，同時汽輪機轉子表面長期運行后會產生較明顯的變化，采用紅外測溫方式準確測溫存在較大難度。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種用于高溫高壓(如超臨界參數水蒸氣介質)容器內轉動部件的表面溫度檢測裝置。該系統能夠在容器內壓力高達22.2～35MPa及250～700℃溫度范圍內可靠工作，通過紅外輻射的方式在線監測容器內轉動部件表面的溫度信息，也可用于其他類似工作要求下的探測儀器技術領域。

本實用新型的目的是這樣實現的：

本實用新型包括檢測對象壓力容器缸壁及在其內的旋轉體；

設置有紅外視窗及密封接口組件、紅外高溫光纖、紅外測溫模塊、計算機系統和信號電纜；

在壓力容器缸壁上連接有紅外視窗及密封接口組件，紅外視窗及密封接口組件、紅外高溫光纖、紅外測溫模塊、信號電纜和計算機前后依次連接；

紅外視窗及密封接口組件通過紅外輻射光路和旋轉體在空間上相對。

工作原理：

壓力容器缸壁內的旋轉體不斷釋放紅外熱輻射，處于紅外輻射光路60范圍內的物體所釋放的熱輻射能將通過紅外視窗及密封接口組件，進而在紅外高溫光纖內傳播到達紅外測溫模塊，紅外測溫模塊將紅外輻射能信號轉換為計算機可以識別的電信號，通過信號電纜以RS232接口提供給計算機，再通過計算機內的軟件進行顯示和設置。

本實用新型具有下列優點和積極效果：

①能夠較準確地測量處于較寬中高溫范圍250℃～750℃內物體表面溫度；

②能夠測量高溫高壓容器內旋轉物體的表面溫度；

③能夠較大程度上消除長時間運行后，被測物體表面性狀變化導致的發射率改變對紅外測溫的影響。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是紅外視窗及密封接口組件的結構示意圖；

圖3是紅外高溫光纖與視窗接口的結構示意圖；

圖4是紅外測溫傳感器的結構示意圖；

圖5是計算機軟件的工作原理圖；

圖6是計算機軟件的工作流程圖。

其中：