[發明專利]傳熱管壽命估算裝置

有效

• 申請號: 201410515865.1
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104749211B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 尾崎大輔;江間重幸;戶田信一;今井達也;白土透
• 申請（專利權）人: 川崎重工業株式會社
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司11287
• 代理人: 張世俊

技術領域

本發明涉及一種用來估算鍋爐的加熱爐壁水管等傳熱管的壽命的傳熱管壽命估算裝置。

背景技術

由于鍋爐的加熱爐壁水管等傳熱管在運轉時為高溫狀態，有必要對傳熱管材料因熱導致的潛變損傷狀態進行監視。因此，以往是在鍋爐正處于運轉停止時檢查潛變損傷狀態，例如定期檢查時切下部分傳熱管材料并利用顯微鏡進行觀察等。

構成鍋爐爐壁的膜式水冷壁(鍋爐水冷壁)是通過燃燒器火焰或燃燒氣體而從加熱爐內側被加熱，并與其冷卻管(水管)中流動的水或蒸汽進行熱交換。換句話說，為利用水冷卻被火焰或燃燒氣體加熱的金屬管的狀態。

另外，根據鍋爐的運轉狀況(溫度及時間等)，膜式水冷壁的冷卻管的內部會逐漸堆積鍋垢。由于鍋垢的導熱系數差，若冷卻管內附著鍋垢，冷卻管的傳熱效率便會根據鍋垢附著量而降低。

以蒸發器管為例使用圖1進行表示。例如，假設鍋垢的導熱系數固定，隨著鍋垢的附著厚度增大，鍋垢內的溫度差會增大，傳熱管表面的溫度會上升。若將傳熱管表面溫度設為Tt₂₂[K]、將流體溫度設為Tw[K]、將鍋垢表面傳熱系數設為h₂[W/m²·K]、將鍋垢厚度與導熱系數分別設為t₂[m]、λ₂[W/m·K]，通過鍋垢的熱通量q[W/m²]便可用下述式表示。

q＝h_e△T

于此，h_e＝1/(t₂/λ₂+1/h₂)：等效傳熱系數[W/m²·K]、△T＝Tt₂₂-Tw[K]。

另外，圖2(a)中表示鍋垢厚度與等效傳熱系數的關系，圖2(b)中表示傳熱管溫度與等效傳熱系數的關系。根據這些圖，隨著鍋垢厚度增加，等效傳熱系數會增加，結果傳熱管溫度會上升。

此外，等效傳熱系數除了是鍋垢厚度的函數以外，也是鍋垢的導熱系數的函數，所以等效傳熱系數也會根據鍋垢材質或附著狀況(密度等)變化。而且，由于表面傳熱系數h₂根據鍋垢表面狀態變化，所以等效傳熱系數也會根據該變化而變化。

由此，例如，當因加熱爐內的異常燃燒等導致的加熱、鍋垢堆積與因傳熱劣化導致的金屬溫度上升的惡性循環被加速時，冷卻管的金屬溫度會比預想時間更快地上升，管因高溫潛變發生噴破而有可能導致鍋爐停止。因此，重要的是準確地掌握膜式水冷壁的冷卻管的潛變損傷的累積。

例如，在專利文獻1中，提出了一種鍋爐傳熱管材料的損傷率預測方法。

[背景技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2005-147797號公報

發明內容

[發明所要解決的問題]

然而，以往技術無法在鍋爐運轉過程中實時地監視鍋爐傳熱管的潛變壽命。因此，有無法適時地進行維護或修理之類的問題。

本發明是鑒于所述以往技術的問題點研究而成，目的在于提供一種能夠在鍋爐運轉過程中實時地估算鍋爐傳熱管的壽命的傳熱管壽命估算裝置。

[解決問題的技術手段]

為了解決所述問題，本發明是一種傳熱管壽命估算裝置，用來估算鍋爐傳熱管的壽命，其特征在于包括：

傳熱管溫度測量單元，取得所述傳熱管的外壁溫度；

傳熱管溫度變化曲線校正單元，用來基于由所述傳熱管溫度測量單元取得的所述傳熱管外壁面的溫度即傳熱管溫度，對表示所述傳熱管溫度的經時變化的傳熱管溫度時間變化曲線進行校正；及

傳熱管溫度推移預測單元，用來基于經所述傳熱管溫度變化曲線校正單元校正后的所述傳熱管溫度時間變化曲線，對所述傳熱管溫度的推移進行預測。

另外，本發明是一種傳熱管壽命估算裝置，用來估算鍋爐傳熱管的壽命，其特征在于包括：傳熱管溫度測量單元，取得所述傳熱管的外壁溫度；等效傳熱系數運算單元，用來基于由所述傳熱管溫度測量單元取得的所述傳熱管外壁面的溫度即傳熱管溫度，對所述傳熱管內部的等效傳熱系數進行運算；等效傳熱系數時間變化曲線校正單元，用來基于由所述傳熱系數運算單元算出的所述等效傳熱系數，對表示所述等效傳熱系數的經時變化的等效傳熱系數時間變化曲線進行校正；及傳熱管溫度推移預測單元，用來基于經所述等效傳熱系數時間變化曲線校正單元校正后的所述等效傳熱系數時間變化曲線，對所述傳熱管溫度的推移進行預測。