題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 超臨界鍋爐高溫管內(nèi)氧化皮快速探測(cè)儀的開發(fā)
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 超臨界及超超臨界機(jī)組由于在超臨界壓力下受熱面容易產(chǎn)生氧化腐蝕、氧化皮剝落堵塞，從而導(dǎo)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(jī)組高溫受熱面管內(nèi)壁蒸汽側(cè)氧化皮在磁場(chǎng)的作用下引起磁感應(yīng)強(qiáng)度變化特性，并得出磁場(chǎng)強(qiáng)度變化特性與氧化皮含量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而探測(cè)出氧化皮在管道內(nèi)的剝落情況，預(yù)防爆管，減少經(jīng)濟(jì)損失。
- 詳細(xì)介紹：
- 隨著火力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，超（超）臨界機(jī)組得到廣泛應(yīng)用。但頻繁發(fā)生的機(jī)組高溫過熱器管內(nèi)壁氧化皮剝落，引發(fā)管內(nèi)堵塞爆管事故，嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)組的安全性，給電力生產(chǎn)及其穩(wěn)定性帶來重大影響。 本項(xiàng)目通過對(duì)超（超）臨界鍋爐高溫受熱面常用管材產(chǎn)生的氧化皮進(jìn)行試驗(yàn)，找出外加磁場(chǎng)磁通量變化與管內(nèi)相應(yīng)氧化皮的堆積狀況的耦合關(guān)系，設(shè)計(jì)出全新的氧化皮快速無損探測(cè)儀。該儀器能夠方便、快捷、準(zhǔn)確、安全地判斷受檢管內(nèi)氧化皮的堆積狀況，可替代X射線拍片檢測(cè)法、割管檢測(cè)法及超聲波檢測(cè)法等檢測(cè)方法，克服了常規(guī)檢測(cè)手段操作繁瑣，檢測(cè)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(shí)為解決鍋爐爆管問題提供重要的檢測(cè)手段，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，市場(chǎng)前景廣闊。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1.作品設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的 超臨界及超超臨界機(jī)組由于在超臨界壓力下受熱面容易產(chǎn)生氧化腐蝕、氧化皮剝落堵塞，從而導(dǎo)致受熱面管發(fā)生超溫爆管等一系列問題。本儀器能準(zhǔn)確地檢測(cè)出氧化皮的含量。從而預(yù)防爆管，減少經(jīng)濟(jì)損失。 2.基本思路 （1） 氧化皮在磁場(chǎng)中能被磁化，磁化強(qiáng)度與氧化皮含量有關(guān)。 （2）霍爾傳感器能準(zhǔn)確地測(cè)量出磁場(chǎng)強(qiáng)度。 （3）通過測(cè)量出來的磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)比，得出氧化皮含量。 3.創(chuàng)新點(diǎn) （1）利用磁場(chǎng)強(qiáng)度快速、準(zhǔn)確地、無損測(cè)量出管內(nèi)氧化皮的含量。 （2）建立數(shù)據(jù)庫處理，能克服不同氧化皮成分、檢測(cè)信號(hào)飽和、檢測(cè)基準(zhǔn)值三大問題對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾。 （3）探頭適用性廣，能檢測(cè)不同形狀，不同管徑的管道。 4.技術(shù)關(guān)鍵 （1）準(zhǔn)確得出氧化皮含量與磁場(chǎng)強(qiáng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 （2）得到測(cè)量時(shí)的各種因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 （3）數(shù)據(jù)庫的建立。 5.主要技術(shù)指標(biāo) （1）測(cè)量的精度 讀數(shù)精度±1G （2）測(cè)量誤差 測(cè)量誤差±1% （3）測(cè)量范圍 0-2.5 特斯拉（25kG） 最大到3特斯拉(30kG)
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.作品的科學(xué)性 該作品的研究方案基于超（超）臨界機(jī)組高溫受熱面管內(nèi)壁蒸汽側(cè)氧化皮在磁場(chǎng)的作用下引起磁通量變化特性，通過試驗(yàn)尋找到不同管材、不同氧化皮、不同磁場(chǎng)強(qiáng)度以及不同管道位置與堆積形狀下的磁通量變化特點(diǎn)及其規(guī)律，設(shè)計(jì)并開發(fā)管內(nèi)壁氧化皮無損快速檢儀. 2. 作品的實(shí)質(zhì)性技術(shù)特點(diǎn)和顯著進(jìn)步 2.1現(xiàn)有技術(shù) 國(guó)內(nèi)現(xiàn)有檢測(cè)氧化皮的檢測(cè)手段主要有基于x射線和割管內(nèi)窺鏡檢測(cè)技術(shù).具有明顯的缺點(diǎn)： （1）檢測(cè)成本高，設(shè)備不易攜帶，對(duì)人體傷害大。 （2）操作復(fù)雜，，檢測(cè)周期長(zhǎng) （3）易漏檢誤判，返工難度大。 （2）對(duì)設(shè)備損傷大，造成間接經(jīng)濟(jì)損失巨大 2.2與現(xiàn)有技術(shù)相比，儀器具有特點(diǎn)： （1）檢測(cè)成本低 不需要耗費(fèi)過多的人力物力，且不影響電廠的檢修時(shí)間。 （3）檢測(cè)周期短 相對(duì)傳統(tǒng)方法能馬上知道檢測(cè)結(jié)果，使管道氧化皮得到及時(shí)清除。 （5）安全 相對(duì)傳統(tǒng)方法，對(duì)人體無傷害，且儀器對(duì)環(huán)境要求低，安全性更高。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 此作品參與了2010年度廣東省大學(xué)生創(chuàng)新研究計(jì)劃（省創(chuàng)）的立項(xiàng)。同年也通過了國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新研究計(jì)劃的立項(xiàng)考核，在2011年度“省創(chuàng)”的中期檢查評(píng)比中，根據(jù)作品目前研究所取得的成果，被評(píng)為優(yōu)秀等級(jí)。
作品所處階段
- 作品目前處于實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)外觀，一定程度的樣品和現(xiàn)場(chǎng)演示試驗(yàn)過程。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 1.技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì): ①基于磁性，實(shí)現(xiàn)無損檢測(cè)（利用管內(nèi)氧化皮易被磁化的，而管道不易被磁化）； ②根據(jù)儀器讀數(shù)直接得到氧化皮的堆積量，方便、快捷、準(zhǔn)確、安全； ③克服了射線檢測(cè)法和割管內(nèi)窺法存在的檢測(cè)儀器笨重、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)測(cè)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(nèi)氧化皮含量的檢測(cè)，對(duì)其他管材具有一定的可參考價(jià)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(cè)手段和技術(shù)支持前景突出。 4.經(jīng)濟(jì)效益: 為大型火力發(fā)電廠鍋爐管內(nèi)氧化皮檢測(cè)工作節(jié)省大量時(shí)間和費(fèi)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(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 近年來，隨著我國(guó)新投產(chǎn)的火力發(fā)電機(jī)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(nèi)管內(nèi)氧化皮堵塞而引起的爆管事故的頻繁發(fā)生，嚴(yán)重影響了電廠的安全運(yùn)行和電力的穩(wěn)定供應(yīng)，給電廠和社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。而長(zhǎng)期以來，由于氧化皮問題涉及到金屬材質(zhì)、化學(xué)水處理、鍋爐汽機(jī)運(yùn)行等方面的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)由于缺少對(duì)氧化皮厚度進(jìn)行檢測(cè)的有效手段，國(guó)內(nèi)對(duì)這一問題的研究較為落后，對(duì)于鍋爐高溫氧化皮的形成機(jī)理和預(yù)防手段均缺少足夠的認(rèn)識(shí)。 國(guó)外GE、B&W、FW、EPRI等部門研究了固體氧化皮顆粒對(duì)汽輪機(jī)通流部分的沖蝕機(jī)理，在設(shè)計(jì)、運(yùn)行、耐沖蝕涂層及維護(hù)等方面提出了可行的解決辦法，同時(shí)還提出對(duì)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(guó)外研究更多注重氧化皮問題對(duì)汽機(jī)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的影響，對(duì)于氧化皮對(duì)鍋爐的運(yùn)行影響以及如何通過運(yùn)行技術(shù)管理等方法來防止氧化皮剝落問題的研究相對(duì)較少。 通過查閱中外文獻(xiàn)資料，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有超臨界鍋爐管內(nèi)氧化皮常用的幾種探測(cè)技術(shù)如下：基于x射線的檢測(cè)技術(shù)，基于超聲波的檢測(cè)技術(shù)以及磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)。然而，現(xiàn)有檢測(cè)氧化皮的手段都不是專門為檢測(cè)氧化皮而開發(fā)，氧化皮探測(cè)技術(shù)還有待進(jìn)一步發(fā)展。 利用X射線拍片檢測(cè)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(shí)間長(zhǎng)，費(fèi)用高，對(duì)人體傷害大，工作環(huán)境要求高；采用割管內(nèi)窺鏡檢測(cè)方法需要將可能存在異物的管道割開，檢測(cè)結(jié)束后需配合水壓試驗(yàn)等安全檢測(cè)，該方法操作麻煩，檢測(cè)周期長(zhǎng)，人力物力耗費(fèi)大；而超聲波檢測(cè)法由于反射界面的存在，不適合用于超臨界鍋爐管內(nèi)氧化皮的檢測(cè)。這三種方法都有其自身的缺點(diǎn)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(zhì)一般不具備鐵磁性或者磁性較弱。而管內(nèi)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(zhì)具有較大磁性?；谶@一點(diǎn)，本科研組創(chuàng)新性地提出用磁場(chǎng)理論進(jìn)行探究，使氧化皮的探測(cè)技術(shù)更具嚴(yán)謹(jǐn)性，并力求開發(fā)一種能夠方便、快捷、準(zhǔn)確、安全檢測(cè)管內(nèi)氧化皮的探測(cè)儀， 為我國(guó)的電力事業(yè)提供可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
