магнитный ферритометр для определения эквивалентной температуры эксплуатации наружной поверхности пароперегревательных труб из аустенитных сталей при остановленном котле

Формула изобретения

Магнитный ферритометр, содержащий датчик и вторичный прибор с преобразователем сигнала датчика в сигнал, пропорциональный содержанию ферритной фазы, и дисплей для отражения выходной информации, отличающийся тем, что вторичный прибор дополнительно содержит преобразователь сигнала, пропорционального содержанию ферритной фазы, в сигнал, пропорциональный температуре, эквивалентной температуре наружной поверхности пароперегревательной трубы из аустенитной стали при работе котла, и задатчики параметров преобразования сигнала, пропорционального содержанию ферритной фазы, в сигнал, пропорциональный указанной температуре, осуществляемого в соответствии с математическим выражением

,

где Т_экв - эквивалентная температура, K;

СФФ - содержание ферритной фазы, мас.%;

- время эксплуатации котла, ч;

А=60 2100 и В=64000 152000 - константы, зависящие от конкретной марки аустенитной стали; С=0,08 0,10 кг/м³ - средняя концентрация кислорода в газоходе котла в интервале рабочих температур; R=8,314 Дж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области теплотехнических измерений и, в частности, для оценки температурного режима работы пароперегревательных котельных труб из аустенитных сталей.

Пароперегреватели котлов тепловых электростанций (ТЭС) работают в условиях неравномерного распределения расхода теплоносителя, неоднородного поля скорости и температуры дымовых газов. Неравномерное распределение расхода может быть следствием конструктивной нетождественности змеевиков пароперегревателя. Эти факторы вызывают тепловую неравномерность и неравномерное разупрочнение металла. На пароперегревательный тракт приходится 60 70% повреждений поверхностей нагрева. Основная причина повреждений - тепловая неравномерность (разверка). Задача контроля пароперегревателей состоит в выявлении змеевиков с наихудшим температурным режимом и минимальным остаточным ресурсом. Ранее было установлено, что остаточный ресурс побывавших в эксплуатации котельных труб из ферритовых сталей можно оценить по степени их намагниченности с помощью магнитометров. Было установлено также, что такая оценка остаточного ресурса возможна и для пароперегревательных труб из немагнитных в исходном состоянии аустенитных сталей вследствие образования на них в процессе эксплуатации измененного поверхностного слоя с магнитными свойствами (см. Магнитный способ диагностики аустенитных труб поверхностей нагрева паровых котлов. / Богачев В.А. и др. // Электрические станции. № 8. 1994, с.11-13). Однако амплитуда сигнала магнитометра в этом случае оказалась на уровне чувствительности этого прибора, и использование его для данных целей не получило дальнейшего развития.

Из уровня техники известен выбранный в качестве прототипа изобретения магнитный ферритометр, содержащий датчик и вторичный прибор (RU 2150121, G01R 33/12, 2000). Недостаток данного ферритометра заключается в том, что его показания не дают непосредственного представления о величине эквивалентной температуры эксплуатации наружной поверхности пароперегревательных труб из аустенитных сталей. Представление об указанной температуре с его помощью можно получить только путем последующего математического пересчета полученных данных о количественном содержании ферритовой фазы (СФФ) в немагнитном металле.

Достигаемым техническим результатом изобретения является упрощение получения с помощью ферритометра результата измерения эквивалентной температуры эксплуатации наружной поверхности пароперегревательных труб из аустенитных сталей при остановленном котле.

Указанный технический результат изобретения обеспечивается тем, что в магнитном ферритометре, содержащем датчик и вторичный прибор с преобразователем сигнала датчика в сигнал, пропорциональный СФФ, и дисплей для отражения выходной информации, согласно изобретению вторичный прибор дополнительно содержит преобразователь сигнала, пропорционального СФФ, в сигнал, пропорциональный температуре, эквивалентной температуре наружной поверхности пароперегревательной трубы из аустенитной стали при работе котла, и задатчики параметров преобразования сигнала, пропорционального СФФ, в сигнал, пропорциональный указанной температуре, осуществляемого в соответствии с математическим выражением

где Т_экв - эквивалентная температура, кельвины;

СФФ - содержание ферритной фазы, мас.%;

- время эксплуатации котла, ч;

А=60 2100 и В=64000 152000 - константы, зависящие от конкретной марки аустенитной стали; С=0,08 0,10 кг/м³ - средняя концентрация кислорода в газоходе котла в интервале рабочих температур; R=8,314 Дж/(моль·К) - универсальная газовая постоянная.

Осуществление изобретения

На чертеже изображена принципиальная схема магнитного ферритометра согласно изобретению.

Магнитный ферритометр содержит корпус с наконечником (на чертеже не показаны), а также установленные внутри корпуса датчик 1 и вторичный прибор 2 с преобразователем 3 сигнала датчика 1 в сигнал, пропорциональный СФФ, и дисплей 4 для отражения выходной информации (эквивалентной температуры в К). Вторичный прибор 2 содержит, кроме преобразователя 3, включенный с ним последовательно преобразователь 5 сигнала, пропорционального СФФ, в сигнал, пропорциональный температуре, эквивалентной температуре наружной поверхности пароперегревательной трубы из аустенитной стали при работе котла, и задатчики 6-9 соответственно времени эксплуатации котла, константы А, константы В и средней концентрации С кислорода в газоходе котла в интервале рабочих температур.

Работа магнитного ферритометра согласно изобретению осуществляется следующим образом. Предварительно задатчики 6-9 устанавливаются в положения, соответствующие заданным параметрам А, В, С. После этого подносят наконечник ферритометра (на чертеже не показан) к контролируемой трубе из аустенитной стали. При этом сигнал от датчика 1, пройдя последовательно преобразователи 3 и 5, выводится на дисплей 4 в виде прямой цифровой информации об эквивалентной эксплуатационной температуре поверхности контролируемой трубы.

Результаты проверки опытного образца ферритометра согласно изобретению приведены ниже в таблице.

Котел 1	Аустенитная сталь марки 12Х18Н12Т
№ трубы	, ч	СФФ, мас.%	Тг.раб, К (газов)	С, кг/м 3	А	В	Тэкв , К (металла)
12	26000	4,07	846	0,098	1758	132119	900
40	4,32	906
55	5,32	928
70	3,1	873
Котел 2	Аустенитная сталь марки 10Х13Г12ВС2Н2Д2 (ДИ59)
15	2600	3,5	973	0,084	69	74103	798
34	4,2	825
62	4,2	825
71	5,8	877

Как видно из таблицы, в первом котле температурная разверка пароперегревательных труб по данным измерений составляет приблизительно 4%, если не считать трубы № 55, которая подлежит замене. Во втором котле температурная разверка находится на уровне приблизительно 10%. Данные контрольных измерений по показаниям термопар показали хорошую сходимость результатов (±1%).