奥氏体不锈钢管内氧化物堆积定量检测仪器研制

发布时间：2017-10-17 22:27

  本文关键词：奥氏体不锈钢管内氧化物堆积定量检测仪器研制

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【摘要】：在超临界、超超临界的电站锅炉中,过热器和再热器都比较普遍使用了耐高温、抗腐蚀性能更好的奥氏体不锈钢管来制造。设计时估算5年或更久才会有氧化皮脱落,但是在实际运行过程中,恶劣的工况环境会加快管道内壁发生氧化,在内壁表面形成氧化皮。当工作环境发生剧烈变化时,例如每年的维修停炉和启炉时,管道内壁的附着的氧化皮很容易剥落,剥落的氧化皮会堆积在过热器和再热器管道弯头部位,严重时会堵塞管道,甚至导致管道爆裂。近年来,各大电厂越来越重视管道内氧化皮对锅炉的影响,每年都会投入大量资金对管道内氧化皮进行检测,以防止管道爆裂迫使机组停机带来的经济损失。目前比较普遍采用X射线探伤装置对锅炉管道内沉积的氧化物进行无损检测,该检测手段检测速度慢,检测成本高,无法既经济又安全地对管道内氧化皮的堆积情况进行评估,所以急切需要一种有效的无损检测技术来准确检测过热器和再热器管道中氧化物的堆积情况,减少电厂因爆管被迫停机带来的经济损失。为了能够有效检测出电站锅炉过热器及再热器管道内剥落的氧化物是否堆积、堵塞管道,本文研制了一种奥氏体不锈钢管内氧化物堆积定量检测仪器,该仪器可以快速有效地检测电站锅炉奥氏体不锈钢管内部氧化物剥落堆积状况,给出堆积厚度,排除奥氏体不锈钢管氧化物过多堵管而导致的爆管。本文针对氧化皮堵塞管道的情况,在深入调研、分析研究的基础上,通过对关键技术的攻关,完成了如下内容的研究：首先,对奥氏体不锈钢管在过热器和再热器的使用过程中发现的问题,以及国内外同行解决相关问题的技术手段进行了调研,针对目前的技术现状与需求,制定了本文要开展的研究内容。其次,开展了氧化物堆积厚度与检测信号的对应关系仿真实验研究,探讨了剥落氧化物的图形显示方法,为奥氏体不锈钢管内氧化物堆积定量检测仪器的研制提供技术支撑。第三,研制了能感应出氧化物堆积厚度的专用传感器,设计了信号放大、采集、处理等仪表电路,研制了奥氏体不锈钢管内氧化物堆积定量检测仪器。第四,针对专用传感器的特点,结合实际硬件电路、设计了奥氏体不锈钢管内氧化物堆积定量检测仪器功能软件,介绍了软件编程的主要流程。第五,使用本文设计的仪器在实验室环境下进行了管道内氧化物堆积、重量、厚度与仪表输出信号之间的关系实验,得到了检测仪器测量的电压值与氧化皮体积数和氧化皮厚度之间的关系曲线,并标定了仪器。电厂的现场比对实验验证了仪器的有效性。综上所述,本文研制了奥氏体不锈钢管内氧化物堆积定量检测仪器,并做了大量的实验室和现场实验。实践证明,奥氏体不锈钢管内堆积氧化物定量检测仪器能够快速的检测出电站锅炉过热器及再热器管道内剥落的氧化物的量,并采用图形的方式进行显示。该仪器将为电站锅炉过热器及再热器管道提供一种快速、便捷的检测手段,大大地节约了检测成本和检测时间,随着该仪器的大量推广,必将在电站锅炉过热器及再热器管道检测方面产生巨大的社会效益。
【关键词】：电站锅炉 奥氏体不锈钢管 氧化物堆积 定量检测
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621.2
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第一章 绪论15-19
• 1.1 研究背景15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 课题的研究意义和主要研究内容17-19
• 1.3.1 课题的研究意义17
• 1.3.2 主要研究内容17-19
• 第二章 检测仪的总体设计19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 过热器和再热器内氧化脱落的堵管形式19-20
• 2.3 检测原理20
• 2.4 基于ANSYS的氧化皮堆积厚度与检测信号关系的仿真分析20-24
• 2.4.1 氧化皮检测ANSYS仿真模型20-21
• 2.4.2 仿真结果与分析21-24
• 2.5 奥氏体不锈钢管内剥落氧化物图形显示技术研究24-26
• 2.6 检测仪的总体设计26
• 2.7 小结26-29
• 第三章 检测仪硬件系统设计与实现29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 新型氧化皮探头研制29-30
• 3.3 功能模块硬件设计30-38
• 3.3.1 核心处理模块选择30
• 3.3.2 USB口设计和SD卡设计30-31
• 3.3.3 显示单元31
• 3.3.4 前置放大电路的设计31-32
• 3.3.5 信号采集模块设计32-33
• 3.3.6 供电模块设计33-36
• 3.3.7 仪器实物和性能指标36-38
• 3.4 小结38-39
• 第四章 检测仪软件系统设计与实现39-57
• 4.1 引言39
• 4.2 软件总体设计39-44
• 4.3 单片机初始化44-55
• 4.3.1 I/O端口初始化44-46
• 4.3.2 系统时钟初始化46-49
• 4.3.3 数据采集49-52
• 4.3.4 LCD显示52-54
• 4.3.5 数据存储54
• 4.3.6 读写SD卡54-55
• 4.4 小结55-57
• 第五章 实验与分析57-65
• 5.1 引言57
• 5.2 实验研究57-61
• 5.2.1 氧化物重量与仪器读数对应关系的实验57-59
• 5.2.2 氧化物堆积厚度与仪器读数对应关系的实验59-61
• 5.3 现场应用61-63
• 5.4 小结63-65
• 第六章 结论与展望65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-69
• 致谢69-71
• 作者简介71-72
• 北京化工大学专业学位硕士研究生学位论文答辩委员会决议书72-73

【参考文献】

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本文编号：1051389