專利名稱：一種測量煙道換熱器漏風率的方法及設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及測量領域，具體講是一種測量煙道換熱器漏風率的方法及設備。
背景技術：
在工業鍋爐排煙煙道尾部，經常使用換熱器對助燃空氣進行加熱，從而充分利用鍋爐煙氣中的熱量，達到降低排煙溫度，提高鍋爐效率的目的。
按照傳熱方式，換熱器分為傳熱式和蓄熱式兩大類，在傳熱式換熱器中，熱量連續地通過傳熱面由煙氣(放熱氣體)傳給空氣(吸熱氣體)，煙氣和空氣各有自己的通道。在蓄熱式換熱器中，煙氣和空氣交替的通過換熱器金屬受熱面，當煙氣流過受熱面時，熱量由煙氣傳給受熱面金屬，并被金屬積蓄起來，然后受熱面金屬轉到空氣通道時，受熱面金屬就將積蓄的熱量傳給空氣，依靠這樣連續不斷地循環將空氣加熱。300MW以上鍋爐通常使用回轉式蓄熱換熱器。
回轉式換熱器的主要問題是漏風較嚴重。漏風包括轉子攜帶漏風及因壓差作用引起的軸向、環型、冷端徑向和熱端徑向漏風。
因為回轉式換熱器是一種轉動機械，在動靜部件之間總要留有一定的間隙，以便轉動部件運動。流經換熱器的空氣是正壓，燃燒后排放的煙氣是負壓，空氣會在這種壓差作用下通過間隙滲漏到煙道中去。運行良好的回轉式換熱器，其漏風率一般為8％以下，密封不良者可達20％～30％。
漏風對鍋爐經濟運行有很大影響。它將使送風機和引風機的電耗加大，增加排煙熱損失，使鍋爐熱效率降低。如果漏風過大，還會使送入爐膛的風量不足，導致鍋爐的出力和效率下降，并可能會引起爐膛結渣。為了衡量換熱器漏風的程度，國標中用漏風率和漏風系數作為評價衡量的標準。所謂漏風率，是指漏入換熱器煙氣側的空氣質量與進入該煙道的煙氣質量之比率。所以，準確地測量換熱器的漏風率，就成為監督鍋爐經濟運行的重要問題。
測量漏風率的方法一般是通過測量換熱器出口、入口煙氣中的成分含量來達到的。因為空氣中氧含量為20.6％，鍋爐排放出的煙氣中氧含量一般4％～6％。如果預熱器出口煙氣氧含量高于入口煙氣氧含量，則說明空氣預熱器存在漏風。
測量漏風率通常是采用兩套氧分析儀進行的。兩套氧分析儀的測量頭分別置于換熱器出口、入口，同時進行煙氣氧含量檢測。氧分析儀一般由測量頭、漏風儀控制器、加熱電源等組成。測量頭是依靠氧化鋯固體電解質組成的氧濃度差電池，即氧化鋯測氧電池來測量氧量的。氧化鋯固體電解質能傳導氧離子，并在兩極間形成只與氧濃度差有關的電動勢。由于測量頭內裝有的氧化鋯測氧電池其內阻不同，所以不同的測量頭其誤差均不同，其出廠時精度等級為2％～3％。但由于每塊氧分析儀都存在誤差，所以因兩個傳感器的誤差不同導致所測氧含量值與煙氣中真實氧含量值出現了較大誤差，嚴重時使所測的漏風率失去參考價值。

發明內容
本發明的目的，是提出一種減小測量漏風率誤差的方法及設備，從而克服上述已有技術中存在的缺點。
本發明的目的是這樣達到的一種測量煙道換熱器漏風率的方法，其包括以下步驟(1)通過帶有微處理器的漏風儀控制器開閉相應管道上的進氣閥門，引導兩個采樣口的煙氣分別進入兩個測量頭，漏風儀控制器根據測量頭轉換出的電信號，變換成相應出口或入口的煙氣氧含量；(2)切換測量管路進氣閥門，引導兩個采樣口的煙氣通過另一組管路到達兩個測量頭，實現交叉測量，漏風儀控制器再將測量頭的電信號轉換成相應入口或出口的氧含量值；(3)通過漏風儀控制器將測量所得的多個入口煙氣氧含量值累加求和后計算出平均值，將出口煙氣氧含量值也求和后計算出平均值；(4)漏風儀控制器以入口煙氣氧含量平均值和出口煙氣氧含量平均值為依據，計算出煙道換熱器的漏風率。
用于實現上述方法的設備，包括測量頭、漏風儀控制器、加熱電源等，通過測量管路將換熱器出口端、入口端的煙氣分別送至氧化鋯傳感器測量頭；用內部帶有微處理器的漏風儀控制器控制測量管路上進氣閥門組的開啟和關閉，用以控制每個測量頭能夠交替地測量出口、入口的煙氣氧含量。帶有微處理器的漏風儀控制器根據測量頭轉換出的電信號，變換成相應出口或入口的煙氣氧含量；通過漏風儀控制器將測量所得的多個入口煙氣氧含量值累加求和后計算出平均值，將出口煙氣氧含量值也求和后計算出平均值，并以此為依據，計算出煙道換熱器的漏風率。
由漏風儀控制器控制加熱電源提供熱源，在測量管路上設置流量計用于控制被測煙氣流量，設置排空閥門和抽氣泵，用以在非測量狀態下清掃測量管路。
本發明測量方法的原理是這樣的，由于讀數中都包含有相同的系統誤差，當被計算數值取決于兩次讀數的差值時，則該系統誤差自動從計量結果中減去。
采用這種測量方法及其設備，可以減小因傳感器精度誤差所造成的測量誤差，大大提高了測量漏風率的準確性。


下面結合本發明的一種實施方式及附圖作詳細說明。
附圖1為測量管路示意圖；附圖2為一種實施例結構示意圖；附圖3為一種實施例漏風儀控制器結構示意圖。
其中M-測量管路，E-煙氣，R-空氣，E1、E2-采樣口，A1、B1、A2、B2-進氣閥門，O1、O2-測量頭，F-漏風儀控制器，D-抽氣泵，C1、C2-排空閥門，L1、L2-流量計，K-工作電源，P1、P2-加熱電源，F1-中央處理機，F2-數據顯示屏，F3-自校準式A/D轉換電路，F4-數據記錄芯片，F5-測量控制繼電器，F6-報警繼電器，F7-加熱控制器，F8-RS485通訊接口，F9-實時時鐘，F10-開關電源，OUT-輸入信號。
具體實施方案實施例一種用于測量煙道換熱器漏風率的設備(如圖1、圖2、圖3所示)，包括測量管路(M)、進氣閥門(A1、B1、A2、B2)、測量頭(O1、O2)、漏風儀控制器(F)、抽氣泵(D)、排空閥門(C1、C2)等。測量管路(M)前端有兩個采樣口(E1、E2)，分別與換熱器入口煙氣和出口煙氣相連接。測量管路二個輸出端與測量頭(O1、O2)相連接，測量管路支路上設有進氣閥門(A1、B1、A2、B2)，根據漏風儀控制器(F)的命令可以進行閥門切換，以控制煙氣的通過和阻斷，在測量管路后端設有抽氣泵(D)和流量計(L1、L2)。如圖1、圖2所示。
測量時按下列步驟進行(1)通過漏風儀控制器(F)，打開進氣閥門A1、A2，關閉閥門B1、B2，打開抽氣泵D，引導采樣口E1所接的煙道換熱器入口煙氣到達測量頭O1，使采樣口E2所接的出口煙氣到達測量頭O2，漏風儀控制器(F)根據測量頭O2轉換出的電信號，變換成相應的出口煙氣氧含量值，根據測量頭O1的電信號變換成入口煙氣氧含量值；(2)打開進氣閥門B1、B2，關閉閥門A1、A2，打開抽氣泵D，引導采樣口E1的入口煙氣到達測量頭O2，引導采樣口E2的出口煙氣到達測量頭O1，實現交叉測量。漏風儀控制器(F)根據測量頭O1轉換的電信號，變換成相應的出口煙氣氧含量值，根據測量頭O2電信號變換成入口煙氣氧含量值；(3)漏風儀控制器(F)將測量頭O1、O2測量后得到的6次入口煙氣氧含量值累加，算出平均值；同樣將測量頭O1、O2測得的6次出口煙氣氧含量值累加，算出平均值；(4)漏風儀控制器(F)根據入口煙氣氧含量平均值和出口煙氣氧含量平均值，計算出煙道換熱器的漏風率。
在本實施例中，測量頭(O1、O2)選用氧化鋯傳感器，因為其需要700±50℃的工作溫度，所以由漏風儀控制器(F)控制加熱電源(P1、P2)提供熱源。溫度測量使用K型熱電偶，冷端補償元件為PN結補償，所以漏風儀控制器(F)將采集兩臺氧化鋯傳感器的溫度數據(-1～31mV)和氧電勢數據(-6～136mV)還有遠端熱電偶補償PN結溫度數據(0.1～0.8V)。在測量管路上設流量計(L1、L2)和排空閥門(C1、C2)，在非測量狀態時打開排空閥門(C1、C2)和抽氣閥(D)，利用空氣預熱器的負壓來清掃測量管道。進氣閥門和排空閥門可選用電磁閥。
由于漏風儀控制器(F)內部的A/D轉化量程為-6～136mV，所以對于輸入信號要通過分壓電阻衰減到1/6后進入A/D轉換。圖3所示為漏風儀控制器(F)內各部件主要連接關系，其作用與選用中央處理機(F1)可以選用微處理器，數據顯示屏(F2)可以選用液晶顯示屏，自校準式A/D轉換電路(F3)功能是將模擬信號轉換成數字信號，數據記錄芯片(F4)選用大容量存貯芯片，測量控制繼電器(F5)在測量狀態下用于控制泵閥組(A1、B1、A2、B2、D)的開啟與閉合，報警繼電器(F6)用于超值報警，加熱控制器(F7)用于對測量頭(O1、O2)恒溫控制，RS485通訊接口(F8)用于與計算機的通訊，實時時鐘(F9)用于計時，開關電源(F10)將市電經整流穩壓后給各部件提供工作電壓。
權利要求
1.一種測量煙道換熱器漏風率的方法，采用傳感器測量頭對換熱器出口、入口的煙氣氧含量進行采樣測量，其特征在于(1)采用二臺以上的氧化鋯傳感器測量頭交替地換熱器出口、入口的煙氣氧含量進行采樣測量，(2)微處理器將每次測得的出口煙氣氧含量值和入口煙氣氧含量值進行累積，計算出平均值，將上述平均值作為出口煙氣氧含量值和入口煙氣氧含量值，并以此為依據，計算出煙道換熱器的漏風率。
2.一種用于實現權利要求1所述方法的裝置，包括測量頭、漏風儀控制器、加熱電源等，其特征在于將測量管路兩個采樣口分別與換熱器出口端、入口端相連接，測量管路兩個輸出端與分別與兩個測量頭相連接；用微處理器控制測量管路上進氣閥門的開啟和關閉。
3.根據權利要求2所述的一種裝置，其特征是在測量管路上設置流量計、排空閥門和抽氣泵，用微處理器控制排空閥門和抽氣泵的開啟和關閉。
全文摘要
一種測量煙道換熱器漏風率的方法，采用二臺以上的氧化鋯傳感器測量頭交替地對換熱器出口、入口的煙氣氧含量進行采樣測量，將每次測得的出口煙氣氧含量值和入口煙氣氧含量值進行累積，計算出平均值，將上述平均值作為出口煙氣氧含量值和入口煙氣氧含量值，并以此為依據，計算出煙道換熱器的漏風率。一種用于實現所述方法的裝置，將測量管路兩個采樣口分別與換熱器出口端、入口端相連接，用微處理器控制測量管路上進氣閥門的開啟和關閉。
文檔編號G01M3/28GK1485602SQ0213104
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月26日 優先權日2002年9月26日
發明者陳文華, 馬克文, 趙津生 申請人:馬克文, 趙津生