关于锅炉水循环的安全分析及在线监测研究

2022-09-10

锅炉水冷壁内部的存水在经过加热后, 会转变成汽和水的混合物, 其具有复杂的传热热性和流动性, 在锅炉水循环安全分析中, 对汽液两相流展开分析论述也十分必要。追溯到1930年之前, 工业领域大多利用自然循环锅炉, 其负荷低、容量小, 对锅炉水循环的计算精度要求较低, 但是随着科学技术的发展, 对水循环特征计算有了更精确的要求, 这是确保锅炉安全运行的前提和基础。二十世纪七十年末, 我国才开始对汽液两相流以及沸腾传热进行系统性研究, 并在之后的几十年发展中取得了很大成就;

1 锅炉水循环的安全分析

每一个循环回路, 都需要经过联箱、锅筒、上升管、下降管等设备, 并通过串联而形成闭合回路, 水汽混合物就是依次流经这些部位;由于在循环过程中没有受到外力的推动, 主要是借助回路中产生的密度差而产生运动, 因此被称为自然锅炉水循环;而压差法是计算水循环最精确、最科学的方法。在自然水循环进行过程中, 上升管内部存在的水会吸收管壁的热量并在受热蒸发后转化成汽水两相流动, 这样水、汽两种介质被分界面隔开, 其都会对管壁产生动量或能量的交换;由于其容积不同、流动参数不同、整体质量不同, 随着温度的提高, 介质的分布状况也在不断发生变化, 从而形成不同的流型, 流型的多变性, 也会致使两相流动反映出的力学关系、传热特性或传质特性产生一定波动。

2 水循环在线监测系统的研究

2.1 水循环监测系统的硬件设计研究

监测系统要想对锅炉水循环全程进行安全性、可靠性监控、完成对监测数据的收集、分析、整合以及故障诊断和报警机制的设计、数据储存等作业, 监测系统的硬件装备作为软件的载体, 主要由变送器以及数据采集卡和SIS、工控机等构成;首先:测量元件主要有用于测量水循环流速的元件, 如压力传感器、热电偶等, 对水循环的校验进行数据收集, 并通过变送器转化成标准的电流信号。其次:数据采集卡, 具有良好的兼容性, 硬件的组成工序简单, 便于操作。再者, 工控机, 主要用于对已经采集到的信号数据进行深入分析研究, 并通过收获的数据判断水循环系统是否运行正常, 并利用监控画面实时记录数据变化, 并对相关数据信息进行记录, 为以后的工作提供参考数据。再次, SIS是通讯接口设备, 通过对通讯程序的编写, 将SIS系统和工控机实现连接, 借此实现数据的相互传达, 以方便工作人员进行调用。最后是信号转换电路, 其主要功能是将收集到的电流信号变成电压信号。

2.2 水循环监测系统的软件设计研究

首先是对软件的需求分析;根据上述的监测硬件设计要求, 需要水循环流量信号、工质压力信号、工质压差信号以及工质温度信号, 当信号经由传感器输出后, 经过转换电路, 进入数据信息的采集部分, 并通过工控机内的故障模型实施水循环检测, 主要达到以下目的:第一, 采集测量信号、确保采样实时性;第二, 利用数学模型计算, 提高数据信息的实时性和精确性;第三, 查询历史数据, 输出数据;第四, 实现SIS的通讯交流功能。

其次是软件总体设计;软件系统由五大部分构成, 分别是数据处理平台、数据库以及SIS通讯系统、人机接口模块和数据采集;第一, 数据处理平台主要包括水循环监测过程中的通用算法, 而其中公共函数以及数据库管理是整个数据处理系统的灵魂, 其中将会使用到C++等编写程序和面向对象的技术, 一方面规范算法结构, 另一方面使模块之间的接口更加清晰, 数据平台提供数据接口目的是完成数据信息的传递, 这为系统的进一步发展奠定了基础。第二, 人机接口模块, 需要根据监测系统的工作要求和目的, 对数据进行录入和查询, 此外对水循环故障进行适时监测、获得最新的趋势曲线和条形统计图、历史数据信息、故障报备统计等等。第三, 数据库, 主要是对监测过程中产生的数据进行储存, 而数据库这个平台不仅具有安全性和可靠性, 而且容量大, 作为系统中的数据核心, 程序运行所需的一切参数都需要在数据库中进行搜索, 一切数据报表都需要存入数据库中, 其重要性决定权限设置的重要性。第四, 数据采集需要根据实际工作情况以及系统运行要求制定科学的数据采集方案, 通常需要通过技术性较高的数据采集模块和驱动程序, 将现场数据和数据库中的信息联系到一起, 并根据一定要求存入到数据库中, 建立一个共享的数据平台, 确保数据的完整性和真实性。第五, SIS系统通讯模块, 该系统主要利用OPC技术实现, 它能够在工业控制系统的各个应用程序的通信设备之间建立一套通信接口规范, 将水循环报警信息或者重要数据信息传递到SIS系统数据库, 以实现对水循环的在线监测。

3 结语

锅炉水循环是确保锅炉正常运行的关键, 本文以自然循环锅炉为对象, 对其进行了安全分析, 并对水循环在线监测系统进行了研究。

摘要：随着我国国民经济的迅速发展, 人们在日常生活和工作学习中对电力的需求越来越高, 而锅炉作为火力发电厂正常运行中的重要部件之一, 其运行安全性和可靠性将直接影响到整个地区的用电稳定性, 同时, 锅炉水循环系统作为锅炉工作中的关键, 由许多繁杂的回路相互影响, 因此对锅炉水循环的安全分析和在线检测研究具有十分重要的意义。

关键词：锅炉水循环,安全分析,在线监测