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电站锅炉不锈钢管内氧化皮检测技术研究

作　者: 许立宾
导　师: 丁克勤
学　校: 中北大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 电站锅炉氧化皮单片机传感器无损检测 ANSYS
分类号: TM621.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 118次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,大型火力发电机组锅炉中比较普遍使用了耐高温、抗腐蚀性能更好的不锈钢来制造过热器和再热器管道。但锅炉经过较长时间运行后,长期恶劣的工况环境会使管道内壁发生氧化,在内壁表面形成氧化皮。当工况环境发生剧烈变化时,如停炉和启炉时,管道内壁的氧化皮很容易剥落,剥落的氧化皮容易堆积在过热器和再热器管道弯头部位,严重时会堵塞管道,导致管道在加热时爆裂。本文针对氧化物堵塞管道的情况,研究了一种无损检测方法,制作了检测仪器,解决了无法高效检测管道内氧化物的问题。首先,结合国内外电站锅炉出现的氧化皮剥落问题,分析了国内外氧化皮防治技术的研究发展现状,提出使用磁性无损检测方法,对氧化皮厚度进行测量。其次,在简要介绍电站锅炉基本结构及功能基础上,分析了氧化皮形成及剥落的原因,以及氧化皮剥落对电站锅炉造成的危害,指出氧化皮容易在过热器和再热器管道弯头部位堆积,从多个方面分析了如何防止氧化皮剥落对电站锅炉带来的危害。第三,建立不锈钢管内氧化物检测ANSYS仿真模型,并进行了磁场分布的模拟计算,结合仿真结果分析了磁测法检测氧化皮厚度过程,得出了氧化皮厚度与BY变化量的关系,根据仿真结果设计了磁测传感器。第四,研制了氧化皮检测仪器,详细阐述了检测仪器的供电模块、充电模块、数据采集、显示和存储模块,并阐述了软件编程的主要流程。第五,使用氧化皮检测仪器和传感器开展了管道内氧化皮检测实验,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的关系曲线,提出传感器标定解决方案。研制的检测仪器能够检测出管道中氧化皮的厚度,判断管道中氧化皮的分布情况,只需定期检测管道即能有效预防因氧化皮堵塞管道引起的管道爆裂。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1. 绪论  10-16
  1.1 开发背景  10-11
  1.2 研究的意义及目的  11-12
  1.3 国内外研究现状  12-14
  1.4 主要内容  14-15
  1.5 章节安排  15-16
2. 电站锅炉氧化皮问题分析  16-21
  2.1 电站锅炉概述  16-17
  2.2 氧化皮形成及剥落机理  17-18
  2.3 氧化皮剥落的危害  18-19
  2.4 防止氧化皮危害的方法  19-20
  2.5 小结  20-21
3. 氧化皮检测仿真分析及传感器设计  21-30
  3.1 有限元分析法概述  21
  3.2 ANSYS 仿真分析  21-25
    3.2.1 ANSYS 电磁场仿真理论基础  22-23
    3.2.2 ANSYS 仿真分析方法  23
    3.2.3 氧化皮检测ANSYS 仿真模型  23-24
    3.2.4 划分网格  24-25
  3.3 仿真结果与分析  25-28
  3.4 传感器设计  28
  3.5 小结  28-30
4. 氧化皮检测仪器的软硬件设计  30-61
  4.1 概述  30
    4.1.1 检测仪器要求  30
  4.2 检测仪器硬件设计  30-46
    4.2.1 中央处理单元  30-32
    4.2.2 供电模块  32-40
    4.2.3 LCD 显示  40-41
    4.2.4 控制按键  41-43
    4.2.5 数据存储  43-46
  4.3 检测仪器软件设计  46-60
    4.3.1 单片机初始化  48-54
    4.3.2 数据采集  54-57
    4.3.3 LCD 显示  57-59
    4.3.4 数据存储  59-60
  4.4 小结  60-61
5. 氧化皮检测方法及实验验证  61-69
  5.1 概述  61
  5.2 实验条件简述  61-62
    5.2.1 实验物品  61
    5.2.2 实验过程  61-62
  5.3 检测实验结果及分析  62-65
  5.4 探头标定  65-67
    5.4.1 直接标定  65-66
    5.4.2 曲线近似标定  66-67
  5.5 现场检测  67-68
  5.6 小结  68-69
6. 结论  69-70
附录1 检测仪器原理图  70-71
参考文献  71-75
攻读博士或硕士学位期间所取得的研究成果  75-76
致谢  76

电站锅炉不锈钢管内氧化皮检测技术研究

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