本發(fā)明涉及一種蒸汽發(fā)生器水容積的測量方法及裝置。

背景技術(shù)：

蒸汽發(fā)生器又稱小型立式直流鍋爐。蒸汽發(fā)生器水容積是指正常工作情況下達(dá)到工作水位的水容積。常規(guī)汽包蒸汽發(fā)生器由于有固定的水、汽和過熱汽分界線，水容積比較容易通過計(jì)算水冷壁的容積、下降管的容積、汽包正常液位以下的容積、省煤器的容積來得到。

蒸汽發(fā)生器主要包括蒸汽發(fā)生器本體、汽水分離器及給水管路，蒸汽發(fā)生器本體包括盤管及燃燒器。盤管，具有入口和出口，給水管路上的給水泵與盤管的入口連通。燃燒器，設(shè)置在盤管的下部，用于加熱盤管內(nèi)的水及水蒸氣；汽水分離器，汽水分離器入口連接盤管的，用于分離管道中的蒸汽和水，汽水分離器上部具有主汽閥，用于排出管路中的水蒸氣，汽水分離器下部具有排水閥；汽水分離器還包括疏水器及疏水回水箱，疏水器及疏水回水箱通過管路連接，疏水器用于疏出管路中的水，管路上具有截止閥，用于切斷水及水蒸氣流入疏水回水箱。

蒸汽發(fā)生器無汽包結(jié)構(gòu)，各受熱面之間無固定的汽水分界線，且隨著給水流量和燃料量的變化，受熱面的省煤段、蒸發(fā)段和過熱段長度會發(fā)生變化，無法通過計(jì)算準(zhǔn)確得出正常運(yùn)行情況下的蒸汽發(fā)生器水容積。根據(jù)《蒸汽發(fā)生器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，設(shè)計(jì)正常水位水容積小于30L的蒸汽蒸汽發(fā)生器不屬其監(jiān)察范圍。因此新設(shè)計(jì)開發(fā)的小型蒸汽發(fā)生器是否滿足免監(jiān)察范圍，首先必須有準(zhǔn)確的水容積數(shù)據(jù)。

若直流蒸汽發(fā)生器受熱面管程比較長，計(jì)算水容積的誤差將更大。在計(jì)算偏差較大的情況下，如何實(shí)際測量將成為解決問題的關(guān)鍵技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明在于提供一種蒸汽發(fā)生器水容積測量方法及裝置，以解決蒸汽發(fā)生器水容積計(jì)算測量不準(zhǔn)確的問題。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：一種蒸汽發(fā)生器水容積的測量方法，蒸汽發(fā)生器包括蒸汽發(fā)生器本體及汽水分離器，蒸汽發(fā)生器本體包括盤管及燃燒器，蒸汽發(fā)生器水容積的測量方法包括以下步驟：S1：控制蒸汽發(fā)生器正常工作，運(yùn)行穩(wěn)定后，測得蒸汽壓力值P；S2：關(guān)閉蒸汽發(fā)生器本體的燃燒器，關(guān)閉盤管給水管路上的給水閥，關(guān)閉汽水分離器的主汽閥、回水管路的截止閥及排水管路的排水閥；S3：打開汽水分離器的排水閥，向盤管入口充入干燥的氣體，將盤管和汽水分離器內(nèi)的氣體和液體從汽水分離器的排水管路排出，對排出的氣體和液體進(jìn)行冷卻，使水蒸氣液化，測得從排水管排出的水的重量M；S4：查水、水蒸氣特性表，得出工作壓力為P時水的比容為v，計(jì)算得出蒸汽發(fā)生器的水容積V，其中V＝M×v。

運(yùn)行穩(wěn)定后，測得蒸汽壓力值P，通過水的重力作用和干燥壓縮氣體吹掃，將蒸汽發(fā)生器內(nèi)部的水和蒸汽全部吹出，對排出的氣體和液體進(jìn)行冷卻，使水蒸氣液化，測得從排水管排出的水的重量M。查水、水蒸氣特性表，得出工作壓力為P時水的比容為v，根據(jù)質(zhì)量守恒，計(jì)算得出蒸汽發(fā)生器的水容積V，其中V＝M×v。本方法適用于所有蒸汽發(fā)生器水容量測量，可準(zhǔn)確測得蒸汽發(fā)生器的水容積。

可選的，步驟S3中經(jīng)冷卻得到的全部液體送至儲水罐，儲水罐安置在稱重裝置上，通過稱重裝置記錄儲水罐重量前后差值M，M即為蒸汽發(fā)生器在正常工作情況下的含水重量。為減小測量誤差，可重復(fù)試驗(yàn)三次，取其最大值。

可選的，步驟S3中汽水分離器的排水管連接有冷卻器，通過冷卻器對排水管排出的氣體及液體進(jìn)行冷卻。

可選的，步驟S3中，待盤管內(nèi)蒸汽壓力與常壓壓力比值為0.8-1.2時，再向盤管入口內(nèi)充入干燥的氣體；儲水罐放置在稱重裝置上，稱重裝置上的讀數(shù)逐步增加，當(dāng)稱重裝置讀數(shù)變化率小于等于0.001～0.003kg/min時，停止充入干燥的氣體。用于吹掃的氣體可以是壓縮空氣，壓縮空氣應(yīng)是干燥的且在蒸汽發(fā)生器進(jìn)氣管路最大管徑處的流速不低于0.5m/s，以保證足夠的風(fēng)力吹凈蒸汽發(fā)生器內(nèi)的氣體和液體。

可選的，在進(jìn)行步驟S1之前，進(jìn)行如下步驟：S01：在冷態(tài)情況下，開啟給水管路的給水閥，汽水分離器主汽閥、排水管路上的排水閥及回水管路上的截止閥，啟動給水泵，待運(yùn)行穩(wěn)定，此時汽水分離器排水管路有穩(wěn)定的水流排出；S02：同時關(guān)閉給水閥，汽水分離器的排水閥、主汽閥及截止閥，此時蒸汽發(fā)生器內(nèi)充滿液態(tài)水；S03：開啟汽水分離器排水管路的排水閥，向盤管入口充入干燥的氣體，使盤管及汽水分離器內(nèi)部的冷水至儲水罐；儲水罐放置在稱重裝置上，稱重裝置上的讀數(shù)逐步增加，直至稱重裝置讀數(shù)變化率小于等于0.001～0.003kg/min時，記錄儲水罐前后的差值，此差值即為蒸汽發(fā)生器滿水情況下的含水重量M1；S04：通過稱重裝置記錄儲水罐重量前后差值M1；查蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)資料，根據(jù)管長折算出蒸汽發(fā)生器內(nèi)部的空腔容積，乘以水的密度計(jì)算出含水重量M2，如果(M2-M1)/M2×100％＜1％，此時蒸汽發(fā)生器內(nèi)的水已全部吹掃干凈。本步驟是為了驗(yàn)證水在重力自流及干燥氣體共同作用下的吹凈率。如果(M2-M1)/M2×100％＜1％，則認(rèn)為蒸汽發(fā)生器內(nèi)的水已全部吹掃干凈。

可選的，蒸汽發(fā)生器在額定設(shè)計(jì)工況的最小負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)橹绷麇仩t低負(fù)荷下的水容積大于滿負(fù)荷下的水容積。通過測量蒸汽發(fā)生器在額定設(shè)計(jì)工況下的最小負(fù)荷時的水容積，即可得出此蒸汽發(fā)生器的最大水容積。

本申請還公開了一種使用上述蒸汽發(fā)生器水容積測量方法的裝置，包括蒸汽發(fā)生器、冷卻器、儲水罐及稱重裝置，蒸汽發(fā)生器包括蒸汽發(fā)生器本體及汽水分離器，蒸汽發(fā)生器本體包括盤管及燃燒器，盤管具有入口及出口，給水管路上的給水泵與盤管的入口連通，盤管入口的管路上具有進(jìn)氣閥，用于通入干燥的壓縮氣體，盤管出口連接汽水分離器；冷卻器的入口連接汽水分離器的排水管路，用于冷卻排水閥中排出的水及水蒸氣；儲水罐設(shè)置在稱重裝置上，儲水器用于與冷卻器連接，接收來自冷卻器的水。汽水分離器還包括疏水器及疏水回水箱，疏水器通過回水管路連接回水箱，疏水器用于疏出管路中的水。

可選的，盤管給水管路上設(shè)有止回閥，止回閥用于使管路內(nèi)的水及水蒸氣單向流入盤管入口；汽水分離器上設(shè)有安全閥，安全閥在設(shè)備壓力過大時起跳。

可選的，冷卻器上開設(shè)有自來水入口，稱重裝置為電子臺秤。

可選的，給水管路上設(shè)有若干過濾器。所述過濾器為Y型過濾器。

本發(fā)明的有益效果是：運(yùn)行穩(wěn)定后，測得蒸汽壓力值P，通過水的重力作用和干燥壓縮氣體吹掃，將蒸汽發(fā)生器內(nèi)部的水和蒸汽全部吹出，冷凝稱重。查水、水蒸氣特性表，得出工作壓力為P時水的比容為v，根據(jù)質(zhì)量守恒，計(jì)算得出蒸汽發(fā)生器的水容積V，其中V＝M×v。本方法適用于所有蒸汽發(fā)生器水容量測量，可準(zhǔn)確測得蒸汽發(fā)生器的水容積。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明蒸汽發(fā)生器水容積測量方法及裝置的示意圖。

圖中各附圖標(biāo)記為：

1、蒸汽發(fā)生器；2、汽水分離器；3、水箱；4、給水泵；5、燃燒器；6、給水閥；7、主汽閥；8、截止閥；9、排水閥；10、進(jìn)氣閥；11、止回閥；12、疏水器；13、安全閥；14、Y型過濾器；15、冷卻器；16、儲水罐；17、電子臺秤。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合各附圖，對本發(fā)明做詳細(xì)描述。

如圖1所示：一種蒸汽發(fā)生器水容積的測量方法，蒸汽發(fā)生器1包括蒸汽發(fā)生器本體及汽水分離器2，蒸汽發(fā)生器本體包括盤管及燃燒器5，蒸汽發(fā)生器水容積的測量方法包括以下步驟：S1：控制蒸汽發(fā)生器1正常工作，運(yùn)行穩(wěn)定后，測得蒸汽壓力值P；S2：關(guān)閉蒸汽發(fā)生器本體的燃燒器5，關(guān)閉盤管給水管路上的給水閥6，關(guān)閉汽水分離器2的主汽閥7、回水管路的截止閥8及排水管路的排水閥9；S3：打開汽水分離器2的排水閥9，向盤管入口充入干燥的氣體，將盤管和汽水分離器2內(nèi)的氣體和液體從汽水分離器2的排水管路排出，對排出的氣體和液體進(jìn)行冷卻，使水蒸氣液化，測得從排水管排出的水的重量M；S4：查水、水蒸氣特性表，得出工作壓力為P時水的比容為v，計(jì)算得出蒸汽發(fā)生器1的水容積V，其中V＝M×v。

運(yùn)行穩(wěn)定后，測得蒸汽壓力值P，通過水的重力作用和干燥壓縮氣體吹掃，將蒸汽發(fā)生器1內(nèi)部的水和蒸汽全部吹出，對排出的氣體和液體進(jìn)行冷卻，使水蒸氣液化，測得從排水管排出的水的重量M。查水、水蒸氣特性表，得出工作壓力為P時水的比容為v，根據(jù)質(zhì)量守恒，計(jì)算得出蒸汽發(fā)生器1的水容積V，其中V＝M×v。本方法適用于所有蒸汽發(fā)生器水容量測量，可準(zhǔn)確測得蒸汽發(fā)生器1的水容積。

于本實(shí)施例中，步驟S3中經(jīng)冷卻得到的全部液體送至儲水罐16，儲水罐16安置在稱重裝置上，通過稱重裝置記錄儲水罐16重量前后差值M，M即為蒸汽發(fā)生器1在正常工作情況下的含水重量。為減小測量誤差，可重復(fù)試驗(yàn)三次，取其最大值。儲水罐具有上蓋。

于本實(shí)施例中，步驟S3中汽水分離器2的排水管連接有冷卻器15，通過冷卻器15對排水管排出的氣體及液體進(jìn)行冷卻。

于本實(shí)施例中，步驟S3中，待盤管內(nèi)蒸汽壓力與常壓壓力比值為0.8-1.2時，再向盤管入口內(nèi)充入干燥的氣體；儲水罐16放置在稱重裝置上，稱重裝置上的讀數(shù)逐步增加，當(dāng)稱重裝置讀數(shù)變化率小于等于0.001～0.003kg/min時，停止充入干燥的氣體。用于吹掃的氣體可以是壓縮空氣，壓縮空氣應(yīng)是干燥的且在蒸汽發(fā)生器1進(jìn)氣管路最大管徑處的流速不低于0.5m/s，以保證足夠的風(fēng)力吹凈蒸汽發(fā)生器1內(nèi)的氣體和液體。

于本實(shí)施例中，在進(jìn)行步驟S1之前，進(jìn)行如下步驟：S01：在冷態(tài)情況下，開啟給水管路的給水閥6，汽水分離器2主汽閥7、排水管路上的排水閥9及回水管路上的截止閥8，啟動給水泵4，待運(yùn)行穩(wěn)定，此時汽水分離器2排水管路有穩(wěn)定的水流排出；S02：同時關(guān)閉給水閥6，汽水分離器2的排水閥9、主汽閥7及截止閥8，此時蒸汽發(fā)生器1內(nèi)充滿液態(tài)水；S03：開啟汽水分離器2排水管路的排水閥9，向盤管入口充入干燥的氣體，使盤管及汽水分離器2內(nèi)部的冷水至儲水罐16；儲水罐16放置在稱重裝置上，稱重裝置上的讀數(shù)逐步增加，直至稱重裝置讀數(shù)變化率小于等于0.001～0.003kg/min時，記錄儲水罐16前后的差值，此差值即為蒸汽發(fā)生器1滿水情況下的含水重量M1；S04：通過稱重裝置記錄儲水罐16重量前后差值M1；查蒸汽發(fā)生器1設(shè)計(jì)資料，根據(jù)管長折算出蒸汽發(fā)生器1內(nèi)部的空腔容積，乘以水的密度計(jì)算出含水重量M2，如果(M2-M1)/M2×100％＜1％，此時蒸汽發(fā)生器1內(nèi)的水已全部吹掃干凈。本步驟是為了驗(yàn)證水在重力自流及干燥氣體共同作用下的吹凈率。如果(M2-M1)/M2×100％＜1％，則認(rèn)為蒸汽發(fā)生器1內(nèi)的水已全部吹掃干凈。

于本實(shí)施例中，蒸汽發(fā)生器1在額定設(shè)計(jì)工況的最小負(fù)荷下穩(wěn)定運(yùn)行。因?yàn)橹绷麇仩t低負(fù)荷下的水容積大于滿負(fù)荷下的水容積。通過測量蒸汽發(fā)生器1在額定設(shè)計(jì)工況下的最小負(fù)荷時的水容積，即可得出此蒸汽發(fā)生器1的最大水容積。

本申請還公開了一種使用上述蒸汽發(fā)生器1水容積測量方法的裝置，包括蒸汽發(fā)生器1、冷卻器15、儲水罐16及稱重裝置，蒸汽發(fā)生器1包括蒸汽發(fā)生器本體及汽水分離器2，蒸汽發(fā)生器1包括盤管及燃燒器5，盤管具有入口及出口，給水管路上的給水泵4與盤管的入口連通，盤管入口的管路上具有進(jìn)氣閥10，用于通入干燥的壓縮氣體，盤管出口連接汽水分離器2；冷卻器15的入口連接汽水分離器2的排水管路，用于冷卻排水閥9中排出的水及水蒸氣；儲水罐16設(shè)置在稱重裝置上，儲水器用于與冷卻器15連接，接收來自冷卻器15的水。汽水分離器2還包括疏水器12及疏水回水箱，疏水器12通過回水管路連接回水箱，疏水器12用于疏出管路中的水。

于本實(shí)施例中，盤管給水管路上設(shè)有止回閥11，止回閥11用于使管路內(nèi)的水及水蒸氣單向流入盤管入口；汽水分離器2上設(shè)有安全閥13，安全閥13在設(shè)備壓力過大時起跳。

于本實(shí)施例中，冷卻器15上開設(shè)有自來水入口，稱重裝置為電子臺秤17。

于本實(shí)施例中，給水管路上設(shè)有若干過濾器。打開給水閥6，水從水箱3流入給水管路，過濾器可去除給水管路中的雜質(zhì)，保證流入蒸汽發(fā)生器1中的水的潔凈程度，從而維護(hù)設(shè)備的穩(wěn)定。優(yōu)選的，過濾器為Y型過濾器14。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此即限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡是運(yùn)用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。