基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110631465A(43)申请公布日2019.12.31(21)申请号201910871412.5(22)申请日2019.09.16(71)申请人太原理工大学地址030024山西省太原市迎泽西大街79号(72)发明人张嘉杰方英蔓张建胜刘艳妮毕大鹏李位位(74)专利代理机构太原晋科知识产权代理事务所(特殊普通合伙)14110代理人赵江艳(51)Int.Cl.G01B7/06(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图5页(54)发明名称基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置及方法(57)摘要本发明属于锅炉设备监测技术领域，公开了一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置，包括多个测量装置，测量装置设置在锅炉受热面的同一高度，测量装置包括固定套筒和传感器，固定套筒的一端固定在锅炉受热面上，传感器嵌套在固定套筒内并通过螺纹与固定套筒连接，传感器靠近锅炉的一端设置有测量探头。在进行锅炉受热面的灰渣厚度测量时，三套测量装置联合使用安装于受热面的同一高度，通过调节螺纹旋合使每套传感器在各自固定套筒内处于不同的位置，实现对待测位置灰渣厚度的差动式测量，基于所测得的电容值得到待测表面的灰渣厚度。本发明结构简单、操作方便，可以有效消除炉内环境复杂多变对灰渣厚度测量结果的影响。CN110631465ACN110631465A权利要求书1/2页1.一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置，其特征在于，包括多个测量装置（1），所述测量装置（1）设置在锅炉受热面的同一高度，所述测量装置（1）包括固定套筒（2）和传感器（3），所述固定套筒（2）的一端固定在锅炉受热面上，所述传感器（3）嵌套在固定套筒（2）内并通过螺纹与固定套筒（2）连接，所述传感器（3）靠近锅炉的一端设置有测量探头（35），所述测量探头（35）包括中心电极（36）、环形电极（37）、绝缘陶瓷（38）和测温元件（39），所述中心电极（36）的截面为圆形，所述环形电极（37）设置在中心电极（36）外周，所述绝缘陶瓷（38）设置在环形电极（37）外侧和环形电极（37）与中心电极（36）之间，所述测温元件（39）设置在绝缘陶瓷（38）内，用于测量测量探头（35）的温度。2.根据权利要求1所述的一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置，其特征在于，所述固定套筒（2）包括套管（22）和固定法兰（21），所述套管（22）内壁设置有内螺纹（23）；所述传感器（3）包括测量杆（31）和表壳（30），测量杆（31）外周设置有与套管（22）内壁上的内螺纹（23）配合的外螺纹（34），所述表壳（30）与测量杆（31）的一端连接，所述测量探头（35）设置在测量杆（31）内并位于其另一端，所述测量探头（35）的引线经测量杆（31）与表壳（30）内的电路连接；所述测量杆（31）的外周设置有螺纹法兰（32）和锁紧螺母（33），螺纹法兰（32）和锁紧螺母（33）通过螺纹与测量杆（31）连接；所述螺纹法兰（32）用于连接固定法兰（21），所述锁紧螺母（33）用于锁定螺纹法兰（21）。3.根据权利要求2所述的一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置，其特征在于，所述套管（22）为耐高温金属材料制成。4.根据权利要求1所述的一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置，其特征在于，包括三个测量装置（1），各个测量装置（1）中传感器（3）端部与固定套筒（2）端部的距离不相等。5.根据权利要求1所述的一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置，其特征在于，所述固定套筒（2）与待测表面（4）之间采用导热材料（5）灌注。6.一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测装置，具体包括以下步骤：S1、调整各个测量装置中测量探头（35）的端部与固定套筒（2）的端部之间的距离，使其各不相同，并记录其距离；S2、将各个测量装置（1）固定安装在锅炉的待测表面（4）上，使固定套筒（2）的端部与待测表面（4）平齐，在固定套筒（2）与待测表面（4）之间灌注导热材料（5）；S3、测量并记录各个传感器（3）的电容值C，并将其和对应的设置距离参数带入环形电容的电容计算公式中，计算得到灰渣厚度δ；所述计算公式为：；；其中，C表示电容，其单位为F，ε1、ε2分别为烟气与灰渣的介电常数，a为中心电极（36）的半径，b为环形电极（37）的宽度，d为中心电极（36）和环形电极（37）的间距，δ为灰渣厚度。2CN110631465A权利要求书2/2页7.根据权利要求6所述的一种基于电容原理差动式测量的积灰结渣在线监测方法，其特征在于，所述测量装置（1）的数量为3