论文部分内容阅读
摘要：本文将着重阐述基于水平剪切导波的积碳层厚度检测法，希望能够在今后更多的运用到解决有机热载体炉事件提供一些借鉴和参考。
关键词：有机热载体炉；火灾事故；预防；积碳检测；超声导波
通常的说，有机热载体炉是以油、煤、燃气通过、电为能源，通过导热油、热媒油等有机热载体为介质的能源转换设备，充分利用循环油泵在运行过程中使有机热载体进行液相循环，通过这种方式将热能传达给用热设备，然后再返回炉内进行二次加热。由于有机热载体炉自身具备高温、低压等相关优势在各个领域得到普遍关注和广泛应用。但是有一点值得注意的是，由于运行温度较高会在很大程度上加速有机热载体的降解往往会形成受压件内壁积碳，严重的话甚至会产生管壁鼓包泄漏现象而引发火灾，这一点必须引起我们的高度重视。
1.我国关于有机热载体炉积碳技术的发展状况
通过大量的实践结果表明，由于在高温条件下有机热载体在系统循环的过程中所产生粘糊状的胶质（一小部分附着在炉管内壁）就是积碳。其中有一些质量比较好的有机热载体胶质会悬浮在油中，在在这种情况下我们可以通过循环过程中将其过滤掉。除此之外，如果在循环的时候有空气的大量渗入则很容易发生聚合和降解作用而形成高沸物或者是低沸物。如果是高沸物可以在有机热载体中溶解掉。如果是低沸物的话，我们可以使用高位槽将其排到大气中。但是高沸物在
有机热载体中的溶解度过高而饱和的情况下就会自然而然的在管内壁粘附住，这是形成积碳的又一个主要原因。除此之外，当有机热载体运行温度不低于设计温度（科学合理的情况下）往往也会产生自催化热分解而形成管内积碳。一般地说，积碳的组成部分比较复杂，其中包括蜡质、焦质、胶质、碳化物、沥青、催化剂、有机聚合物等多个部分共同组成。由于积碳本身属于一种非传热物质，如果有机热载体炉炉管壁位置沉积超过十毫米厚积碳的情况下，炉管内外壁温差往往会超过三百摄氏度。换言之，当炉管内壁有机热载体温度达到三百摄氏度时，炉管外壁温度会超过六百摄氏度，这样一来只有通过更高的炉膛温度才能正常的进行热量传递，结果就会造成炉管过热产生鼓包，在这个时候继续加热受压鼓包会产生开裂甚至是漏油，一旦遇到外部火源就立即燃烧，失火也就显得不足为奇了。由此可见，为了最大限度的避免火灾的发生，必须尽可能的加大监测和控制有机热载体炉炉管积碳的力度来确保有机热载体炉的安全运行。通过大量的调查显示，就我国目前而言，检测有机热载体炉积碳厚度依旧集中在理论研究和模型探索方面。有些方法为了排空有机热载体务必停炉，而且只能监察装水施压过程中的情况，却无法测出具体积碳厚度。而有些附着物检测方法只能运用于检测工业锅
炉水垢层或飞机机翼薄冰层上。这些均无法全面检测出有机热载体的厚度，因此在这个方面我们还有很长的一段路要走。
2.有机热载体炉积碳检测技术的发展
2.1检测的原理分析
这是建立在炉管壁与积碳层共同组成的双层结构，通过对频散曲线的合理分析确定适当的检测频段，与此同时绘制出三类曲线：它们分别为截止频率、低阶超声导波群速度、衰减曲线来正确的检测出积碳层厚度。然后再通过过去一直存在的经验曲线来求解与之对应的积碳层厚度。
2.2实验所需的装置
通常的说，检测系统主要应当由便携式计算机、功率放大器、信号发生与采
集板卡、电磁超声传感器EMAT、函数发生器和前置放大器六大部分共同组成，
2.3实验研究及相关论证
我们借助以Disperse软件建立L模态在管道的波动模型，然后从有机热载体炉管中选取所需要的样品，其中包括20号钢（内径50毫米，壁厚3.5毫米）、石墨（以碳为主要化学成分，并且与普通积碳层的成分类似）作为积碳层。通过实践结果表明，选取积碳层的厚度通常有0毫米、1 毫米、1.5毫米、2毫米、2.5毫米、3，5毫米居多。这样一来我们可以通过判断超声导波的群速度在有机热载体炉积碳检测过程中判定相应的模态。实验研究结果证明，在频率相同的情况下，随着积碳层厚度加大，纵向导波L（0，2）模态的群速度就越快，反之则越慢。
从图1我们可以清楚地看到，当检测频率为1.122 MHz的情况下，L（0，2）模态的群速度在积碳层厚度单调性是最好的（在区间【0，2.3毫米】）。而且高低两个频率能够在积碳层厚度检测中实现相互之间的及时补充，因此在特定频率下的群速度变化可看成是积碳层双层结构中积碳层厚度检测理想状态下的表征参数。
3.总结语
综上所述，随着科技的快速发展，我国在积碳检测技术方面已经取得了长足的进步，本文主要介绍了一种建立在水平剪切导波基础上的积碳层厚度检测方法。这很好的为接下来的基于超声导波研究有机热载体炉积碳检测技术提供了重要前提，为防止有机热载体出现火灾创造了有利条件。
参考文献：
[1]彭小兰，吴超.有机热载体炉积碳层导波检测模态识别研究[J].振动与冲击，2013，（03）.
[2]朱宇龙，赵辉，青俊.基于结焦机理的有机热载体炉炉管在线寿命评估系统研究[J].工业锅炉，2012，（05）.
关键词：有机热载体炉；火灾事故；预防；积碳检测；超声导波
通常的说，有机热载体炉是以油、煤、燃气通过、电为能源，通过导热油、热媒油等有机热载体为介质的能源转换设备，充分利用循环油泵在运行过程中使有机热载体进行液相循环，通过这种方式将热能传达给用热设备，然后再返回炉内进行二次加热。由于有机热载体炉自身具备高温、低压等相关优势在各个领域得到普遍关注和广泛应用。但是有一点值得注意的是，由于运行温度较高会在很大程度上加速有机热载体的降解往往会形成受压件内壁积碳，严重的话甚至会产生管壁鼓包泄漏现象而引发火灾，这一点必须引起我们的高度重视。
1.我国关于有机热载体炉积碳技术的发展状况
通过大量的实践结果表明，由于在高温条件下有机热载体在系统循环的过程中所产生粘糊状的胶质（一小部分附着在炉管内壁）就是积碳。其中有一些质量比较好的有机热载体胶质会悬浮在油中，在在这种情况下我们可以通过循环过程中将其过滤掉。除此之外，如果在循环的时候有空气的大量渗入则很容易发生聚合和降解作用而形成高沸物或者是低沸物。如果是高沸物可以在有机热载体中溶解掉。如果是低沸物的话，我们可以使用高位槽将其排到大气中。但是高沸物在
有机热载体中的溶解度过高而饱和的情况下就会自然而然的在管内壁粘附住，这是形成积碳的又一个主要原因。除此之外，当有机热载体运行温度不低于设计温度（科学合理的情况下）往往也会产生自催化热分解而形成管内积碳。一般地说，积碳的组成部分比较复杂，其中包括蜡质、焦质、胶质、碳化物、沥青、催化剂、有机聚合物等多个部分共同组成。由于积碳本身属于一种非传热物质，如果有机热载体炉炉管壁位置沉积超过十毫米厚积碳的情况下，炉管内外壁温差往往会超过三百摄氏度。换言之，当炉管内壁有机热载体温度达到三百摄氏度时，炉管外壁温度会超过六百摄氏度，这样一来只有通过更高的炉膛温度才能正常的进行热量传递，结果就会造成炉管过热产生鼓包，在这个时候继续加热受压鼓包会产生开裂甚至是漏油，一旦遇到外部火源就立即燃烧，失火也就显得不足为奇了。由此可见，为了最大限度的避免火灾的发生，必须尽可能的加大监测和控制有机热载体炉炉管积碳的力度来确保有机热载体炉的安全运行。通过大量的调查显示，就我国目前而言，检测有机热载体炉积碳厚度依旧集中在理论研究和模型探索方面。有些方法为了排空有机热载体务必停炉，而且只能监察装水施压过程中的情况，却无法测出具体积碳厚度。而有些附着物检测方法只能运用于检测工业锅
炉水垢层或飞机机翼薄冰层上。这些均无法全面检测出有机热载体的厚度，因此在这个方面我们还有很长的一段路要走。
2.有机热载体炉积碳检测技术的发展
2.1检测的原理分析
这是建立在炉管壁与积碳层共同组成的双层结构，通过对频散曲线的合理分析确定适当的检测频段，与此同时绘制出三类曲线：它们分别为截止频率、低阶超声导波群速度、衰减曲线来正确的检测出积碳层厚度。然后再通过过去一直存在的经验曲线来求解与之对应的积碳层厚度。
2.2实验所需的装置
通常的说，检测系统主要应当由便携式计算机、功率放大器、信号发生与采
集板卡、电磁超声传感器EMAT、函数发生器和前置放大器六大部分共同组成，
2.3实验研究及相关论证
我们借助以Disperse软件建立L模态在管道的波动模型，然后从有机热载体炉管中选取所需要的样品，其中包括20号钢（内径50毫米，壁厚3.5毫米）、石墨（以碳为主要化学成分，并且与普通积碳层的成分类似）作为积碳层。通过实践结果表明，选取积碳层的厚度通常有0毫米、1 毫米、1.5毫米、2毫米、2.5毫米、3，5毫米居多。这样一来我们可以通过判断超声导波的群速度在有机热载体炉积碳检测过程中判定相应的模态。实验研究结果证明，在频率相同的情况下，随着积碳层厚度加大，纵向导波L（0，2）模态的群速度就越快，反之则越慢。
从图1我们可以清楚地看到，当检测频率为1.122 MHz的情况下，L（0，2）模态的群速度在积碳层厚度单调性是最好的（在区间【0，2.3毫米】）。而且高低两个频率能够在积碳层厚度检测中实现相互之间的及时补充，因此在特定频率下的群速度变化可看成是积碳层双层结构中积碳层厚度检测理想状态下的表征参数。
3.总结语
综上所述，随着科技的快速发展，我国在积碳检测技术方面已经取得了长足的进步，本文主要介绍了一种建立在水平剪切导波基础上的积碳层厚度检测方法。这很好的为接下来的基于超声导波研究有机热载体炉积碳检测技术提供了重要前提，为防止有机热载体出现火灾创造了有利条件。
参考文献：
[1]彭小兰，吴超.有机热载体炉积碳层导波检测模态识别研究[J].振动与冲击，2013，（03）.
[2]朱宇龙，赵辉，青俊.基于结焦机理的有机热载体炉炉管在线寿命评估系统研究[J].工业锅炉，2012，（05）.