RU42105U1

RU42105U1 - DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE OF METAL OF STEAM PIPES OF STEAM BOILERS

Info

Publication number: RU42105U1
Application number: RU2004118600/22U
Authority: RU
Inventors: В.В. Соколов
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2004-11-20

Abstract

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для измерения температуры металла труб поверхностей нагрева, преимущественно, труб топочных экранов энергетических паровых котлов. Предложено устройство для измерения температуры металла труб паровых котлов, включающее поперечную кольцевую канавку с установленными в ней термопарами, при этом часть кольцевой канавки со стороны лобовой образующей трубы в секторе ≤50°-60° по дуге заплавлена присадочным металлом, а «горячие» спаи термопар закреплены в канавке впритык к наплавленному металлу с обеих сторон. Заявляемое решение позволяет повысить надежность и прочность устройства, не снижения при этом достоверности результатов измерений и не прибегая к изготовлению устройств из точеных заготовок, в том числе с утолщенной стенкой.The utility model relates to the field of thermal power engineering and can be used to measure the metal temperature of pipes of heating surfaces, mainly pipes of furnace screens of power steam boilers. A device for measuring the temperature of the metal of pipes of steam boilers is proposed, including a transverse annular groove with thermocouples installed in it, while part of the annular groove from the side of the front generatrix of the pipe in the sector ≤50°-60° along the arc is welded with filler metal, and the "hot" junctions of thermocouples are fixed in the groove end to end against the deposited metal on both sides. The proposed solution makes it possible to increase the reliability and strength of the device without reducing the reliability of the measurement results and without resorting to the manufacture of devices from turned blanks, including those with a thickened wall.

Description

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для измерения температуры металла труб поверхностей нагрева, преимущественно труб топочных экранов энергетических паровых котлов.The utility model relates to the field of power engineering and can be used to measure the temperature of metal pipes of heating surfaces, mainly pipes of furnace screens of energy steam boilers.

Известно устройство для измерения температуры металла труб топочных экранов, изготовленных из тех же труб, что и топочные экраны с продольными отверстиями для установки термопар и поперечной кольцевой канавкой для вывода их в не обогреваемую сторону с защитным тонкостенным кольцом снаружи, приваренным сплошным швом к трубе. (Д.Н.Кеммельман и др., «Наладка коло агрегатов», Справочник, М, Энергия, 1976, стр.98 рис.4.1, стр.100 рис.4.2)A device for measuring the temperature of metal pipes of furnace screens made of the same pipes as furnace screens with longitudinal holes for installing thermocouples and a transverse annular groove for outputting them to the unheated side with a protective thin-walled ring on the outside, welded with a continuous seam to the pipe. (D.N. Kemmelman et al., “Setting up the number of aggregates”, Reference, M, Energy, 1976, p. 98 fig. 4.1, p. 100 fig. 4.2)

Недостатком известного устройства является то, что из-за большей освещенности и худшего теплоотвода кольцо подвергнется ускоренному окалинообразованию по сравнению с трубой и, вследствие этого, преждевременному пережогу тепмопар.A disadvantage of the known device is that due to greater illumination and worse heat sink, the ring will undergo accelerated scale formation compared to the pipe and, as a result, premature burning of thermocouples.

Кроме того, разрушение кольца приведет к снижению прочности трубы в кольцевом сечении. Наряду с указанными недостатками, приварка тонкостенного кольца является весьма сложной технологической операцией.In addition, the destruction of the ring will lead to a decrease in the strength of the pipe in the annular section. Along with these shortcomings, welding of a thin-walled ring is a very complex technological operation.

Известно устройство для измерения температуры металла экранных труб - температурная вставка с поперечной кольцевой канавкой для укладки термопар, изготовленная, как правило, из тех же труб, что и экранные трубы. (Д.Н.Кеммельман и др. «Наладка котлоагрегатов». Справочник, М, Энергия, 1976, рис.4.4 а стр.102)A known device for measuring the temperature of the metal of the screen tubes is a temperature insert with a transverse annular groove for laying thermocouples, made, as a rule, from the same pipes as the screen tubes. (D.N. Kemmelman et al. “Setting up boiler units.” Reference, M, Energy, 1976, Fig. 4.4 a p. 102)

По совокупности признаков это известное устройство является наиболее близким к заявляемому и принимается за прототип.By the totality of the features, this known device is the closest to the claimed one and is taken as a prototype.

Недостатком известного устройства, принятого за прототип является то, что трубы могут иметь технологические дефекты по эллипсности и толщине стенки, иногда превышающие допустимые и после проточки кольцевой канавки строго заданного размера запас их прочности становится меньше допустимой величины. В то же время уменьшение сечения кольцевой канавки для обеспечения прочности недопустимо из-за невозможности укладывания термопары в канавку.A disadvantage of the known device adopted for the prototype is that the pipes can have technological defects in ellipse and wall thickness, sometimes exceeding the allowable and after grooving the annular grooves of a strictly specified size, their safety margin becomes less than the allowable value. At the same time, reducing the cross section of the annular groove to ensure strength is unacceptable due to the inability to lay the thermocouple in the groove.

Заявляемое решение позволяет повысить надежность и прочность устройства, не снижая при этом достоверности результатов измерений и не прибегая к изготовлению устройств из точеных заготовок, в том числе с утолщенной стенкой.The claimed solution allows to increase the reliability and strength of the device, without compromising the reliability of the measurement results and without resorting to the manufacture of devices from turned parts, including with a thickened wall.

Предложено устройство для измерения температуры металла труб паровых котлов, включающее поперечную кольцевую канавку с установленными в ней термопарами, при этом часть кольцевой канавки со стороны лобовой образующей трубы в секторе ≤50°-60° по дуге заплавлена присадочным металлом, а «горячие» спаи термопар закреплены в канавке впритык к наплавленному металлу с обеих сторон.A device is proposed for measuring the temperature of the metal of the pipes of steam boilers, including a transverse annular groove with thermocouples installed in it, while a part of the annular groove on the side of the frontal generatrix pipe in the sector ≤50 ° -60 ° along the arc is fused with filler metal, and the "hot" junctions of thermocouples fixed in the groove close to the weld metal on both sides.

Полезная модель иллюстрируется чертежом фиг.1, на котором изображен общий вид устройства в разрезе.The utility model is illustrated by the drawing of figure 1, which shows a General view of the device in section.

Устройство для измерения температуры металла труб паровых котлов включает поперечную кольцевую канавку 1 в трубе 2 с установленными в канавке 1 термопарами 3. Часть кольцевой канавки 1 со стороны лобовой образующей трубы 2 в секторе ≤50°-60° по дуге заплавлена присадочным металлом 4. Термопары 3 уложены в канавку 1 «горячими» спаями 5 впритык к наплавленному металлу 4 с двух сторон, накрыты нихромовой полосой 6 и закреплены в канавке 1 путем об чеканки ее краев для исключения доступа агрессивных топочных газов к термопарам 3. «Горячие» A device for measuring the temperature of the metal of the pipes of steam boilers includes a transverse annular groove 1 in the pipe 2 with thermocouples installed in the groove 1. A part of the annular groove 1 on the side of the frontal generatrix of the pipe 2 in the sector ≤50 ° -60 ° along the arc is fused with filler metal 4. Thermocouples 3 are laid in groove 1 with “hot” junctions 5 right against the weld metal 4 on both sides, covered with a nichrome strip 6 and fixed in groove 1 by embossing its edges to exclude access of aggressive flue gases to thermocouples 3. “Hot”

спаи 5 закреплены в канавке 1 путем зачеканки снаружи металлом трубы 2. Свободные концы термопар 3 и нихромовой полосы 6 выведены на тыльную сторону трубы 2 вне зоны обогрева.the junctions 5 are fixed in the groove 1 by caulking the metal of the pipe 2 from the outside. The free ends of the thermocouples 3 and the nichrome strip 6 are brought to the back of the pipe 2 outside the heating zone.

Согласно нормам теплового расчета котельных агрегатов, при прочих равных условиях, температура стенки экранных труб определяется тепловой нагрузкой. Тепловой поток на наружной поверхности труб распределяется пропорционально угловому коэффициенту излучений.According to the norms of thermal calculation of boiler units, ceteris paribus, the wall temperature of the screen tubes is determined by the heat load. The heat flux on the outer surface of the pipes is distributed in proportion to the angular coefficient of radiation.

В соответствии с законом косинуса Ламберта для заданногоIn accordance with the law of the Lambert cosine for a given

направления интенсивность излучения пропорциональна косинусу угла φ, который образуется с нормалью к эмиссионной поверхности, к поверхности трубы. Угол φ между направлением излучения, падающим тепловым потоком q и нормалью к поверхности трубы равен центральному углу, который в полярных координатах дает положение точки на поверхности трубы. Cos φ изменяется от 1 до 0 при изменении φ от 0 до π/2. То есть тепловой поток в секторе 2φ≤50°-60° будет меньше, чем в лобовой точке на 5-7%, что в практике измерений величины теплового потока является вполне допустимой величиной. Этот вывод подтверждают и результаты теоретического анализа теплообмена в котле, из которых следует, что 96% лучистой энергии поглощается трубой в секторе 2φ=76°.direction, the radiation intensity is proportional to the cosine of the angle φ, which is formed with a normal to the emission surface, to the pipe surface. The angle φ between the direction of radiation, the incident heat flux q and the normal to the pipe surface is equal to the central angle, which in polar coordinates gives the position of the point on the pipe surface. Cos φ varies from 1 to 0 when φ changes from 0 to π / 2. That is, the heat flux in the sector 2φ≤50 ° -60 ° will be 5-7% less than in the frontal point, which in the practice of measuring the magnitude of the heat flux is a perfectly acceptable value. This conclusion is also confirmed by the results of a theoretical analysis of heat transfer in the boiler, from which it follows that 96% of the radiant energy is absorbed by the pipe in the sector 2φ = 76 °.

Таким образом, для практических целей измерения тепловых потоков, воспринимаемых экранной трубой, а следовательно, температуры металла возможна установка «горячих» спаев термопар в любой точке дуги поверхности трубы в секторе 2φ≤50°-60°.Thus, for practical purposes, the measurement of heat fluxes perceived by the screen tube, and therefore the temperature of the metal, it is possible to install "hot" junctions of thermocouples at any point on the arc of the pipe surface in the sector 2φ≤50 ° -60 °.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Топочные газы нагревают трубу 2. В результате нагрева трубы 2 с «горячими» спаями 5 термопар 3, закрепленных в кольцевой канавке 1, в термопарах 3 возникает термо э.д.с. При присоединении к проводникам The flue gases heat the pipe 2. As a result of heating the pipe 2 with “hot” junctions 5 of thermocouples 3 fixed in the annular groove 1, thermopower appears in thermocouples 3 When connecting to conductors

термопар 3 измерительного прибора определяют температуру металла трубы 2. Нихромовая полоса 6, прикрывающая термопары 3, обладающая высокой жаростойкостью и коррозионной стойкостью к воздействию топочных газов, с одной стороны предохраняет проводники от их воздействия, с другой стороны, имея постоянный плотный контакт с краями канавки, способствует отводу тепла с обогреваемой стороны трубы на тыльную, более холодную, тем самым снижает температуру проводников и изоляции термопар под ней, способствуя увеличению долговечности работы термопар 3.thermocouples 3 of the measuring device determine the temperature of the metal of the pipe 2. Nichrome strip 6, covering thermocouples 3, having high heat resistance and corrosion resistance to flue gases, on the one hand protects the conductors from their effects, on the other hand, having constant tight contact with the edges of the groove, helps to remove heat from the heated side of the pipe to the back, colder, thereby reducing the temperature of the conductors and insulation of thermocouples under it, helping to increase the durability of the thermo par 3.

Claims

A device for measuring the temperature of the metal of the pipes of steam boilers, including a transverse annular groove with thermocouples installed in it, characterized in that a part of the annular groove on the side of the frontal generatrix of the pipe in the sector ≤50 ÷ 60 ° along the arc is fused with filler metal, while hot junctions thermocouples are fixed in the groove end-to-end to the weld metal on both sides.