一种锅炉膨胀测量装置

技术领域

本发明涉及锅炉膨胀测量技术领域，特别是涉及一种锅炉膨胀测量装置。

背景技术

新能源发电的发展，以及煤电产能的过剩，一步步推动着煤电的灵活性改造。火电机组尤其是煤电机组持续低负荷运行或者深度调峰已成为常态。调峰过程就是锅炉内部热物理特性和热应力分布的改变的过程。当锅炉形变超过部件的承受能力，就会造成锅炉的损坏、破裂，甚至会造成非计划停炉，严重威胁电站的安全运行。因此，对锅炉膨胀情况进行实时连续监测，对锅炉的安全运行具有重大的意义。

目前常用锅炉膨胀指示器监视承压设备或部件受热、受压后几何尺寸发生的变化情况。承压设备或部件在承压状态下外部尺寸会发生改变，这种改变如果超出设计规定的范围，就说明内部压力超出了设备承受能力。通过它可以及时发现因点火升压不当或安装、检修不良引起的蒸发设备变形，防止膨胀不均发生裂纹和泄漏等。但是锅炉膨胀指示器多为接触式机械结构，指示器的示数是现场指针落在刻度尺上的结果。需要在特定时刻到各个监测点进行人工记录，数据记录的时间间隔很长，无法实时监控并记录锅炉的动态膨胀情况。而且各点位的距离较远，不能在同一时刻获得所有膨胀数据，数据时效性差，不利于正确分析锅炉膨胀数据和发现异常数据。

还有基于微位移定位技术的锅炉膨胀检测仪，该检测仪使用绝对编码器测量锅炉膨胀情况，将实时膨胀数据通过液晶屏显示并写入存储卡，同时通过总线接口将数据发送到控制室，可为电站运营人员提供准确、实时的锅炉膨胀信息。基于微位移定位技术的锅炉膨胀检测仪为了获得三向位移数据，需要配置三个方向的检测机构和配置三路编码器。机械结构复杂、占用空间大、现场布置困难，容易积灰卡涩，电路设计复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种锅炉膨胀测量装置，以简化锅炉膨胀测量装置，快速准确地测量锅炉膨胀量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种锅炉膨胀测量装置，所述锅炉膨胀测量装置包括外壳、集成电路芯片、直线位移测量模块、双轴倾角测量模块以及位移传动伸缩杆；

所述集成电路芯片、所述直线位移测量模块和所述双轴倾角测量模块设置在所述外壳内，所述位移传动伸缩杆设置在所述外壳外；

所述直线位移测量模块一端和所述集成电路芯片连接，另一端和所述位移传动伸缩杆连接；所述直线位移测量模块用于测量所述位移传动伸缩杆的伸缩量；

所述双轴倾角测量模块和所述集成电路芯片连接，所述双轴倾角测量模块用于测量所述位移传动伸缩杆的倾角量；

所述集成电路芯片用于根据所述位移传动伸缩杆的伸缩量和所述位移传动伸缩杆的倾角量测量锅炉膨胀量。

可选地，所述外壳远离所述位移传动伸缩杆的一端设置有十字万向节，所述十字万向节用于连接锅炉的固定端；所述位移传动伸缩杆远离所述外壳的一端设置有鱼眼万向节，所述鱼眼万向节用于连接锅炉的管道或锅炉的集箱。

可选地，所述锅炉膨胀测量装置还包括显示屏，所述显示屏设置在所述外壳外且与所述集成电路芯片连接，所述显示屏用于显示所述锅炉膨胀量以及进行人机交互。

可选地，所述锅炉膨胀测量装置还包括串口通讯芯片，所述串口通讯芯片设置在所述外壳外且与所述集成电路芯片连接，所述串口通讯芯片用于与外界交互。

可选地，所述锅炉膨胀测量装置还包括电源电路，所述电源电路设置在所述外壳内且与所述集成电路芯片连接，所述电源电路用于为所述锅炉膨胀测量装置进行供电。

可选地，所述锅炉膨胀测量装置还包括输入按键，所述输入按键设置在所述外壳外且与所述集成电路芯片连接。

可选地，所述双轴倾角测量模块包括X轴倾角测量模块和Y轴倾角测量模块。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明公开了一种锅炉膨胀测量装置，所述锅炉膨胀测量装置包括外壳、集成电路芯片、直线位移测量模块、双轴倾角测量模块以及位移传动伸缩杆；所述集成电路芯片、所述直线位移测量模块和所述双轴倾角测量模块设置在所述外壳内，所述位移传动伸缩杆设置在所述外壳外；所述直线位移测量模块一端和所述集成电路芯片连接，另一端和所述位移传动伸缩杆连接；所述直线位移测量模块用于测量所述位移传动伸缩杆的伸缩量；所述双轴倾角测量模块和所述集成电路芯片连接，所述双轴倾角测量模块用于测量所述位移传动伸缩杆的倾角量；所述集成电路芯片用于根据所述位移传动伸缩杆的伸缩量和所述位移传动伸缩杆的倾角量测量锅炉膨胀量。本发明结构简单，并通过直线位移测量模块和双轴倾角测量模块获得锅炉膨胀的三个方向上的数据，利用集成电路芯片计算获得锅炉膨胀量，可以快速准确地测量锅炉膨胀量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的测量锅炉管道时的示意图；

图2为本发明提供的测量锅炉集箱时的示意图；

图3为本发明提供的锅炉膨胀测量装置内部结构图；

图4(a)本发明提供的运动轨迹平面投影示意图一；图4(b)本发明提供的运动轨迹平面投影示意图二；图4(c)本发明提供的运动轨迹平面投影示意图三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种锅炉膨胀测量装置，以简化锅炉膨胀测量装置，快速准确地测量锅炉膨胀量。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-3所示，锅炉膨胀测量装置包括外壳、集成电路芯片、直线位移测量模块、双轴倾角测量模块以及位移传动伸缩杆。集成电路芯片、直线位移测量模块和双轴倾角测量模块设置在外壳内，位移传动伸缩杆设置在外壳外。直线位移测量模块一端和集成电路芯片连接，另一端和位移传动伸缩杆连接。直线位移测量模块用于测量位移传动伸缩杆的伸缩量。双轴倾角测量模块和集成电路芯片连接，双轴倾角测量模块用于测量位移传动伸缩杆的倾角量。集成电路芯片用于根据位移传动伸缩杆的伸缩量和位移传动伸缩杆的倾角量测量锅炉膨胀量。可选地，双轴倾角测量模块包括X轴倾角测量模块和Y轴倾角测量模块。

在本实施例中，外壳远离位移传动伸缩杆的一端设置有十字万向节，十字万向节用于连接锅炉的固定端。位移传动伸缩杆远离外壳的一端设置有鱼眼万向节，鱼眼万向节用于连接锅炉的管道或锅炉的集箱。

在本实施例中，锅炉膨胀测量装置还包括显示屏，显示屏设置在外壳外且与集成电路芯片连接，显示屏用于显示锅炉膨胀量以及进行人机交互。其中，显示屏为液晶屏。

在本实施例中，锅炉膨胀测量装置还包括串口通讯芯片，串口通讯芯片设置在外壳外且与集成电路芯片连接，串口通讯芯片用于与外界交互。

进一步地，锅炉膨胀测量装置还包括电源电路，电源电路设置在外壳内且与集成电路芯片连接，电源电路用于为锅炉膨胀测量装置进行供电。

进一步地，锅炉膨胀测量装置还包括输入按键，输入按键设置在外壳外且与集成电路芯片连接。输入按键是人机交互的输入设备，用于向集成电路芯片输入指令，实现参数设置和初始化。

图1和图2中，锅炉钢架固定在地面上，作为锅炉膨胀测量装置的固定端，锅炉膨胀测量装置具体可通过内螺纹结构的十字万向节与焊接在锅炉钢架上的螺栓连接。十字万向节的下端与外壳上的引出螺栓连接。显示屏用四个螺栓固定在外壳的一侧。位移传动伸缩杆与外壳的动静接触部分为滑动密封，位移传动伸缩杆的上端连接直线位移测量模块，下端与鱼眼万向节连接。位移传动伸缩杆可以在与外壳中心线一致的运动轨道上进行直线伸缩运动。鱼眼万向节连接套在锅炉集箱或锅炉管道上的管箍，管箍靠摩擦力随锅炉集箱或锅炉管道的膨胀而运动，带动位移传动伸缩杆运动。位移传动伸缩杆在伸缩运动的同时，也会发生倾斜。双轴倾角测量模块可以测量互相垂直的两个倾斜轴的倾斜角度变化量。其中，位移传动伸缩杆为不锈钢材质，外壳为全密封铝合金结构。

为完全替代机械式三向位移传感器并获得锅炉膨胀的实时连续数据，需要把锅炉某个点的三向膨胀位移数据显示出来和传递出去。由于三向直线位移的起点和终点具有方向性，是一种矢量位移。基于三角函数的数学原理分析，可由测量点的一个直线位移量和俩个偏转的角度计算获得。如图4(a)-4(c)所示，某点由O点位移到O′点的运动轨迹与XOZ平面、XOY平面和YOZ平面的均存在一定的角度。该点的运动轨迹OO′的长度与该点的运动轨迹OO′在各个面的投影的角度存在三角函数关系。因此在点的运动轨迹OO′的长度、∠α和∠β已知的情况下，OX、OY、OZ三向位移量计算可得。集成电路芯片中烧写的程序利用三角函数关系计算得到测点向量位移在三个方向的垂直投影，即三向位移变化量，便可测出锅炉膨胀量。

本实施例还进行了实地应用。在某电厂5号锅炉主蒸汽管道和再热蒸汽管道热段66米和12米处各安装一套本装置，在5号锅炉底部四个下集箱的原机械膨胀指示器的位置各并行安装一套本装置，在5号锅炉汽包两侧各安装一套本装置，实时测量5号锅炉膨胀量，实施效果良好。

本发明通过直线位移测量模块和双轴倾角测量模块获得锅炉膨胀的三个方向上的数据，再利用集成电路芯片计算获得锅炉膨胀量，可以快速准确地测量锅炉膨胀量。

本发明结构简单、安装方便、通讯简单、防护等级高、防尘防雨、维护简单、校准方便，具有极高的实用性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。