不锈钢锅炉管氧化皮堵塞检测系统研制

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1、中图分类号：TCI15.28+4盲审编号：Z08201硕士嗲像侉夂题目作者姓名吉雷指导教师于润桥教授学科、专业仪器仪表工程2015年5月28日学校代码：10406分类号：TG115.28+4学号：120085203011南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）不锈钢锅炉管氧化皮堵塞检测系统研制硕士研究生：吉雷导师：于润桥教授学科、专业：仪器仪表工程所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：南昌航空大学DevelopmentofDetectionSystemforOxideSkinBlockageinStainlessSteelB

2、oilerTubesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnInstrumentandMeterEngineeringbyJiLeiUndertheSupervisionofProf.YuRunQiaoCollegeofTestingandOpto-ElectronicEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaMay,2015摘要具有抗氧化、耐腐蚀、耐高温等优良物理、化学及力学性能的不锈钢材料被大量的用于制造电站锅炉管。但是许多不锈钢锅炉管在经过

3、长期使用后，内部会产生氧化皮脱落堆积，到达一定程度时，会引起管道堵塞爆裂、汽轮机主汽门卡涩、固体颗粒侵蚀等问题，严重威胁到电站的安全运行。常用的超声检测、射线检测、化学清洗等手段检测氧化皮时都存在诸多不足，无法有效解决氧化皮堵塞问题。因此本文基于弱磁检测原理研制了一套便携式不锈钢锅炉管氧化皮堵塞检测系统。首先，本文对不锈钢锅炉管内氧化皮生成脱落及氧化皮结构做了研究分析，发现了氧化皮的材料性质特征，为检测结果的分析提供了理论依据；其次，根据弱磁检测原理，氧化皮本身和不锈钢管存在磁导率的差异，不锈钢管中氧化皮堆积堵塞的区域会发生磁场异常，从机理上分析了弱磁检

4、测氧化皮的可行性；然后，结合电站的实际工况，研制了基于弱磁原理的氧化皮检测系统。该系统主要由弱磁传感器阵列探头，信号采集处理模块，工控机及软件模块等组成。根据磁通门传感器的原理，选择铁基非晶态合金为基底材料，研制了小型化的高精度传感器探头；结合电站锅炉管道实际工况设计制作了可调节阵列探头工装；开发了弱磁传感器的信号采集处理模块。仪器采用便携式设计，选择工业平板电脑作为上位机，便于电站等狭窄空间使用。最后，进行了算法研究及试验验证。通过试验分析处理得到氧化皮质量与处理后磁场强度值的关系算法模型，利用该模型编制了上位机检测控制软件。通过射线DR技术验证了弱磁

5、检测氧化皮的可靠性，氧化皮质量检测精度20g，堵塞度精度5%，成像效果直观形象。本系统能够应用于电站不锈钢管氧化皮的现场检测，为电站安全运行提供了有效保障。关键词：不锈钢锅炉管，氧化皮，堵塞，弱磁检测，便携式IAbstractThestainlesssteelmaterialshaveexcellentphysical,chemicalandmechanicalpropertiessuchasanti-oxidation,resistanceofhigh-temperatureandcorrosion.Asaresult,theyarewidelyuse

6、dinthemanufactureofpowerstationboilertubes.However,therewillbeoxidelayerexfoliationaccumulationsintheinsideofmanylong-termusesteelboilertubes.Whentheexfoliationapproachesalevel,itwillcausetheblockagecanburst,jammingofsteamturbinemainvalveandsolidparticleerosionproblems.Allthesepu

7、taseriousthreattothesafeoperationoftheplants.Thecommonlyusedmethods,suchasultrasonictesting,radiographictestingandchemicalcleaningmethodhavemanydeficienciesandcannotsolvetheproblemofoxidelayerexfoliation.Basedonthemicromagneticdetectionprinciple,thispaperdevelopedaportabledetecti

8、onsystemforoxidecoatingblockageinStainle