火电机组金属部件的监测方法、装置、介质及设备与流程

本公开涉及化工设备，具体地，涉及一种火电机组金属部件的监测方法、装置、介质及设备。

背景技术：

1、相关技术中，火电机组的金属部件数量大、分布散乱，金属部件在高温高压的蒸汽环境下运行，不可避免会发生蒸汽氧化，生成一定厚度的氧化皮。随着机组运行时间的增长，氧化皮厚度不断增加并出现氧化皮脱落。氧化皮脱落不仅会堵塞锅炉受热面管引起严重超温甚至会引发爆管，还会对汽轮机的汽室叶片、叶轮、喷嘴、蒸汽管道阀门等部件造成冲蚀磨损，给电力生成及其稳定性带来重大影响。

技术实现思路

1、根据本公开实施例的第一方面，提供一种火电机组金属部件的监测方法，包括：

2、获取多个监测点的监测数据，所述多个监测点设置于火电机组的金属管道上，所述监测数据包括每一所述监测点对应的管道截面上的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷；

3、根据所述多个监测点对应的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定目标临界温差；

4、至少根据所述目标临界温差，对所述金属管道的氧化皮脱落风险情况进行预测。

5、可选地，根据所述多个监测点对应的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定目标临界温差，包括：

6、根据所述多个监测点对应的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定所述金属管道对应的预测氧化皮厚度；

7、根据所述预测氧化皮厚度和临界温差模型，确定所述目标临界温差，所述临界温差模型用于表征氧化皮厚度和氧化皮脱落对应的临界温差之间的映射关系。

8、可选地，根据所述多个监测点对应的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定所述金属管道对应的预测氧化皮厚度，包括：

9、针对每一监测点，根据所述管内蒸汽温度、所述管外壁周界热负荷和温度计算模型，确定所述监测点的管内壁温度，所述温度计算模型用于表征管内蒸汽温度、管外壁周界热负荷的最大值和管内壁温度之间的映射关系；

10、根据所述多个监测点的管内壁温度，确定所述金属管道对应的预测氧化皮厚度。

11、可选地，根据所述多个监测点的管内壁温度，确定所述金属管道对应的预测氧化皮厚度，包括：

12、根据所述多个监测点的管内壁温度，确定满足预设条件的目标监测点，其中，所述预设条件表征所述目标监测点对应的目标管内壁温度的持续时长大于预设时长，所述目标管内壁温度大于预设温度值；

13、根据所述目标监测点对应的目标管内壁温度、所述目标管内壁温度的持续时长和氧化皮厚度模型，确定所述金属管道对应的预测氧化皮厚度，其中，所述氧化皮厚度模型用于表征管内壁温度、管内壁温度的持续时长和氧化皮厚度之间的映射关系。

14、可选地，所述氧化皮厚度模型的计算式为：

15、

16、其中，dox为一监测点对应的预测氧化皮厚度；y为氧化膜内层厚度和外层厚度的比例因子；kp为所述一监测点对应的压力校正因子；t为所述一监测点对应的管内壁温度的持续时长；n为氧化膜生成速率指数；kox为与所述一监测点对应的管内壁温度相关的反应速率常数，kox=；a为arrhenius常数；q为所述一监测点对应的金属管道的管材的激活能；r为通用气体常数；tb为所述一监测点对应的管内壁温度。

17、可选地，所述温度计算模型的计算式为：

18、

19、其中，tb为一监测点对应的管内壁温度；tgz为所述一监测点对应的管内蒸汽温度；β为所述一监测点对应的金属管道的管径比；μ为均流系数；qmax为所述一监测点对应的管外壁周界热负荷的最大值；δ为所述一监测点对应的金属管道的管壁厚度；λ为所述一监测点对应的金属管道的管材导热系数；α2为所述一监测点对应的管内蒸汽温度对管壁的传热系数。

20、可选地，所述临界温差模型的计算式为：

21、

22、其中，为一监测点上的氧化皮受应力作用脱落的目标临界温差；f为所述一监测点对应的金属管道的管材与氧化皮之间的界面断裂能；dox为所述一监测点对应的预测氧化皮厚度；ecx为弹性模量；am为所述一监测点对应的金属管道的管材线膨胀系数；acx为氧化皮的线膨胀系数；为泊松比。

23、可选地，根据所述预测氧化皮厚度和临界温差模型，确定所述目标临界温差，包括：

24、根据所述预测氧化皮厚度中的、大于预设厚度值的目标氧化皮厚度，确定所述目标临界温差。

25、可选地，所述监测数据还包括每一监测点对应的烟气飞灰浓度以及烟气流速，在至少根据所述目标临界温差，对所述金属管道的氧化皮脱落风险情况进行预测之后，所述方法还包括：

26、根据所述烟气飞灰浓度、所述烟气流速和所述金属管道的运行周期，确定所述金属管道的管壁减薄率；

27、根据所述管壁减薄率和所述氧化皮脱落风险情况，预测所述金属管道的剩余寿命。

28、可选地，在至少根据所述目标临界温差，对所述金属管道的氧化皮脱落风险情况进行预测之后，所述方法还包括：

29、当所述氧化皮脱落风险情况表征所述金属管道中的氧化皮存在脱落风险时，输出预警信息。

30、根据本公开实施例的第二方面，提供一种火电机组金属部件的监测装置，包括：

31、获取模块，用于获取多个监测点的监测数据，所述多个监测点设置于火电机组的金属管道上，所述监测数据包括每一所述监测点对应的管道截面上的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷；

32、确定模块，用于根据所述多个监测点对应的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定目标临界温差；

33、预测模块，用于至少根据所述目标临界温差，对所述金属管道的氧化皮脱落风险情况进行预测。

34、根据本公开实施例的第三方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现本公开实施例的第一方面提供的火电机组金属部件的监测方法。

35、根据本公开实施例的第四方面，提供一种电子设备，包括：

36、存储器，其上存储有计算机程序；

37、处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现本公开实施例的第一方面提供的火电机组金属部件的监测方法。

38、本公开通过设置于火电机组的金属管道上的多个监测点，获取对应的管道截面上的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定目标临界温差，并至少根据目标临界温差，对金属管道的氧化皮脱落风险情况进行预测。如此，可以通过实时的监测数据，预测氧化皮脱落风险情况，以便运维人员在氧化皮发生脱落之前采取处理措施，以降低氧化皮脱落的风险或及时清理脱落的氧化皮，降低了设备故障率和维护成本。

39、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种火电机组金属部件的监测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多个监测点对应的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定目标临界温差，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述多个监测点对应的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定所述金属管道对应的预测氧化皮厚度，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述多个监测点的管内壁温度，确定所述金属管道对应的预测氧化皮厚度，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述氧化皮厚度模型的计算式为：

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述温度计算模型的计算式为：

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述临界温差模型的计算式为：

8.根据权利要求2-7任一所述的方法，其特征在于，根据所述预测氧化皮厚度和临界温差模型，确定所述目标临界温差，包括：

9.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，所述监测数据还包括每一监测点对应的烟气飞灰浓度以及烟气流速，在至少根据所述目标临界温差，对所述金属管道的氧化皮脱落风险情况进行预测之后，所述方法还包括：

10.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，在至少根据所述目标临界温差，对所述金属管道的氧化皮脱落风险情况进行预测之后，所述方法还包括：

11.一种火电机组金属部件的监测装置，其特征在于，包括：

12.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-10任一项所述的火电机组金属部件的监测方法。

13.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结本公开提供一种火电机组金属部件的监测方法、装置、介质及设备，涉及化工设备技术领域，监测方法包括：获取多个监测点的监测数据，多个监测点设置于火电机组的金属管道上，监测数据包括每一监测点对应的管道截面上的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷；根据多个监测点对应的管内蒸汽温度和管外壁周界热负荷，确定目标临界温差；至少根据目标临界温差，对金属管道的氧化皮脱落风险情况进行预测。本公开可以通过实时的监测数据，预测氧化皮脱落风险情况，以便运维人员在氧化皮发生脱落之前采取处理措施，以降低氧化皮脱落的风险或及时清理脱落的氧化皮，降低了设备故障率和维护成本。技术研发人员：闫卫东,李卫国,王宝臣,郝晓军,郑相锋,闫宏伟,解红梅受保护的技术使用者：国电电力发展股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6