ТЕМПЕРАТУРНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ЭКРАННЫХ ТРУБ КОТЛОВ

Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована для измерения температуры металла труб поверхностей нагрева, преимущественно труб топочных экранов энергетических паровых котлов.
За ростом отложений на внутренней поверхности котлов осуществляется непрерывный контроль с помощью замера температуры металла стенки трубы. Для ее измерения в экранные трубы устанавливаются специальные температурные вставки, оборудованные термопарами. Конструкция вставок определяется типом экранных поверхностей нагрева (экраны барабанных котлов, экраны газоплотных котельных агрегатов).
Известно устройство для измерения температуры металла труб топочных экранов, изготовленное из тех же труб, что и топочные экраны, с продольными отверстиями для установки термопар и поперечной кольцевой канавкой для вывода их в необогреваемую сторону с защитным тонкостенным кольцом снаружи, приваренным сплошным швом к трубе (Д.Н.Кеммельман и др., «Наладка котлоагрегатов». Справочник, М, Энергия, 1976, стр.98 рис.4.1, стр.100, рис.4.2).
Недостатком известного устройства является то, что продольные отверстия и кольцевая канавка в теле трубы ослабляют трубу и сокращают срок ее службы. Кроме того, из-за большей освещенности и худшего теплоотвода защитное кольцо подвергается ускоренному окалинообразованию по сравнению с трубой, что приведет к разрушению кольца, снижению прочности трубы в кольцевом сечении и преждевременному пережогу термопар. В газоплотных котлах приварка к трубе кольца, изменяющего геометрические размеры трубы, ведет к образованию локального очага шлакования. Наряду с указанными недостатками, приварка тонкостенного кольца является весьма сложной технологической операцией.
Из известных устройств наиболее близким является «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МЕТАЛЛА ТРУБ ПАРОВЫХ КОТЛОВ» (патент РФ 19163, №МПК 7 G01K, 7/02, oп. 2001.08.10, прототип). Известное устройство включает трубу с продольным плавником, в стенке которой выполнено отверстие, в нем установлена термопара, один из концов которой имеет выход к наружной поверхности трубы, а другой конец - в продольную канавку плавника. Над термопарой уложена проволока из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например, из красной меди, плотно прилегающая к стенам канавки.
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.
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.
Это достигается за счет того, что температурная вставка для контроля температурного режима экранных труб котлов, включающая трубу с продольными плавниками, термопару, на которую нанесен материал с высоким коэффициентом теплопроводности, согласно полезной модели, содержит, по меньшей мере, две термопары, уложенные в канавку на лобовой поверхности трубы, концы термопар имеют выход к тыловой поверхности трубы через поперечные отверстия в плавниках, над термопарами уложен материал с высоким коэффициентом теплопроводности, представляющий собой серебряный припой, на тыловой поверхности трубы термопары закрыты металлической накладкой, к накладке приварена защитная труба для подвода термопар к клеммной колодке, между трубой и накладкой установлена бобышка (типа металлического стакана), в которой установлена третья термопара.
Особенностью предлагаемой полезной модели является то, что в температурной вставке для контроля температурного режима экранных труб котлов, в продавленную с помощью гидропресса канавку на лобовой образующей экранной трубы укладывается кабельная термопара малого сечения в металлической оболочке диаметром 1,5 мм с последующей заплавкой ее серебряным припоем. Для повышения надежности температурной вставки на лобовой образующей устанавливается две термопары, одна из которых резервная. На тыловой образующей устанавливается третья термопара в бобышку (либо припаивается серебряным припоем).
Преимуществом данной вставки по отношению к известным вставкам является минимальное сужение внутреннего сечения, позволяющее осуществлять шаровую очистку внутренней поверхности трубы; сохранение прочности трубы.
К достоинствам полезной модели можно отнести:
- хорошее сцепление серебряного припоя со сталью;
- высокая теплопроводность серебра, обеспечивающая быстродействие и высокую точность замеров температуры;
- заплавление серебром не выводит термопару из строя, т.к. температура плавления припоя ниже максимальной рабочей температуры термопары;
- высокая технологичность изготовления вставки, не требующая обработки
поверхности после заплавки;
- сохраняются геометрические размеры наружной поверхности трубы, что предотвращает возможность появления локальных очагов шлакования;
- долговечность модели.
На фиг.1 - температурная вставка для контроля температурного режима экранных труб котлов, разрез, общий вид; на фиг.2 - то же, разрез по сечению А-А на фиг.1.
Температурная вставка для контроля температурного режима экранных труб котлов включает трубу - 1; плавник - 2; лобовую образующую - 3; канавку - 4; термопару - 5; тыловую образующую - 6; серебряный припой - 7; накладку - 8; защитную трубу - 9; бобышку - 10.
Предлагается полезная модель температурной вставки для газоплотных котлов, работающих на сверхкритических параметрах. Поверхность нагрева котла состоит из секций плавниковых труб 1. Поверхность трубы 1, обращенная в топку котла - лобовая образующая 3, противоположная сторона - тыловая образующая 6. На лобовой образующей поверхности 3 трубы прессом продавлена канавка 4, в которую уложены две термопары 5. Термопары 5 проходят на тыловую образующую 6 через сверления в плавниках. Затем термопары 5 в канавке 3 заплавляются серебряным припоем 7 до восстановления геометрических размеров трубы. На тыловой образующей трубы 6 термопары 5 закрыты металлической накладкой 8, к накладке 8 приварена защитная труба 9 для подвода термопар 5 к клеммной колодке. Между трубой 1 и накладкой 8 установлена бобышка 10 (типа металлического стакана), в которую установлена третья термопара 5.
Устройство работает следующим образом.
Топочные газы нагревают трубу 1. В результате нагрева трубы 1 с «горячими» спаями термопар 5, закрепленных в кольцевой канавке 4, в термопарах 5 возникает термо э.д.с. При подключении к клеммной колодке измерительного прибора определяют температуру металла на лобовой и тыловой образующих трубы 1. По разности температур лобовой и тыловой образующих можно судить о состоянии поверхности трубы (чистая или зашлакованная).
Серебряный припой 7, прикрывающий термопары 5, обладающий 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 поверхностью канавки, способствует отводу тепла с трубы, тем самым снижается температура проводников и изоляции термопар, что ведет к увеличению долговечности работы термопар 5.