红外线温度测量技术在锅炉温度检测中的应用崔馨元

红外线温度测量技术在锅炉温度检测中的应用崔馨元

崔馨元

（河南省计量科学研究院河南郑州450008）

摘要：在火电厂的锅炉温度检测中，传统的检测方法容易出现准确度不高等情况，且也无法实现对炉膛温度的动态监测。随着测温技术的发展，一种新型技术——红外线温度测量技术，正在悄悄占领这一领域。红外线温度测量技术的使用为锅炉温度检测提供了更为有效的技术支持。本文通过研究红外线温度测量技术及其工作用原理，分析其在锅炉温度检测的具体应用，为相关部门及人员提供参考和借鉴。

关键词：红外线；温度测量技术；锅炉温度检测

现如今，社会对电能的需求量非常之大，电能生产技术也在不断提高，在不断更新技术的同时，对电厂各个环节计量参数的监测也十分必要，本文就探讨一个这一方面的问题。

对于火电厂来说，锅炉温度检测是非常重要的，是保证整个火电厂能否正常运行的关键之一，所以必须要做好锅炉温度检测的工作。在锅炉温度的检测过程中，必须要保证温度检测的准确性，以确保锅炉内的温度在正常且安全的温度范围内。一旦出现温度异常，可以根据温度检测结果，采取必要的解决措施，防止出现安全事故。而新技术的引进，将会大大提高监测的准确性，为火电厂的运作提供有力支持。

一、关于锅炉温度检测的现状分析

1.1利用烟温探针测量锅炉温度

结合电厂运行特点与现状来看，在对锅炉炉膛出口区域温度进行测量的过程中，主要采取的是烟温探针的测量方式。烟温探针的应用能够对锅炉点火状态下的烟气温度取值进行动态监视，在预防再热器超温方面有重要意义。但随着运行经验的不断累积发现：常规的烟温探针在锅炉温度检测中存在结构上的缺陷与不足，即在受到高温因素的影响下，烟温探针容易发生变形问题，导致行走机构无法正常执行进/退动作，并致使烟温探针的应用流于形式，出口温度的监测质量无法得到保障，电厂锅炉的启动运行也因此受到了一定的威胁。

1.2对炉膛出口位置烟气温度的全程监控现状

结合锅炉运行的规律与特点来看，由于锅炉炉膛在燃烧状态下所处环境条件比较特殊，任何需要直接与炉膛接触实现温度检测的热电偶装置均难以在高温以及粉尘的恶劣条件下工作，也就无法实现对炉膛出口位置烟气温度的全程监控，在运行实践中，常见炉膛出口位置结焦、管壁超温、以及水冷壁磨损等多种安全事故。

1.3红外线温度检测技术

结合我国实际情况来看，锅炉烟气温度检测中对红外线温度计的应用始于20世纪80年代，随着其相关优势的凸显，红外线温度计已经逐步取代了传统的烟温探针，在电厂、热电厂等领域发挥了非常重要的作用。现阶段技术条件支持下，比较常用且性能先进的红外温度计有美国FCS公司所生产的Boiler-temp温度计以及美国JNT公司所提供的Infra-view温度计。其所配备的红外线炉膛温度计智能传感器相关参数可达到如下标准。测量精度：可达到±1.0%以内精度；测量范围：可支持对（120.0～1650.0）℃环境温度的测量；最大负载：可在700.0Ω负载条件下稳定运行；信号输出：可支持（4.0～20.0）mA标准信号的输出；反应时间：可在100.0ms范围内做出响应；视场角：可达到30：1比例。

二、关于红外线温度检测技术在锅炉检测的应用

2.1接触式温度测量的不足

温探针为接触式温度测量，热电偶固定在烟温探针顶部，探针可以将测温热电偶送入炉膛，使热电偶在炉膛内做伸缩运动，探针可以连续或间隙前进，也可停留在任意位置，超温时退出。热电偶沿炉膛宽度方向测量不同位置上温度，将测得的温度远传至集控室，供运行人员监视。烟温探针由于结构复杂，机械部件多，且探针需要在高温，高粉尘的炉膛内伸缩运动，在使用中容易出现热电偶故障，行程机构卡涩，高温变形，探针无法伸缩等问题，使烟温探针不能正常工作，不利于机组安全运行。另外，在受被测介质冲刷，在炉膛高温、灰粉恶劣的工作环境下测温元件保护管易磨损，从而影响其使用寿命。

2.2红外线温度计的原理

非接触式测温主要包括声学法和光学法两种，光学法叉可分为辐射光谱法和激光光谱法，红外线温度计为辐射光谱法温度检测的典型应用，其原理是通过测定烟气中一些成分的气体光潜，从而测定气体的温度。红外线测温装置由于没有机械传动部件，设备维护工作量小，可靠性高，测量精度在±1％，体积较常规烟温探针小，节约空问，安装简单，不会出现卡涩，变形磨损等等设备损坏故障。在红外测温系统当中，光子探测器可以将来自被检测设备表面的热辐射能经过一定的技术处理，转化为电子式视频信号，经由信号处理后将视频信号输送至显示器终端进行重放，进而形成可视化图像。与此同时，录像机能够记录模拟信号并储存，在计算机终端完成数据处理。在红外测温装置中，扫描器所接收到的辐射信号包括三个部分：大气辐射、反射辐射、目标辐射。

2.3红外线温度计的优势

红外线温度计因采用非接触式测量技术，避免了与炉膛内高温，粉尘介质接触，整个装置结构简单，没有推进装置，可以实现从启动到正常运行的全过程烟气温度检测，为锅炉运行提供更详细的燃烧数据，从而有效减少锅炉烟气超温引发的各种事故。在红外测温的过程中，为了弥补远距离传输下图像信号可能发生的衰减问题，在红外测温系统中可引入图像信号放大器，以达到提高信号远距离传输精度的目的。

2.4红外测温的设计

对于硬件部分而言，其主要功能是对锅炉运行现场所设置的每条测温路径进行精确测量，同时完成对实时温度数据的采集工作。本部分的主要构成模块包括：同轴电缆、PC主机、显示器、数据采集装置、以及红外测温装置这几个部分。对于软件部分而言，其主要功能是基于LabVIEW技术以及Matlab技术进行混合编程，实现包括数据计算、扫描控制、以及温度场可视化在内的相关应用功能。为满足以上要求，整个软件系统中需要涉及到的操作模块包括参数设置模块、数据采集模块、控制面板模块。

三、结束语

根据上文对红外线温度测量技术的分析及其在锅炉检测中的应用，火电厂或相关部门可以利用这种技术提高自己的生产效率，并为整个工程提供更有效的技术支持，为各行各业提供更多的电能以满足社会人的需求。同时，相关的技术人员也应该做好红外线温度测量的技术准备，保证在测量过程中操作准确，保证过程中不出现失误。红外线温度测量技术，设备操作方便、快捷、测量准确度较高且不会破坏被测物体的温场，在电力系统测温方面的广泛应用，能更有效地为社会服务。

参考文献：

[1]史炳文.红外线温度测量技术在锅炉温度检测中的应用[J].信息技术与信息化，2015（06）

[2]屈克，袁敏.红外线温度测量技术在锅炉温度检测中的应用[J].能源与节能，2013（12）