專利名稱：用于熱交換器的測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于熱交換器的測量裝置，該熱交換器具有借助于長方塊間隔開并且具有燃燒側和隔離側的壓力管裝置。本發(fā)明還涉及用于確定壓力管裝置處的熱流量的方法、具有測量裝置的熱交換器和用于測量熱流量的測量裝置的使用。
背景技術：
現有技術中已知對作為熱交換器或熱交換器壁的標準形式必需零件的壓力管裝置中產生的熱通量進行監(jiān)測。因此，例如根據WO 2004/036116 A2已知用于壓力管的熱通量測量裝置和用于測量通過壓力管的熱通量的方法。該文獻中描述的熱通量傳感器形成為壓力管的必需零件。然而由于高成本，在實踐中需要減少所要求的熱通量傳感器的數量。然而結果是可能在監(jiān)測熱通量中在壓力管裝置處產生間隙，故而無法及時識別并清理這些間隙中可能產生的沉積物。因此，本發(fā)明的目標是至少部分地解決現有技術中產生的問題，并特別地提供對壓力管裝置處的熱流量的改進的檢測，與已知裝置相比，能夠保持甚至減少必備的熱流量傳感器的數量。

發(fā)明內容
這些目標通過如專利權利要求1所述的測量裝置和如專利權利要求5所述的方法實現。有利的擴展在從屬地用言詞表達的專利權利要求中詳細說明。應當注意，在專利權利要求中獨立地表述的特征可以以任意需要的、技術上適當的方式相互組合，并顯示出本發(fā)明的其他構造。特別地連同圖進行的描述說明本發(fā)明并指出附加的示例性實施方式。為達到此目標，用于熱交換器的根據本發(fā)明的測量裝置以這種方式設計，即，使熱交換器具有借助于長方塊間隔開并且具有燃燒側和隔離側的壓力管裝置，并且熱交換器配備有至少一個熱流量傳感器。該熱流量傳感器設置在燃燒側上，使得可以在該處確定至少兩個溫度T1和T2以及至少兩個溫度T1和T2的溫度差。此外，用于測量溫度T3的至少一個溫度傳感器附加地設置在隔離側上并且距熱流量傳感器有一定距離。本發(fā)明已經認識到除了熱流量傳感器以外使用附加的溫度傳感器來確定熱流量傳感器附近的溫度T3已經足夠。借助于設置在距熱流量傳感器有一定距離處的這些溫度傳感器，可以確定附加的溫度傳感器與另一已知溫度點之間的另一熱流量。這種點是例如設置熱流量傳感器的溫度傳感器的位置。然而，也可以在壓力管的內側上發(fā)現非常特別的已知溫度點。如本發(fā)明已經確立的，在壓力管的內側，近似相同的溫度遍及整個管內側。此溫度以僅僅非常輕微的偏差對應于其中流過的蒸汽流的溫度。在最大程度上，壓力管的內部溫度與壓力管內的燃燒側或隔離側空間位置無關。此處，燃燒側是壓力管裝置的面對燃燒室的一側，而隔離側是壓力管裝置的背對燃燒的一側。本發(fā)明利用“壓力管的整個內側的表面溫度現在近似相同”的獲知，以確定測量溫度T3的溫度傳感器的位置與壓力管的內側上的最近點之間的熱流量。實際上，這使得能夠借助于熱流量傳感器和僅一個附加的溫度傳感器來確定兩個不同熱流量。結果，與迄今為止的兩個熱流量傳感器的常規(guī)布置相比，可以節(jié)省相當可觀的成本，同時可以實現壓力管裝置對于例如在每個情況下均在變化的熱流量中所反映的沉積物、損傷或污染物的改進的監(jiān)測。此外，如果將該至少一個附加的溫度傳感器設置在壓力管裝置的隔離側上，則對所使用的溫度傳感器的使用壽命和載荷是有利的。結果，明顯減小了相對靈敏的溫度傳感器上的熱載荷和燃燒效應，所以所述溫度傳感器可以以更令人滿意的方式配備，同時獲得更長的使用壽命。優(yōu)選地，優(yōu)選以不大于10米、特別是2米的距離為一個/每個熱流量傳感器分配多個溫度傳感器。此處，熱流量傳感器具體指這樣的測量傳感器，其中至少兩個熱電偶或者放置在壓力管的表面上或插入增厚的線纜的測量傳感器。在一個實施方式變型中，熱電偶嵌入壓力管的局部凹入部中。更為優(yōu)選的是根據WO 2004/036116 A2的構造，在此方面整體參引該文獻。此外，如下實施方式是優(yōu)選的傳感器4個熱電偶(備用實施方式)測量精度+/-2%測量范圍:0至0.4X106W/m2 [瓦/平方米]輸出信號mV[毫伏]標定以V/Wm2[伏/(瓦X平方米)]單獨地標定溫度傳感器具體指特別是類似于PTC或NTC的單獨的(半導體)傳感器(例如具有恒定Pt特性)。優(yōu)選將至少4個溫度傳感器分配給一個熱流量傳感器。在本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的擴展中，熱流量傳感器周圍的多個溫度傳感器在壓力管裝置上形成直線、曲線或網格。例如，如果一個溫度傳感器設置在熱流量傳感器上方，而另一個設置在熱流量傳感器下方，則所述溫度傳感器限定直線或曲線。在這種情況下，這兩個溫度傳感器和熱流量傳感器位于曲線或直線上。然而替代性地，溫度傳感器也可以設置成圍繞熱流量傳感器的圓形曲線。除了圓形路徑，也可以想到任何需要的幾何曲線形狀。如果多個溫度傳感器在壓力管裝置上形成網格，而所述熱流量傳感器位于該網格內，則這是特別優(yōu)選的。因此，可以借助于幾個附加的溫度傳感器實現在相對較大的表面積上監(jiān)測壓力管裝置中的熱流量。已經被證實如果至少一個溫度傳感器設置在壓力管裝置的一個長方塊上則是有利的。在壓力管裝置中，長方塊用于連接壓力管，與壓力管一起形成熱交換器壁。如果現在將溫度傳感器設置在長方塊上，則可以非常精確地計算長方塊上的溫度傳感器的位置與壓力管內側的最靠近該溫度傳感器的點之間的熱流量。在這種情況下如果溫度傳感器對于兩個相鄰壓力管等距地設置，則是特別有利的，原因在于這由此適合于例如在每個均具有熱流量傳感器的兩個相鄰壓力管處同時進行測量。此外，可以通過隨后比較測量到的值而以特別有效的方式檢查如此確定的相鄰的熱流量的合理性。最后，如果至少一個溫度傳感器和至少一個熱流量傳感器連接至估值裝置，則對于測量裝置是有利的。這種估值裝置可以是例如根據預設程序估計確定的溫度的可編程計算機。具體講，作為估值的結果，在熱交換器的壓力管裝置上發(fā)現污染物和沉積物的情況下，可以控制執(zhí)行清潔措施的清潔裝置。
借助于測量裝置獲取并估計的數據具體用于操作有廢氣流過的熱交換器內部的至少一個清潔系統(tǒng)，這樣熱交換器的燃燒側可以在操作期間以特定方式符合要求地擺脫爐渣、灰燼之類。例如，為此可以使用如申請人所提供的被稱作水炮或煙灰吹除機一樣的設備。上述目標同樣借助于用于使用前述權利要求中的一個所述的測量裝置確定壓力管裝置處的熱通量的方法實現，所述方法包括以下步驟a)通過借助于熱流量傳感器測量第一溫度T1和第二溫度T2來檢測第一熱流量 Q1 ；b)借助于至少一個另一溫度傳感器來測量至少一個第三溫度T3 ；和c)借助于測量到的所述溫度1\、T2, T3和流過所述壓力管的蒸汽的已知蒸汽參數來確定第二熱流量％。通過根據本發(fā)明的方法，在還可以以簡單而便宜的方式確定的少量測量到的變量的輔助下，能夠確定壓力管裝置處的附加的熱流量。關于這一點，優(yōu)選計算第二熱流量％。通過此方法，在設備方面減少費用，仍然可以在熱電廠的大區(qū)域內獲取更多數據并將這些數據用于熱電廠的操作和/或清潔。在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實施方式中，通過已經在距所述熱流量傳感器有一定距離處測量的多個已確定的溫度確定沿著直線、曲線或在網格上的熱流量的分布。結果，可以通過示出的幾個裝置在大表面積上檢測熱流量，這原本需要多個熱流量傳感器。在根據本發(fā)明的方法的另一有利設計中，借助于估值裝置確定至少一個熱流量傳感器附近的熱流量，該估值裝置利用借助于至少一個溫度傳感器測量的至少一個溫度T3來計算第二熱流量。為此，估值裝置可以是例如適合于執(zhí)行程序的計算機。借助于這種程序， 除了借助于熱流量傳感器確定的熱流量外，可以根據所述測量到的值計算至少一個另外的熱流量。此外，估值裝置還可以計算多個附加的熱流量，隨后可以用于確定已確定的熱流量在表面積上的分布，這樣例如可以顯示熱流量的圖形分布。此外，可以在估值裝置中估計附加獲得的信息。根據熱流量A和A至I的時間特性可以在每個情況下確定污染狀態(tài)。根據污染狀態(tài)，可以更有選擇性地激活“在線清潔裝置”(振動裝置、煙灰吹除機、軟管系統(tǒng)、炮等)的使用和/或水炮的清潔圖樣。這就是說，通過附加測量的熱流量和溫度信息，清潔圖樣的更大清晰度是可能的，而帶載荷清潔裝置的更特定的激活也是可能的。例如，此處可以提到水炮圖樣。這是因為附加的信息可以幫助在清潔圖樣范圍內改變清潔參數。具體地，由于熱流量A的特性指示非常顯著的污染，所以清潔圖樣的第一部分可以通過加強的清潔參數清潔；由于熱流量A的特性示出較低的污染，所以清潔圖樣的第二部分可以通過較弱的清潔參數清潔。同樣由本發(fā)明所要求保護并具有如前述權利要求1至5所述的測量裝置的熱交換器具有這樣的優(yōu)點，即，可以借助于僅一個熱流量傳感器或借助于非常少的熱流量傳感器對于實際產生的熱流量在大表面積上監(jiān)測所述熱交換器。此外，當確定燃燒鍋爐的壓力管裝置的熱通量時，其中所述燃燒鍋爐允許兩次檢查之間有燃燒鍋爐的特別可靠且長久的操作周期，根據本發(fā)明的測量裝置的使用是有利的。因此，由于剩余溫度傳感器仍然提供壓力管裝置中的熱流量的眾多、可靠并且足夠精確的確定，故而燃燒鍋爐可以以減小數量的熱流量傳感器操作，這樣能夠進行例如壓力管裝置的機能的特定清潔和監(jiān)測。


下文參照附圖更詳細地說明本發(fā)明和技術領域。請注意圖特別地示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式變型但本發(fā)明并不局限于此的事實。圖中圖1示出了根據本發(fā)明的壓力管裝置的示意性斜視圖；圖2示意性地示出了貫穿根據本發(fā)明的壓力管裝置的水平截面圖；和圖3示意性地示出了根據本發(fā)明的壓力管裝置的另一斜視圖。
具體實施例方式圖1中的斜視圖中示出了用于熱交換器2的根據本發(fā)明的測量裝置1。此處，第一壓力管3以局部剖切狀態(tài)示出，其中可以容易地看到熱流量傳感器設置在波狀部4中，并且通過線纜6連接至估值裝置7。圖1中示出的熱交換器具有燃燒側8和隔離側9。燃燒側8是壓力管裝置10面對燃燒的一側。除了壓力管3，壓力管裝置10還包括位于壓力管3之間的長方塊11。在壓力管3的內側12上，蒸汽沿著箭頭13的方向流動通過壓力管3，并吸收從燃燒側8作用在壓力管裝置10上的熱流量。圖2中的水平截面圖中現在示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。此處，測量裝置1還包括熱交換器2，該熱交換器2包括壓力管3和位于壓力管3之間的長方塊11。圖的頂部區(qū)域示出了燃燒側8，而底部區(qū)域則示出了隔離側9。熱流量傳感器5設置在中央壓力管3 的波狀部4內，并且包括兩個溫度傳感器14、15。原則上，應注意在這種情況下，熱流量傳感器5包括至少兩個溫度傳感器14、15，但是具有三個或更多個溫度傳感器的熱流量傳感器也是完全可以想到的。在示出的示例性實施方式中，再次放大示出熱流量傳感器5的區(qū)域。在此放大圖中可以很容易看到，熱流量傳感器5具有用于測量溫度T1的第一溫度傳感器14和用于測量溫度T2的第二溫度傳感器15。此外，根據本發(fā)明的測量裝置具有用于確定第三溫度T3的第三溫度傳感器16。由于本發(fā)明現在已經認識到，穿流而過的蒸汽的溫度總是遍及壓力管3的整個內側12，故而現在能夠除了由A指出的第一熱流量17外還計算在第三溫度傳感器16和例如壓力管3的內側12上的點19之間的由％指出的第二熱流量 18。在圖2中示出的本發(fā)明的實施方式中，第三溫度傳感器16設置在兩個長方塊壁11之間，并且由此在朝向燃燒側8和隔離側9的兩個方向均受到保護。然而，在本發(fā)明的其他實施方式中，第三溫度傳感器16也可以直接設置在隔離壁9的表面上。此外，將熱流量傳感器5和溫度傳感器16連接至估值裝置7的線纜裝置6也設置在壓力管3上。最后，圖3中示出了根據本發(fā)明的測量裝置1的另一實施方式的俯視斜視圖。熱流量傳感器5設置在中央壓力管3上。在該熱流量傳感器周圍，四個第三溫度傳感器16. 1、 16. 2,16. 3和16. 4限定熱流量傳感器5周圍的網格。除了第一熱流量17定向為正交于圖的平面，還可以通過此裝置確定多個附加的熱流量IpI2Au和ζ 2.4。因此能夠在一定面積上以非常精確的方式監(jiān)測壓力管3及相鄰的長方塊11中的熱流量，但同時幾乎不要求在設備方面的費用。因此，大體上可以說本發(fā)明可以在只有非常小的技術費用的情況下帶來相當大的優(yōu)點。此外，本發(fā)明不限制于示出的示例性實施方式。相反，在本發(fā)明的范圍內能夠進行落入本專利權利要求的措辭內的多種修改。因此，例如，除了示出的幾何形狀和布置，還可以選擇可以實現本發(fā)明的多種其他幾何形狀和布置。名稱列表1測量裝置2熱交換器3壓力管4波狀部5熱流量傳感器6 線纜7估值裝置8燃燒側9隔離側10壓力管裝置
11長方塊
12內側
13箭頭
14第一溫度傳感器
15第二.溫度傳感器
16第三.溫度傳感器
17第一 熱流量
18第二.熱流量
權利要求
1.一種用于熱交換器O)的測量裝置(1)，所述熱交換器( 具有由長方塊(11)間隔開并且具有燃燒側(8)和隔離側(9)的壓力管裝置(10)，并且所述熱交換器(2)配備有至少一個熱流量傳感器(5)，其中-所述熱流量傳感器(5)以這樣的方式設置在所述燃燒側(8)上，即，使得能夠在該處確定至少兩個溫度T1和T2以及所述至少兩個溫度T1和T2的溫度差，和-用于測量溫度T3的至少一個溫度傳感器(16)附加地設置在所述隔離壁(9)上并且距所述熱流量傳感器( 有一定距離。
2.如前述專利權利要求所述的測量裝置(1)，其特征在于，所述熱流量傳感器( 周圍的多個溫度傳感器(16)在所述壓力管裝置(10)上形成直線、曲線或網格。
3.如前述專利權利要求中任一項所述的測量裝置(1)，其特征在于，所述至少一個溫度傳感器(16)設置在所述壓力管裝置(10)的所述長方塊(11)上。
4.如前述專利權利要求中的一項所述的測量裝置(1)，其特征在于，所述至少一個溫度傳感器(16)和所述至少一個熱流量傳感器( 連接至估值裝置(7)。
5.一種用于使用如前述專利權利要求中的一項所述的測量裝置(1)確定壓力管裝置 (10)處的熱通量的方法，所述方法包括以下步驟a)通過借助于熱流量傳感器( 測量第一溫度T1和第二溫度T2來檢測第一熱流量 (H)Q1 ；b)借助于至少一個另一溫度傳感器(16)來測量至少一個第三溫度T3；和c)借助于測量到的溫度1\、T2,T3和流過所述壓力管(3)的蒸汽的已知蒸汽參數來確定第二熱流量(18) %。
6.如前述專利權利要求5所述的方法，其中，通過已經在距所述熱流量傳感器( 有一定距離處測量的多個已確定的溫度(16. 1、16.2、16.3、16.4)確定沿著直線、曲線或在網格上的熱流量( ^ ^ ^ ^)的分布。
7.如前述專利權利要求5和6中的任一項所述的方法，其特征在于，借助于所述估值裝置(7)確定所述至少一個熱流量傳感器(5)附近的第二熱流量(18) ，所述估值裝置(7) 利用借助于所述至少一個溫度傳感器(16)測量的至少一個溫度T3來計算所述第二熱流量 (18) %。
8.一種熱交換器O)，所述熱交換器( 具有如前述專利權利要求1至4中的一項所述的測量裝置(1)和設置成用于執(zhí)行如專利權利要求5至7中的一項所述的方法的估值裝置⑵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于熱交換器(2)的測量裝置(1)，該熱交換器(2)包括利用長方塊(11)間隔開并且具有燃燒側(8)和隔離側(9)的壓力管裝置(10)，并且該熱交換器(2)配備有至少一個熱流量傳感器(5)，其中所述熱流量傳感器(5)以這種方式設置在燃燒側(8)上，即，使得可以在該處確定至少兩個溫度T1和T2以及所述至少兩個溫度T1和T2的溫度差，而用于測量溫度T3的附加的至少一個溫度傳感器(16)設置在隔離側(9)上并且距熱流量傳感器(5)有一定距離。
文檔編號F22B37/56GK102317749SQ201080008187
公開日2012年1月11日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權日2009年2月19日
發(fā)明者曼弗雷德·弗拉奇, 貝恩德·穆斯曼 申請人:克萊德貝格曼機器設備制造有限公司