锅炉过热与再热蒸汽温度虚拟快速测量的研究(3)
1.2 国内外研究现状
1.3 本文的主要工作
主蒸汽温度的准确快速是目前很多专家学者都非常关心的问题，其对电厂的经济安全运行起着举足轻重的作用，由于各种因素，主蒸汽温度的测量在目前的技术条件下并不能满足电厂的需求。针对此问题，以铠装热电偶可测量的套管内壁温度为已知条件，采用传热学反问题的研究方法对主蒸汽温度进行数学反演，是一种比较有效的方法。
顺序函数法在对非稳态传热反问题的求解中有较好的效果。因此，采用顺序函数法对主蒸汽温度进行反演，是一种可行的方法。
在以上的研究背景下，本文主要做了如下研究工作：
a) 建立了铠装热电偶套管的简化导热模型；
b) 通过铠装热电偶套管的简化导热模型，求出其分析解，改变参数，比较分析解的结果，从而分析影响温度测量的响应快慢的因素；
c) 基于顺序函数法和铠装热电偶套管的导热模型建立了反演主蒸汽温度的反演模型；
d) 在反演模型的基础上，编写了一个在一文导热条件下求解主蒸汽温度的反传热程序；
e) 基于反传热程序和测量点处的测量温度值，反演出主蒸汽的温度，改变反演条件以及相关参数，比较反演结果的准确性。
2 影响热电偶测温响应快慢的因素分析
2.1 温度测量的意义
温度是一个很重要的物理量，物体的许多物理现象和化学性质都和温度有关，许多生产过程均是在一定的温度范围内进行的。所以，在生产过程和科学实验中，温度和温度测量是人们经常关心的问题。当然，温度测量在电厂中也起着举足轻重的作用，温度测量在电厂中的分布随处可见，例如炉膛出口的烟气温度，省煤器出口水温，过热器和再热器出口蒸汽温度等等，设置这些温度测点的目的就是为了能够监视锅炉的运行状况，各点的温度是否都在允许的温度变化范围内，从而更好的文护生产的正常进行，确保电厂安全[5]。
2.2 铠装热电偶的简化数学模型及其求解过程
铠装热电偶作为测量温度的传感器，一般由导体、高绝缘氧化镁、外套 1Cr18Ni9Ti不锈钢保护管，经多次一体拉制而成，主要由接线盒、接线端子和铠装热电偶组成基本结构，并配以各种安装固定装置组成，通常和显示仪表、记录仪和电子调节器配套使用，结构图如图2.1所示[5]。由于主蒸汽温度变化产生的热量通过套管不断向测温元件传递，引起温度的变化，由于套管有一定的厚度，会有一段时间的延迟，但最终都会达到平衡。铠装热电偶的实际工作环境十分复杂，本章将对铠装热电偶的内部导热过程作如下简化：
a) 本章节假设套管为圆柱形来进行计算，下一章在使用MATLAB进行数值计算时，考虑空心圆柱。则铠装热电偶测量的温度值即为圆柱体的中心温度。
b) 在讨论铠装热电偶的套管在介质中高度方向上的尺寸和径向上的尺寸时，插入深度根据《电力建设施工及验收技术规范第5部分：热工自动化》中要求：插入式热点偶和热电阻的套管，其插入被测介质的有效深度应符合下列要求：1 高温高压（主）蒸汽管道的公称通径不大于250mm时，插入深度宜为70mm；公称通径大于250mm时，插入深度宜为100mm。本文选取的公称通径大于250mm，故选取插入深度为100mm，套管外径为10mm，由F.P.Incropera等人的著作[20]可知，当 ，将其近似作为无限长圆柱是一种合理的近似，另外高度方向上的温度梯度要比径向上小得多，从而可以忽略铠装热电偶套管在高度方向上的传热，将其内部的导热就可以看成是一文的，即只考虑半径方向上的导热。