Учебно-методический комплекс дисциплины «теплотехнический эксперимент» (стр. 11 )

Применяемые на многих электростанциях ручные методы хими­ческого контроля некоторых показателей качества не удовлетво­ряют современным повышенным требованиям. Эти методы требуют много времени, обладают недостаточной точностью результатов анализа и непригодны для оперативного контроля за водным режи­мом и автоматизации процессов водоприготовления.

Применение на электростанциях автоматических средств изме­рений (анализаторов жидкости) повышает надежность химического контроля за показателями качества питательной воды парогенера­торов, пара и конденсата и процессами химического обессоливания добавочной воды и очистки конденсата турбин. Необходимые средства измерений для автоматического химического контроля за водным режимом электростанций и водоподготовительными уста­новками.

Для осуществления контроля за водным режимом электростанций и работой установок очистки воды и конденсата необходимо измерять разнообразные показатели качества отличающихся по химическому составу сред. Эти среды находятся под различным избы­точным давлением, имеют различную температуру, отличаются по количеству механических и других примесей. Вследствие этого во многих случаях для снижения давления и температуры, а также для удаления механических примесей или растворенных газов из пробы контролируемой среды необходимо перед первичным преобразователем устанавливать специальные дополнительные уст­ройства. Для отбора представительной пробы среды используют различные пробоотборные устройства.

Измерение удельной электропроводности водных растворов получило широкое распространение в лабораторной практике, при автоматическом химическом контроле водного режима паросиловых установок, эффективности работы установок очистки воды и промышленных теплообменных и других установок, а также различных показателей качества, характеризующих химикотехнологоическоие процессы.

Технические средства, предназначенные для измерения удельной электропроводимости водных растворов, принято называть кондуктометрическими анализаторами жидкости. Шкалу вторичных приборов кодуктометров жидкости (лабораторных и промышленных) для измерения удельной электропроводимости градуируется в единицах сименс на сантиметр (См·см-1) или микросименс на сантиметр (мкСм·см-1). Кондуктометры жидкости, которые применяют в производственных условиях для измерения показателей качества, характеризирующие содержание солей в паре, конденсате и питательной воде парогенераторов, обычно называют солемерами. Шкалу вторичных приборов солемеров градуируют по NaCl (на условное содержание в растворе этих солей) в следующих единицах: миллиграмм на килограмм (мг/кг), микрограмм на килограмм (мкг/кг) или миллиграмм на литр (мг/л) и микрограмм на литр (мкг/л). Кондуктометры жидкости, используемые для измерения концентрации растворов солей, кислот, щелочей и т. д., называют часто концентратомерами. Шкала вторичных приборов концентратомеров градуируется в процентах значения массовой концентрации. Кондуктометрические анализаторы жидкости используются также и в качестве сигнализаторов.

При повышенных требованиях к показателям качества питательной воды, пара и конденсата необходимо производить измерение малых значений электропроводности, не превышающих 5-6 мкСм·см-1, а при контроле концентрации растворов реагентов – от 10-3 до 0,7 См·см-1.

Измерение электропроводности водных растворов обычно производят с помощью электродного кодуктометрического измерительного преобразователя, состоящего из двух электродов, расположенных в сосуде, который поступает контролируемый водных раствор. Для измерения электропроводимости растворов широко применяют также безэлектродные кондуктометры жидкости.

В целях обеспечения надежной эксплуатации мощных блоков с высокими и закритическими параметрами пара введены строгие ограничения на допустимое содержание растворенного кислорода в питательной воде. Известно, что присутствие растворенного кислорода в питательной воде вызывает коррозию металла внутренних поверхностей пароводяного тракта парогенераторов. Для уменьшения коррозии металла необходимо ограничивать содержание растворенного кислорода в питательной воде до (7ч10) мкг/кг. Повышение надежности эксплуатации мощных парогенераторов в известной степени связанно с возможностями автоматического точного и непрерывного измерения микроконцентраций растворенного в питательной воде кислорода.

В настоящее время из числа известных применяемых для автоматического измерения микроконцентраций растворенного в воде кислорода методов получили распространение фотокодореметрические, электрохимические и кондуктометрические.

Фотоколориметрические методы основаны на измерении оптической плотности анализируемой воды, изменяющейся за счет окрашенных соединений, которые образуются в результате взаимодействия растворенного в воде кислорода с вводимым в пробу реагентом. Интенсивность окраски зависит от концентрации растворенного в воде кислорода.

Основным недостатком автоматических фотоколориметричеких анализаторов, предназначенных для измерения растворенного в воде кислорода, следует считать то, что они являются приборами дискретного действия. Возможно осуществление непрерывных измерений, но это связанно со снижением точности и повышенным расходом реактива.

Электрохимические методы измерения основаны на применении электрохимических чувствительных элементов. Такой элемент состоит из двух электродов, помещенных в буферный водный раствор. Раствором может являться сама анализируемая вода. При отсутствии в среде, где расположены электроды, растворенного кислорода, происходит процесс поляризации электродов или за счет электрохимических процессов, протекающих на поверхности электродов, или приложенным внешним напряжением. При полной поляризации цепь электродов разомкнута, так как поверхность катода (отрицательно заряженного электрода) покрыта пленкой молекулярного водорода и ток в цепи отсутствует. Кислород является активным деполяризатором. При введении кислорода в раствор происходит частичная деполяризация поверхности катода, что приводит к возникновению в цепи электродов электрического тока, значение которого пропорционально в области малых концентраций содержанию кислорода.

Основные понятия, которые необходимо знать после изучения материала данной лекции:

характеристики определяющие качество топлива.

Вопросы для самоконтроля

1 Какие характеристики определяют качество топлива?

2 Какие существуют методы автоматического контроля?

3 Что понимают под агрегатным комплексом средств аналитической техники?

4 Как осуществляют анализ газового топлива?

5 Как осуществляют анализ жидкого топлива?

6 Описать экспериментальные методы определения технологических характеристик твердого толптива.

7 Как определяют гранулометрический состав топливной пыли?

Рекомендуемая литература

Краткий справочник по теплотехническим измерениям. -  М.: Энергоатомиздат,1990. – 320 с.

Теплотехнические измерения  и приборы. – М.: Энергия, 1978. – 704 с. 

Тепло – и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник. Под общей ред. и . – М.: издательство МЭИ, 2007. – 564 с.

Электронная энциклопедия энергетики.

Модуль 2. Методы экспериментальных исследований

Лекция 10

(1 час; 12 неделя)

Тема. Методы и средства контроля технических материалов

и металлов теплоэнергетических и теплотехнологических установок

Вопросы

1 Методы и средства контроля качества и состояния металлов, конструкционных материалов, теплоизоляционных и электроизоляционных материалов.

2 Дефектоскопия.

3 Методы неразрушающего контроля.

4 Контроль сварных соединений.

Дефектоскомп (лат. defectus недостаток + гр. ткпрещ наблюдаю) – устройство для обнаружения дефектов в изделиях из различных металлических и неметаллических материалов методами неразрушающего контроля. К дефектам относятся нарушения сплошности или однородности структуры, зоны коррозионного поражения, отклонения химического состава и размеров и др. Область техники и технологии, занимающаяся разработкой и использованием дефектоскопов называется дефектоскопия. С дефектоскопами функционально связаны и другие виды средств неразрушающего контроля: течеискатели, толщиномеры, твердомеры, структуроскопы, интроскопы и стилоскопы.

Дефектоскопы используются в транспорте, различных областях машиностроения, химической промышленности, нефтегазовой промышленности, энергетике, строительстве, научно-исследовательских лабораториях для определения свойств твердого тела и молекулярных свойств и в других отраслях; применяются для контроля деталей и заготовок, сварных, паяных и клеевых соединений, наблюдения за деталями агрегатов. Некоторые дефектоскопы позволяют проверять изделия, движущиеся со значительной скоростью (например, трубы в процессе прокатки), или сами могут передвигаться с большой скоростью относительно изделия (например, рельсовые дефектоскопы, тележки и вагоны-дефектоскопы). Существуют дефектоскопы для контроля изделий, нагретых до высокой температуры.

Неразрушающий контроль (сокращённо НК) - контроль свойств и параметров объекта, при котором не должна быть нарушена пригодность объекта к использованию и эксплуатации.

Неразрушающий контроль (англ. Nondestructive testing (NDT)), также называется оценкой надёжности неразрушающими методами (англ. nondestructive evaluation (NDE)), и проверка без разрушения изделия (англ. nondestructive inspection (NDI)). НК особенно важен при создании и эксплуатации жизненно важных изделий, компонентов и конструкций. Для выявления различных изъянов, таких как разъедание, ржавление, растрескивание используются различные методы НК, такие как рентгеновские лучи, на снимках с использованием которых хорошо видны трещины, каверны и неоднородности материала или сварочного шва. Или ультразвук, где трещины проявляют себя всплесками эхо-импульсов на экране контроллера.

Контроль сварных соединений стальных конструкций необходимо вести систематически в процессе сварки. По внешнему виду швы сварных соединений элементов конструкций, а также швы сварных соединений крепления сборочных и монтажных приспособлений должны удовлетворять следующим требованиям: иметь гладкую или равномерно чешуйчатую поверхность (без наплывов, прожогов, сужений и перерывов), а в конструкциях, воспринимающих динамические нагрузки,- плавный переход к основному металлу, что должно быть оговорено в чертежах КМ; допускаются подрезы глубиной до 5 % толщины металла, но не более 1 мм; глубина удлиненных и сферических одиночных дефектов на поверхности шва не должна превышать 10 % толщины свариваемого элемента, но не более 3 мм, длина не должна превышать 20 % длины оценочного участка; глубина удлиненных и сферических дефектов на поверхности шва, образующих цепочку или скопление, не должна превышать 5 % толщины свариваемого элемента, но не более 2 мм, длина - 20 % длины оценочного участка; длина цепочки или скопления не должна быть более удвоенной длины оценочного участка; расстояние между близлежащими концами соседних по длине шва дефектов (непроваров, цепочек, скоплений) должно быть не менее 200 мм; все кратеры должны быть заварены. В швах сварных соединений конструкций, возводимых или эксплуатируемых в районах с расчетной температурой ниже минус 40 °С, не допускаются несплавления, цепочки и скопления наружных дефектов; допускаются местные подрезы поперек усилия и подрезы вдоль усилия глубиной не более 0,5 мм при толщине свариваемых элементов до 20 мм и не более 1 мм при большей толщине. Трещины всех видов и размеров в сварных соединениях не допускаются и должны быть устранены с последующей заваркой и контролем. Дефектные участки сварных швов удаляют механизированной рубкой и шлифовкой. Допускается удаление дефектов сварных соединений ручной кислородной резкой или воздушно-дуговой строжкой с обязательной последующей зачисткой (шлифовкой) поверхности реза абразивным инструментом на глубину от 1 до 2 мм, удалением выступов и наплывов. Все ожоги поверхности основного металла сварочной дугой зачищают абразивным инструментом на глубину (0,5ч0,7) мм. При удалении механизированной зачисткой (шлифовкой) дефектов сварных соединений, корня шва и прихваток риски от абразивной обработки металла направляют вдоль сварного соединения; при зачистке мест установки начальных и выводных планок - вдоль торцевых кромок свариваемых элементов конструкций; при удалении усиления шва - под углом (40ч50)° к оси шва. Ослабление сечения при обработке сварных соединений (углубление в основной металл) не должно превышать 3 % толщины свариваемого элемента и быть более 1 мм. При удалении поверхностных дефектов с торца шва абразивным инструментом без последующей подварки допускается углубляться с уклоном не более 1 : 20 на свободной кромке в толщину металла на величину 0,02 ширины свариваемого элемента, но не более чем на 8 мм с каждой стороны; при этом суммарное ослабление сечения (с учетом допустимого ослабления по толщине) не должно превышать 5 %. После обработки торцов швов необходимо закруглить острые грани. Исправление сварных соединений посредством чеканки не допускается. Швы сварных соединений проверяют одним из следующих методов неразрушающего контроля. стыковых соединений балок и ригелей друг с другом, а также тавровых с полным проплавлением соединений балок или ригелей с колоннами - радиографическим или ультразвуковым в объеме 5 % при ручной или механизированной сварке и 2 % при автоматизированной сварке (кроме случаев, особо оговоренных в чертежах КМ) от длины швов, выполненных каждым сварщиком; стыковых соединений оболочечного типа - радиографическим или ультразвуковым в объеме 10 % при ручной или механизированной сварке и 5 % при автоматизированной сварке от длины швов, выполненных каждым сварщиком. В случае обнаружения недопустимого дефекта проводят дополнительный неразрушающий контроль сварного шва на длине по 300 мм от концов первоначально проконтролированного участка. При обнаружении в этом случае хотя бы на одном из двух участков недопустимого дефекта сварной шов, выполненный данным сварщиком, подвергают 100 %-му контролю неразрушающим методом. При наличии соответствующего требования приемочного контроля в чертежах регламентируемые показатели прочности, пластичности и вязкости металла шва и зоны термического влияния сварного соединения проверяют испытанием контрольных образцов. Требования к контрольным образцам и их сварке аналогичны требованиям к пробным образцам.