專利名稱:一種有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，包括由紅外線發(fā)射器、濾光片、采樣腔和紅外線檢測(cè)器組成的紅外線設(shè)備，以及工作主機(jī)和顯示器，紅外線設(shè)備通過信號(hào)線連接工作主機(jī)，工作主機(jī)通過信號(hào)線連接顯示器。本實(shí)用新型利用紅外線設(shè)備檢測(cè)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏情況，不僅可以完成多點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，具有抗干擾、精度高、反應(yīng)靈敏、安全可靠、易于操作等特點(diǎn)。
【專利說明】一種有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于檢測(cè)儀器領(lǐng)域，具體涉及一種有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)生產(chǎn)大量消耗煤、石油、天然氣等化石燃料，而在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量低品位廢熱被排入大氣環(huán)境中。為了提高工業(yè)生產(chǎn)能源利用效率，減緩化石燃料的枯竭速度和減輕環(huán)境污染，許多學(xué)者根據(jù)有機(jī)工質(zhì)蒸發(fā)溫度低、汽化潛熱小等的優(yōu)點(diǎn)，基于朗肯循環(huán)，提出了有機(jī)朗肯循環(huán)，用于回收工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢熱。有機(jī)朗肯循環(huán)一般選用干流體作為工質(zhì)，利用飽和蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于有機(jī)工質(zhì)易揮發(fā)、價(jià)格昂貴，所以工質(zhì)泄漏是有機(jī)朗肯循環(huán)所面臨的主要問題。目前還沒有專門針對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)泄漏問題的檢測(cè)裝置。
[0003]傳統(tǒng)的泄漏檢驗(yàn)方法有:1、目測(cè)檢漏法；2、氣泡檢漏法；3、氣壓式泄漏檢測(cè)法；4、流量式泄漏檢測(cè)法；5、鹵素泄漏檢測(cè)法；6、氦質(zhì)譜泄漏檢測(cè)法；7、電子檢漏儀。
[0004]第I種檢漏方法對(duì)于無色無味氣體或微量泄漏不易查出，第2種檢漏方法對(duì)于微量泄漏不易查出，因此第I種和第2種檢漏方法只適合于粗檢使用；第3種和第4種檢漏方法能夠檢驗(yàn)系統(tǒng)是否存在泄漏，但不適合動(dòng)力循環(huán)系統(tǒng)的檢測(cè)，因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)處于變工況運(yùn)行時(shí)，其流量和壓力均發(fā)生變化，因此無法在變工況運(yùn)行時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)是否存在工質(zhì)泄漏；第5種和第6種檢漏方法使用很不方便，而且第6種檢漏方法在實(shí)驗(yàn)完成后，被測(cè)件內(nèi)惰性氣體不易清除干凈，而且不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；第7種檢漏方法，諸如半導(dǎo)體檢漏儀穩(wěn)定性差，受環(huán)境影響較大。
[0005]傳統(tǒng)能源面臨枯竭，這要求在開發(fā)新能源的同時(shí)也要對(duì)現(xiàn)有的能源利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的優(yōu)化，在這樣的背景下，有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，有機(jī)朗肯循環(huán)與傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)不同，有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)采用的是沸點(diǎn)較低，汽化潛熱較小的有機(jī)工質(zhì)，具體的工作介質(zhì)取決于熱源的溫度和工質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)。但是目前由于泄漏問題是有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電技術(shù)所面臨的一個(gè)主要問題，而且有機(jī)工質(zhì)易揮發(fā)、價(jià)格昂貴，甚至少數(shù)工質(zhì)具有毒性，對(duì)臭氧層具有破壞能力或易造成溫室效應(yīng)，因此開發(fā)一套專門針對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)工質(zhì)泄漏的檢測(cè)裝置顯得尤為重要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，能夠有效地對(duì)有機(jī)朗肯循環(huán)泄漏問題進(jìn)行檢測(cè)。
[0007]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0008]一種有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，包括顯示器、工作主機(jī)和若干個(gè)紅外線設(shè)備，工作主機(jī)分別與顯示器和紅外線設(shè)備相連，其中紅外線設(shè)備內(nèi)設(shè)有紅外線發(fā)射器，在紅外線設(shè)備內(nèi)沿紅外線發(fā)射器的紅外線發(fā)射方向依次設(shè)有濾光片、采樣腔和紅外線檢測(cè)器，采樣腔上開設(shè)有進(jìn)口和出口，采樣腔的進(jìn)口上設(shè)有氣體過濾器，采樣腔的出口上設(shè)有用于將采樣腔內(nèi)被測(cè)氣體抽出的抽氣泵。
[0009]所述的若干個(gè)紅外線設(shè)備并聯(lián)在工作主機(jī)上。
[0010]所述的工作主機(jī)上設(shè)有接線接口，紅外線設(shè)備通過接線接口與工作主機(jī)相連。
[0011]所述的紅外線發(fā)射器發(fā)射的紅外線波長(zhǎng)范圍為2?20 μ m，窄輻射角為30°。
[0012]所述的濾光片為紅外濾光片。
[0013]所述的紅外線檢測(cè)器為鉭酸鋰制成的熱釋電探測(cè)器，其工作溫度為-40?85°C，工作電壓為2.0?12.0V。
[0014]所述的采樣腔為圓筒狀，采用鋁合金材料制成，其側(cè)壁上開有進(jìn)口和出口，采樣腔的內(nèi)徑為2?4mm。
[0015]所述的紅外線設(shè)備的形狀為長(zhǎng)方體形，其長(zhǎng)度為125?135mm，寬度為25?30mm，高度為40?45_。
[0016]所述的紅外線設(shè)備為紅外線傳感器，其量程為O?2000ppm，檢測(cè)精度為-2%?2% FS，年漂移為-2%?2% FS，信號(hào)輸出線性誤差小于1% FS，工作溫度為-10?50°C，工作壓力為0.08?0.1 IMPa,工作電壓為4.75?5.25VDC。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0018]本實(shí)用新型提供的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，是為了實(shí)現(xiàn)有機(jī)郎肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)泄漏問題的快速、精確檢測(cè)而設(shè)計(jì)的，可以有效地確定泄漏位置，對(duì)于高溫、高壓、有毒等危險(xiǎn)測(cè)點(diǎn)可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，例如有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中透平軸封處的漏點(diǎn)檢測(cè)，而且可以通過設(shè)置多個(gè)紅外線發(fā)射器來實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)同時(shí)檢測(cè)，靈活性強(qiáng)、效率高，同時(shí)本實(shí)用新型還具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]I)本實(shí)用新型反映速度快，本實(shí)用新型利用紅外檢測(cè)，一般不超過25秒，而傳統(tǒng)的檢測(cè)方法從檢測(cè)開始到穩(wěn)定狀態(tài)需要較長(zhǎng)時(shí)間；
[0020]2)本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)非接觸檢測(cè)，相比于傳統(tǒng)接觸式檢測(cè)具有更高的安全性。對(duì)有毒工質(zhì)的泄漏檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；
[0021]3)本實(shí)用新型壽命長(zhǎng)，受環(huán)境影響不大，因?yàn)槭欠墙佑|式檢測(cè)，所以不存在磨損問題，也不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期暴露于大量有機(jī)工質(zhì)中而出現(xiàn)過載或者“設(shè)備中毒”等問題。
[0022]4)本實(shí)用新型靈活性強(qiáng)，可以根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需要，增加測(cè)點(diǎn)數(shù)量。
[0023]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型中的紅外線發(fā)射器為紅外傳感器，可根據(jù)檢測(cè)的具體工質(zhì)的性質(zhì)來具體選擇，靈敏性和準(zhǔn)確率高；并且同時(shí)還具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0024]I)本實(shí)用新型靈敏度高，可以有效查出系統(tǒng)工質(zhì)的微小泄漏；
[0025]2)本實(shí)用新型具有很高的測(cè)量精度，能顯示工質(zhì)泄漏量，并且易于操作。

【附圖說明】

[0026]圖1是有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]其中:1-顯示器，2-工作主機(jī)，3-紅外線設(shè)，4-紅外線發(fā)射器，5-紅外線檢測(cè)器，6-濾光片，7-采樣腔，8-抽氣泵，9-接線接口，10-氣體過濾器。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]參見圖1，本實(shí)用新型提供的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置由顯示器1，工作主機(jī)2和若干個(gè)紅外線設(shè)備3組成，其中紅外線設(shè)備3是核心設(shè)備，紅外線設(shè)備3的內(nèi)部一端為紅外線發(fā)射器4，另一端為紅外線檢測(cè)器5，紅外線發(fā)射器4和紅外線檢測(cè)器5之間設(shè)有濾光片6和采樣腔7，且濾光片6和采樣腔7沿紅外線發(fā)射器4的紅外線發(fā)射方向依次設(shè)置，采樣腔7的進(jìn)口上設(shè)有防止水汽、灰塵等進(jìn)入采樣腔影響檢測(cè)結(jié)果的氣體過濾器10，在采樣腔7的出氣口上安裝有用于將采樣腔內(nèi)被測(cè)氣體抽出的抽氣泵8，工作主機(jī)2用于處理信號(hào)并記錄測(cè)試結(jié)果，工作主機(jī)2上布置有接線接口 9，紅外線設(shè)備3通過接線接口 9與工作主機(jī)2相連，顯示器I與工作主機(jī)2相連。
[0030]其中，紅外線設(shè)備3的形狀為長(zhǎng)方體形，其長(zhǎng)度為125?135mm，寬度為25?30mm，高度為40?45mm。紅外線發(fā)射器4選用美國(guó)史迪文ICX寬帶紅外光源作為紅外線發(fā)射器光源，發(fā)射的紅外線波長(zhǎng)范圍為2?20 μπι，窄輻射角為30°。濾光片6為紅外濾光片。紅外線檢測(cè)器5為鉭酸鋰制成的熱釋電探測(cè)器，其工作溫度為-40?85°C，工作電壓為2.0?12.0Vo采樣腔7為圓筒狀，內(nèi)徑為2?4mm，側(cè)壁上開有進(jìn)口和出口，采樣腔采用鋁合金材料制作而成，采樣腔的內(nèi)壁涂覆有不吸收紅外光、不吸附冷媒、不與冷媒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)、并具有一定的電磁屏蔽性的涂層。
[0031 ] 由于有機(jī)郎肯循環(huán)可以利用多種不同的工質(zhì)，包括R123，R134a和R245fa等，對(duì)于不同被檢測(cè)工質(zhì)，應(yīng)選用不同的紅外線設(shè)備，事實(shí)上，對(duì)于不同有機(jī)工質(zhì)，除了紅外濾光片夕卜，紅外線設(shè)備其他部件均是一樣的。具體的，對(duì)于R123，應(yīng)選擇紅外光譜特征吸收帶中心波長(zhǎng)為8.33?8.53 μ m的紅外濾光片，對(duì)于R134a，應(yīng)選擇紅外光譜特征吸收帶中心波長(zhǎng)為10.17?10.37 μ m的紅外濾光片，對(duì)于R245fa，應(yīng)選擇紅外光譜特征吸收帶中心波長(zhǎng)為8.18?8.38 μ m的紅外濾光片。
[0032]另外，本實(shí)用新型所采用的紅外線設(shè)備可以為紅外傳感器，其量程為O?2000ppm，檢測(cè)精度小于等于±2% FS，年漂移為±2% FS，信號(hào)輸出線性誤差小于1% FS，采用的是零點(diǎn)校準(zhǔn)和滿量程校準(zhǔn)，其工作溫度在_10°C到50 °C，工作壓力為0.08Mpa到0.1lMPa,工作電壓為5.0VDC±5%，輸出信號(hào)有0_20mA線性、4_20mA線性和0-5V線性輸出幾種選擇。該紅外傳感器尺寸規(guī)格是13ImmX28mmX42mm(長(zhǎng)X寬X高)，其中的采樣腔為圓管狀，其內(nèi)徑為3mm。
[0033]本實(shí)用新型在具體使用時(shí):由紅外線發(fā)射器4發(fā)射一股包含全部紅外譜波長(zhǎng)的高強(qiáng)度能量束流，能量束流經(jīng)過濾光片6，將除了有機(jī)工質(zhì)能吸收的波長(zhǎng)外所有波長(zhǎng)全部過濾掉。當(dāng)沒有被檢測(cè)有機(jī)工質(zhì)進(jìn)入采樣腔7時(shí)，未被濾光片6過濾波長(zhǎng)段的能量束流直接照射到紅外檢測(cè)器5上，使紅外檢測(cè)器5溫度升高。當(dāng)有被檢測(cè)有機(jī)工質(zhì)泄漏時(shí)，有機(jī)工質(zhì)經(jīng)氣體過濾器10過濾后，通過進(jìn)氣口進(jìn)入采樣腔7中，由于紅外能被檢測(cè)工質(zhì)吸收，使得到達(dá)紅外檢測(cè)器5的能量減少，紅外檢測(cè)器5溫度相應(yīng)于沒有被檢測(cè)工質(zhì)進(jìn)入采樣腔7時(shí)降低，此時(shí)紅外線設(shè)備3輸出信號(hào)，信號(hào)傳遞至工作主機(jī)，再經(jīng)顯示器進(jìn)行報(bào)警顯示，以達(dá)到檢測(cè)有機(jī)工質(zhì)泄漏的目的。當(dāng)檢測(cè)完成之后，采樣腔7中的有機(jī)工質(zhì)通過抽氣泵8被排出，以免干擾后續(xù)檢測(cè)。
[0034]為了實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)檢測(cè)，在工作主機(jī)上有若干個(gè)接線接口 9，只需將帶有紅外線設(shè)備的信號(hào)線插入接線接口，就可以將紅外線設(shè)備納入檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)實(shí)時(shí)檢測(cè)的目的。一般將紅外線設(shè)備3布置在系統(tǒng)最有可能發(fā)生泄漏的地方，如汽輪機(jī)兩端軸封出口處，閥門附近等。為了保證紅外線設(shè)備3正常工作，紅外線設(shè)備3的布置不易過于靠近汽輪機(jī)兩端軸封出口處，以防止溫度超過紅外線設(shè)備的工作溫度，因此可將紅外線設(shè)備布置在汽輪機(jī)兩端軸封出口處0.1m左右的位置，而紅外線設(shè)備3的高靈敏度依然可以保證檢測(cè)效果。此外，根據(jù)不同類型有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)際情況，系統(tǒng)還可以增加測(cè)點(diǎn)。如果某處出現(xiàn)有機(jī)工質(zhì)泄漏，相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的紅外線設(shè)備3會(huì)將信號(hào)傳遞給工作主機(jī)2，并由工作主機(jī)2給紅外線設(shè)備提供電源，工作主機(jī)2再將信號(hào)傳遞給顯示器I，顯示器I會(huì)顯示信號(hào)來源，提示報(bào)警并顯示泄漏量，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多點(diǎn)檢測(cè)。
【權(quán)利要求】
1.一種有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:包括顯示器(1)、工作主機(jī)(2)和若干個(gè)紅外線設(shè)備(3)，工作主機(jī)(2)分別與顯示器(I)和紅外線設(shè)備(3)相連，其中紅外線設(shè)備(3)內(nèi)設(shè)有紅外線發(fā)射器(4)，在紅外線設(shè)備(3)內(nèi)沿紅外線發(fā)射器⑷的紅外線發(fā)射方向依次設(shè)有濾光片(6)、采樣腔(7)和紅外線檢測(cè)器(5)，采樣腔(7)上開設(shè)有進(jìn)口和出口，采樣腔(7)的進(jìn)口上設(shè)有氣體過濾器(10)，采樣腔(7)的出口上設(shè)有用于將采樣腔內(nèi)被測(cè)氣體抽出的抽氣泵(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的若干個(gè)紅外線設(shè)備(3)并聯(lián)在工作主機(jī)(2)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的工作主機(jī)(2)上設(shè)有接線接口(9)，紅外線設(shè)備(3)通過接線接口與工作主機(jī)(2)相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的紅外線發(fā)射器(4)發(fā)射的紅外線波長(zhǎng)范圍為2?20 μ m，窄輻射角為30°。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的濾光片(6)為紅外濾光片。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的紅外線檢測(cè)器(5)為鉭酸鋰制成的熱釋電探測(cè)器，其工作溫度為-40?85°C，工作電壓為2.0?12.0V。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的采樣腔(7)為圓筒狀，采用鋁合金材料制成，其側(cè)壁上開有進(jìn)口和出口，采樣腔(7)的內(nèi)徑為2?4mm。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的紅外線設(shè)備(3)的形狀為長(zhǎng)方體形，其長(zhǎng)度為125?135mm，寬度為25?30mm，高度為 40 ?45mm。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)工質(zhì)泄漏檢測(cè)裝置，其特征在于:所述的紅外線設(shè)備(3)為紅外線傳感器，其量程為O?2000ppm，檢測(cè)精度為-2%?2%FS，年漂移為-2%?2% FS，信號(hào)輸出線性誤差小于1% FS，工作溫度為-10?50°C，工作壓力為0.08?0.1 IMPa,工作電壓為4.75?5.25VDC。
【文檔編號(hào)】G01M3-38GK204301948SQ201420648271
【發(fā)明者】戴義平, 曹立彥, 夏家曦, 王江峰, 趙攀 [申請(qǐng)人]西安交通大學(xué)