锅炉热平衡实验台研究与设计

摘 要：本文以燃气锅炉为模拟锅炉，并加以改造，加装燃料量测量装置、给水流量测量装置、温度测量装置等，研制了一台能通过正平衡和反平衡确定锅炉效率的锅炉热平衡实验台。锅炉热平衡实验台已经应用热能与动力工程专业独立性综合实验，该装置提高专业教学质量，学生容易掌握锅炉原理、结构以及锅炉运行、维护、保养等方面知识，实验效果良好。

关键词：锅炉热平衡实验台；研究；设计

中图分类号：TK229 文献标识码：A

锅炉热平衡实验是判断锅炉设计和运行情况，提高锅炉经济性有效的途径，查明影响锅炉效率的主要因素，作为改进锅炉的依据。通过本课程的学习，使学生掌握电厂锅炉的基本结构、测试原理、锅炉调节和运行等方面的知识；掌握解决工程实际问题的计算技能和锅炉热平衡测试技术；为学生从事火力发电厂有关的运行、检修、安装工作奠定基础。

以燃气锅炉为模拟电厂锅炉，并加以改造，研制了一台能通过正平衡和反平衡确定锅炉效率的实验装置。锅炉热平衡实验台建成能够更好的为热能动力工程专业提供教学条件，使教师讲课对锅炉及其设备更加方便、灵活、透彻，学生更容易听得懂，更容易接受。

1 装置设计方案

1.1 设计原理

（3）散热损失q5的计算

燃气锅炉在额定负荷下运行时，可通过查阅相关图标得出散热损失q5的值。目前，一些设计较好的小型燃气锅炉，散热损失q5在额定工况下可以达到1%以下。

1.2 设计方案

（1）实验台柜体：实验台柜体材料：08AL，表面做防腐处理，配有脚轮，台体移动方便。规格：1500× 2350×600，实验台柜体形状详见图纸。

（2）实验台中安装流量计位置区段应设计规范、合理，以满足不同型式流量仪表更换、安装方便。

（3）水路连接的管路采用PPR管材，能承受的压力为1MPa。气路连接的管路采用钢骨架聚乙烯塑料复合管材，具有防爆特点。

（4）管路尤其是气路必须做水密性试验，无泄漏情况。

（5）实验台应具有当一个测量装置出现故障时不影响其他参数测量的功能。

（6）涡轮流量计：其特点是精确度较高（±0.5%），测量范围宽（6∶1～20∶1），重复性好，安装维修方便，便于远距离传送数据，抗干扰能力强，无零点漂移等。

涡轮流量计被测流体温度：-20℃～ 120℃，相对湿度：5%～95%，供电方式：+24VDC三线制（常标），型式：传感器采用轴流叶轮式。

（7）涡街流量计：其特点是精确度较高（±1%～±2%），测量范围宽（10∶1或20∶1），可靠性高，压损小，安装维护方便，输出为脉冲频率，无零点漂移等。

涡街流量计测量介质：燃气，螺纹连接，DN25，测量精度：1.5级，被测介质温度：-20℃～100℃，材质：不锈钢，电源：DC24V，防爆标志：EXdⅡBTC。

（8）压力变送器

压力变送器测量介质：燃气，测量精度：0.1级，防爆要求：普通型，测量范围：0.01MPa～1MPa，零点温度漂移：0.02%FS/℃（>100kPa），满度温度漂移：0.02%FS/℃（>100kPa），供电电压：12～36VDC。

（9）微差压变送器

微差压变送器测量介质：烟气，材质：316不锈钢，31/2LED数字显示器，供电电压：24VDC，精度：调校量程±0.2%，包括线性、变性和重复性综合误差。

（10）温度变送器

温度变送器分辨率：0.1℃，4位红色显示，材质：不锈钢，输出恒流信号（4～20Ma），抗干扰能力强，变送器可带就地LCD显示，信号转换器与温度传感器可以安装，也可以分开安装，方便用户使用。

（11）燃气锅炉

燃气锅炉数码恒温智能控制，保证出水温度恒定，进口高精度燃气比例阀，实现三段火力控制，强鼓密闭燃烧室结构，高纯度无氧铜水箱，不锈钢拉丝银色表面，流量：16L/min。微电脑智能化控制，对水路、气路、电路进行全程监控，不同工况时燃气量与空气量的合适配比，过量空气系数的控制，点火方式：全自动连续脉冲放电点火，适用水压：0.02MPa～0.8MPa，额定热负荷：36kW，额定电压：AC220，额定燃气压力：2800Pa。

（12）非接触式红外线测温仪红外线测温仪

测温范围：-22℃～110℃，显示：0.1℃，精度：±1℃，测温时间：1秒，测量距离：0.05m～0.5m。

2 锅炉热平衡实验台结构（图1）

3 使用效果

锅炉热平衡实验台已经应用热能与动力工程专业动力0641～动力0645班的独立性综合实验，使用效果良好。该实验台便于掌握锅炉正平衡和反平衡求效率的基本原理和方法，为学生将来从事此项工作打下良好的基础。

结语

该实验台适用于热动专业、建环专业本科教学。锅炉热平衡实验台针对大中专院校锅炉类课程的专业进行开发，改善教学环境，提高教学质量。本装置已获得国家发明专利（ZL201010291141.5），本装置为培养学生动手能力和工程应用型人才重要意义的需要，可以作为教学仪器推广，对校外培训，与其他院校交流，必将带来良好的社会效益。

参考文献

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