反平衡法燃煤工業鍋爐熱效率測試不確定度分析

溫芝香

(陜西省鍋爐壓力容器檢驗所 西安 710048)

反平衡法燃煤工業鍋爐熱效率測試不確定度分析

溫芝香

(陜西省鍋爐壓力容器檢驗所 西安 710048)

根據不確定度分析原理，構建反平衡法工業鍋爐熱效率快速檢測不確定度分析數學模型，并采用不確定度評定方法對某一燃煤鍋爐的熱效率測試結果進行分析評定。結果表明，影響反平衡法燃煤工業鍋爐熱效率測試結果不確定度的主要因素是燃料收到基低位發熱量Qnet,v,ar、過量空氣系數αpy和排煙溫度tpy，據此提出了降低測試過程中不確定度的有效措施。

工業鍋爐 反平衡 熱效率 不確定度分析

不確定度是測量結果不確定的程度，用以表征被測量值的分散性，不確定度評定可以定量的表征測試結果的精確度。目前，全國特種設備檢驗檢測機構已采用TSG G0003—2010快速檢測方法開展大量在用工業鍋爐熱工測試工作，但測試單位出具的測試報告中僅有測試數據和熱效率值，并未對測試結果的可信程度進行評定。因測試結果受測量參數的影響且影響程度不同，本文采用不確定度評定對燃煤鍋爐熱工測試結果進行分析，獲得不同參數對熱效率的影響。

1 不確定度分析原理

不確定度分析包括不確定度評定、合成標準不確定度和擴展不確定度[1-4]。

1.1 數學模型

假設被測量量y由n個量x1、x2……xn，通過函數關系來確定，即

1.2 不確定度分析

●1.2.1 不確定度評定

在重復性條件或復線性條件下，對x作n次獨立測量，則：

式中：x為樣本均值；s(xk)為樣本標準差；s()、u()為標準不確定度。

m組被測量Xi，每組n個觀測量xi1、xi2……xin，則：

若m組被測量分別計算出si，則

●1.2.2 合成標準不確定度和擴展不確定度

合成標準不確定度uc為：

式中：u(xi)為xi的標準不確定度；ci為靈敏系數。

擴展不確定度是由合成標準不確定度的倍數來表示測量不確定度，即

式（7）中k取2。

2 燃煤工業鍋爐不確定度分析

2.1 鍋爐各項熱損失計算

根據TSG G0003—2010[1]計算鍋爐各項熱損失。

●2.1.1 鍋爐排煙熱損失q2

式（8）中：m,n為計算系數，根據燃料種類選取；q4按式（11）計算。

由式（8）、式（11）可知，

●2.1.2 氣體未完全燃燒熱損失q3

●2.1.3 固體未完全燃燒熱損失q4

由式（11）知，

●2.1.4 散熱損失q5

由式（13）知，

●2.1.5 灰渣物理熱損失q6

式（15）中：(ct)lz層燃爐和固態排渣煤粉爐爐渣按600℃，流化床鍋爐爐渣按800℃選取。

由式（15）知，

2.2 鍋爐反平衡熱效率不確定度分析模型

●2.2.1 鍋爐反平衡法熱效率η

由式（9）、式（10）、式（12）、式（14）、式（16）知，

●2.2.2 不確定度uη計算

由式（8）、式（10）、式（11）、式（13）、式（15）、式（17）可得，

2.3 燃煤鍋爐實例計算分析

本文選取型號DHL20-1.25-AⅡ和SZL10-1.25-AⅡ的兩臺燃煤蒸汽鍋爐進行實例計算，每臺鍋爐的數據值不少于兩組。

●2.3.1 DHL20-1.25-AⅡ鍋爐測試結果和不確定度數據分析結果

表1 DHL20-1.25-AⅡ鍋爐熱效率測試數據

表2 DHL20-1.25-AⅡ鍋爐不確定度計算結果

合成標準不確定度：uη=5.72×10-1

擴展不確定度：u=k·uη=1.14

●2.3.2 SZL10-1.25-AⅡ鍋爐測試結果和不確定度數據分析結果

表3 SZL10-1.25-AⅡ鍋爐熱效率測試數據

表4 SZL10-1.25-AⅡ鍋爐不確定度計算結果

合成標準不確定度：uη=1.78×10-1

擴展不確定度：u=k·uη=0.362.4 結果分析

采用反平衡法測試燃煤工業鍋爐熱效率，根據表2和表4計算結果得出影響測試結果不確定度的主要參數是燃料收到基低位發熱量、過量空氣系數和排煙溫度，其他參數對測試結果影響的數量級較小，可忽略。因此，為提高燃煤鍋爐熱效率測試值的準確度，主要應提高燃料收到基低位發熱量的化驗數值、過量空氣系數和排煙溫度測試數值的準確度。

3 結論

采用不確定度分析方法對燃煤鍋爐的不確定度影響因素進行分析。通過研究獲得了影響燃煤鍋爐熱效率測試結果的不確定度因素主要有：燃料收到基低位發熱量、過量空氣系數和排煙溫度。在實際測試過程中在實際測試中，燃料收到基低位發熱量是通過采集的煤樣在試驗室化驗而得，過量空氣系數和排煙溫度是通過煙氣分析儀測試所得。要提高測試結果的準確度：1）提高煙氣分析儀的測量精度；2）煤樣選取要有代表性、密封保存、化驗儀器精度要高。

[1] 張勇勝，馬曉斌，劉永剛．鍋爐熱效率測試的不確定度分析[J]．熱力發電，2008，（1）：31-35.

[2] 宋大勇，代玲，冷杰．鍋爐性能試驗測量不確定度分析[J]．東北電力技術，2007，（2）：30-326.

[3] 王曉橋，溫芝香．正平衡法燃油氣鍋爐熱效率測試不確定度分析[J]．節能，2013，（3）：22-23.

[4] 任海鋒，閻維平，吳威．不確定度原理在鍋爐熱效率測試中的應用[J]．熱力發電，2013，（3）：8-10.

Uncertainty Analysis on Anti-Balancing Thermal Efficiency Test for Coal Industrial Boiler

Wen Zhixiang
(Shaanxi Institute of Boiler and Pressure Vessel Inspection Xi'an 710048)

According to the uncertainty analysis principle, this paper constructs uncertainty analysis mathematical model for anti-balancing industrial boiler thermal efficiency fast detection, and evaluates the thermal efficiency test result for one boiler using the uncertainty evaluation method. The result shows that the major factors affected anti-balancing method industrial boiler thermal efficiency test result is Qnet,v,ar, αpy, tpy. According to which, this paper puts forward the test process to reduce the uncertainty of effective measures.

Industrial boiler Anti-balancing Thermal efficiency Uncertainty analysis

X924

B

1673-257X(2017)05-0035-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.05.008

溫芝香(1983～)，女，碩士，高級工程師，從事承壓類特種設備檢驗和科研工作。

溫芝香，E-mail: 153809689@qq.com。

2016-05-23）