反平衡法燃煤工業(yè)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(yàn)所 西安 710048)

反平衡法燃煤工業(yè)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(yàn)所 西安 710048)

根據(jù)不確定度分析原理，構(gòu)建反平衡法工業(yè)鍋爐熱效率快速檢測不確定度分析數(shù)學(xué)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(jié)果進(jìn)行分析評定。結(jié)果表明，影響反平衡法燃煤工業(yè)鍋爐熱效率測試結(jié)果不確定度的主要因素是燃料收到基低位發(fā)熱量Qnet,v,ar、過量空氣系數(shù)αpy和排煙溫度tpy，據(jù)此提出了降低測試過程中不確定度的有效措施。

工業(yè)鍋爐 反平衡 熱效率 不確定度分析

不確定度是測量結(jié)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(jié)果的精確度。目前，全國特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)已采用TSG G0003—2010快速檢測方法開展大量在用工業(yè)鍋爐熱工測試工作，但測試單位出具的測試報(bào)告中僅有測試數(shù)據(jù)和熱效率值，并未對測試結(jié)果的可信程度進(jìn)行評定。因測試結(jié)果受測量參數(shù)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(jié)果進(jìn)行分析，獲得不同參數(shù)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(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度[1-4]。

1.1 數(shù)學(xué)模型

假設(shè)被測量量y由n個(gè)量x1、x2……xn，通過函數(shù)關(guān)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(fù)性條件或復(fù)線性條件下，對x作n次獨(dú)立測量，則：

式中：x為樣本均值；s(xk)為樣本標(biāo)準(zhǔn)差；s()、u()為標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

m組被測量Xi，每組n個(gè)觀測量xi1、xi2……xin，則：

若m組被測量分別計(jì)算出si，則

●1.2.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc為：

式中：u(xi)為xi的標(biāo)準(zhǔn)不確定度；ci為靈敏系數(shù)。

擴(kuò)展不確定度是由合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的倍數(shù)來表示測量不確定度，即

式（7）中k取2。

2 燃煤工業(yè)鍋爐不確定度分析

2.1 鍋爐各項(xiàng)熱損失計(jì)算

根據(jù)TSG G0003—2010[1]計(jì)算鍋爐各項(xiàng)熱損失。

●2.1.1 鍋爐排煙熱損失q2

式（8）中：m,n為計(jì)算系數(shù)，根據(jù)燃料種類選??；q4按式（11）計(jì)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(tài)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(jì)算

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

2.3 燃煤鍋爐實(shí)例計(jì)算分析

本文選取型號DHL20-1.25-AⅡ和SZL10-1.25-AⅡ的兩臺(tái)燃煤蒸汽鍋爐進(jìn)行實(shí)例計(jì)算，每臺(tái)鍋爐的數(shù)據(jù)值不少于兩組。

●2.3.1 DHL20-1.25-AⅡ鍋爐測試結(jié)果和不確定度數(shù)據(jù)分析結(jié)果

表1 DHL20-1.25-AⅡ鍋爐熱效率測試數(shù)據(jù)

表2 DHL20-1.25-AⅡ鍋爐不確定度計(jì)算結(jié)果

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：uη=5.72×10-1

擴(kuò)展不確定度：u=k·uη=1.14

●2.3.2 SZL10-1.25-AⅡ鍋爐測試結(jié)果和不確定度數(shù)據(jù)分析結(jié)果

表3 SZL10-1.25-AⅡ鍋爐熱效率測試數(shù)據(jù)

表4 SZL10-1.25-AⅡ鍋爐不確定度計(jì)算結(jié)果

合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：uη=1.78×10-1

擴(kuò)展不確定度：u=k·uη=0.362.4 結(jié)果分析

采用反平衡法測試燃煤工業(yè)鍋爐熱效率，根據(jù)表2和表4計(jì)算結(jié)果得出影響測試結(jié)果不確定度的主要參數(shù)是燃料收到基低位發(fā)熱量、過量空氣系數(shù)和排煙溫度，其他參數(shù)對測試結(jié)果影響的數(shù)量級較小，可忽略。因此，為提高燃煤鍋爐熱效率測試值的準(zhǔn)確度，主要應(yīng)提高燃料收到基低位發(fā)熱量的化驗(yàn)數(shù)值、過量空氣系數(shù)和排煙溫度測試數(shù)值的準(zhǔn)確度。

3 結(jié)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(jìn)行分析。通過研究獲得了影響燃煤鍋爐熱效率測試結(jié)果的不確定度因素主要有：燃料收到基低位發(fā)熱量、過量空氣系數(shù)和排煙溫度。在實(shí)際測試過程中在實(shí)際測試中，燃料收到基低位發(fā)熱量是通過采集的煤樣在試驗(yàn)室化驗(yàn)而得，過量空氣系數(shù)和排煙溫度是通過煙氣分析儀測試所得。要提高測試結(jié)果的準(zhǔn)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(yàn)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(fā)電，2008，（1）：31-35.

[2] 宋大勇，代玲，冷杰．鍋爐性能試驗(yàn)測量不確定度分析[J]．東北電力技術(shù)，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(jié)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(yīng)用[J]．熱力發(fā)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(shè)備檢驗(yàn)和科研工作。

溫芝香，E-mail: 153809689@qq.com。

2016-05-23）