反平衡法燃煤工业锅炉热效率测试不确定度分析

温芝香

(陕西省锅炉压力容器检验所 西安 710048)

反平衡法燃煤工业锅炉热效率测试不确定度分析

温芝香

(陕西省锅炉压力容器检验所 西安 710048)

根据不确定度分析原理，构建反平衡法工业锅炉热效率快速检测不确定度分析数学模型，并采用不确定度评定方法对某一燃煤锅炉的热效率测试结果进行分析评定。结果表明，影响反平衡法燃煤工业锅炉热效率测试结果不确定度的主要因素是燃料收到基低位发热量Qnet,v,ar、过量空气系数αpy和排烟温度tpy，据此提出了降低测试过程中不确定度的有效措施。

工业锅炉 反平衡 热效率 不确定度分析

不确定度是测量结果不确定的程度，用以表征被测量值的分散性，不确定度评定可以定量的表征测试结果的精确度。目前，全国特种设备检验检测机构已采用TSG G0003—2010快速检测方法开展大量在用工业锅炉热工测试工作，但测试单位出具的测试报告中仅有测试数据和热效率值，并未对测试结果的可信程度进行评定。因测试结果受测量参数的影响且影响程度不同，本文采用不确定度评定对燃煤锅炉热工测试结果进行分析，获得不同参数对热效率的影响。

1 不确定度分析原理

不确定度分析包括不确定度评定、合成标准不确定度和扩展不确定度[1-4]。

1.1 数学模型

假设被测量量y由n个量x1、x2……xn，通过函数关系来确定，即

1.2 不确定度分析

●1.2.1 不确定度评定

在重复性条件或复线性条件下，对x作n次独立测量，则：

式中：x为样本均值；s(xk)为样本标准差；s()、u()为标准不确定度。

m组被测量Xi，每组n个观测量xi1、xi2……xin，则：

若m组被测量分别计算出si，则

●1.2.2 合成标准不确定度和扩展不确定度

合成标准不确定度uc为：

式中：u(xi)为xi的标准不确定度；ci为灵敏系数。

扩展不确定度是由合成标准不确定度的倍数来表示测量不确定度，即

式（7）中k取2。

2 燃煤工业锅炉不确定度分析

2.1 锅炉各项热损失计算

根据TSG G0003—2010[1]计算锅炉各项热损失。

●2.1.1 锅炉排烟热损失q2

式（8）中：m,n为计算系数，根据燃料种类选取；q4按式（11）计算。

由式（8）、式（11）可知，

●2.1.2 气体未完全燃烧热损失q3

●2.1.3 固体未完全燃烧热损失q4

由式（11）知，

●2.1.4 散热损失q5

由式（13）知，

●2.1.5 灰渣物理热损失q6

式（15）中：(ct)lz层燃炉和固态排渣煤粉炉炉渣按600℃，流化床锅炉炉渣按800℃选取。

由式（15）知，

2.2 锅炉反平衡热效率不确定度分析模型

●2.2.1 锅炉反平衡法热效率η

由式（9）、式（10）、式（12）、式（14）、式（16）知，

●2.2.2 不确定度uη计算

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

2.3 燃煤锅炉实例计算分析

本文选取型号DHL20-1.25-AⅡ和SZL10-1.25-AⅡ的两台燃煤蒸汽锅炉进行实例计算，每台锅炉的数据值不少于两组。

●2.3.1 DHL20-1.25-AⅡ锅炉测试结果和不确定度数据分析结果

表1 DHL20-1.25-AⅡ锅炉热效率测试数据

表2 DHL20-1.25-AⅡ锅炉不确定度计算结果

合成标准不确定度：uη=5.72×10-1

扩展不确定度：u=k·uη=1.14

●2.3.2 SZL10-1.25-AⅡ锅炉测试结果和不确定度数据分析结果

表3 SZL10-1.25-AⅡ锅炉热效率测试数据

表4 SZL10-1.25-AⅡ锅炉不确定度计算结果

合成标准不确定度：uη=1.78×10-1

扩展不确定度：u=k·uη=0.362.4 结果分析

采用反平衡法测试燃煤工业锅炉热效率，根据表2和表4计算结果得出影响测试结果不确定度的主要参数是燃料收到基低位发热量、过量空气系数和排烟温度，其他参数对测试结果影响的数量级较小，可忽略。因此，为提高燃煤锅炉热效率测试值的准确度，主要应提高燃料收到基低位发热量的化验数值、过量空气系数和排烟温度测试数值的准确度。

3 结论

采用不确定度分析方法对燃煤锅炉的不确定度影响因素进行分析。通过研究获得了影响燃煤锅炉热效率测试结果的不确定度因素主要有：燃料收到基低位发热量、过量空气系数和排烟温度。在实际测试过程中在实际测试中，燃料收到基低位发热量是通过采集的煤样在试验室化验而得，过量空气系数和排烟温度是通过烟气分析仪测试所得。要提高测试结果的准确度：1）提高烟气分析仪的测量精度；2）煤样选取要有代表性、密封保存、化验仪器精度要高。

[1] 张勇胜，马晓斌，刘永刚．锅炉热效率测试的不确定度分析[J]．热力发电，2008，（1）：31-35.

[2] 宋大勇，代玲，冷杰．锅炉性能试验测量不确定度分析[J]．东北电力技术，2007，（2）：30-326.

[3] 王晓桥，温芝香．正平衡法燃油气锅炉热效率测试不确定度分析[J]．节能，2013，（3）：22-23.

[4] 任海锋，阎维平，吴威．不确定度原理在锅炉热效率测试中的应用[J]．热力发电，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

温芝香(1983～)，女，硕士，高级工程师，从事承压类特种设备检验和科研工作。

温芝香，E-mail: 153809689@qq.com。

2016-05-23）