阅读说明：本技术 一种锅炉管道内水温检测装置 (Water temperature detection device in boiler pipeline ) 是由 翟国强 李腾 管莹莹 杜筱兰 贾庆安 许睿 王玥 于 2020-12-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种锅炉管道内水温检测装置,属于锅炉管道水温检测领域,解决了现有技术管道检测较难、检测装置不耐用、检测装置需要与锅炉内水接触造成热量损失等问题；微型天线、绝热层、半导体温差发电片、低噪声放大器、无线通讯芯片、温度传感器、电源存储装置、数据存储装置、微处理器、定位芯片、导热层。本发明主要利用三种技术：一是利用激光熔覆技术为装置涂覆绝热涂层,有效阻隔外部热量入侵内部元器件；二是利用半导体温差发电片,有效利用锅炉管道的余热为装置提供电力,有效提高余热利用率；三是利用定位技术与无线通信技术,为锅炉管道的水温进行实时监测,通过微型天线及低噪声放大器为装置数据传输提供有效保证,便于建立温控管理系统。(The invention discloses a water temperature detection device in a boiler pipeline, belongs to the field of water temperature detection of boiler pipelines, and solves the problems that in the prior art, pipeline detection is difficult, the detection device is not durable, the detection device needs to be in contact with water in a boiler to cause heat loss and the like; the temperature-difference power generation device comprises a micro antenna, a heat insulation layer, a semiconductor temperature difference power generation sheet, a low-noise amplifier, a wireless communication chip, a temperature sensor, a power supply storage device, a data storage device, a microprocessor, a positioning chip and a heat conduction layer. The invention mainly utilizes three technologies: firstly, a laser cladding technology is utilized to coat a heat insulation coating on the device, so that external heat can be effectively prevented from invading internal components; secondly, the semiconductor thermoelectric power generation sheet is utilized, the waste heat of the boiler pipeline is effectively utilized to provide power for the device, and the waste heat utilization rate is effectively improved; and thirdly, a positioning technology and a wireless communication technology are utilized to monitor the water temperature of the boiler pipeline in real time, and a micro antenna and a low-noise amplifier are utilized to provide effective guarantee for data transmission of the device, so that a temperature control management system is convenient to establish.)

一种锅炉管道内水温检测装置

技术领域

本发明属于锅炉管道水温检测领域，特别涉及一种锅炉管道内水温检测装置。

背景技术

锅炉是特种设备，属于压力容器，是一种能量转换设备，向锅炉输入能量，锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。包括锅和炉两大部分。锅炉中产生的热水或蒸汽可直接为工业生产和人民生活提供所需热能，也可通过蒸汽动力装置转换为机械能，或再通过发电机将机械能转换为电能。锅炉的类型有多种，例如提供热水的锅炉称为热水锅炉，主要用于生活，工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉，常简称为锅炉，多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。

锅炉被广泛应用于生活和工业中，在锅炉使用过程中，对锅炉内管道的温度检测是十分必要的，目前对于锅炉内水温检测常用的为在进出水口设置水温检测装置但无法检测锅炉内管道中的水温，而锅炉管道较为狭窄，在内部安装传感器进行检测明显不合理。目前检索到与本发明最为接近的发明为申请号：201711261771.6；该发明可以检测管路管道内水温，但是锅炉内水温检测采取抽样检测，需要较为复杂的机构，同时不具备数据交互功能；在长时间使用后容易因为水垢等问题导致结果测温结果不够精确。

为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种锅炉管道内水温检测装置，解决了现有技术管道检测较难、检测装置不耐用、检测装置需要与锅炉内水接触造成热量损失等问题；微型天线、绝热层、半导体温差发电片、低噪声放大器、无线通讯芯片、温度传感器、电源存储装置、数据存储装置、微处理器、定位芯片、导热层。本发明主要利用三种技术：一是利用激光熔覆技术为装置涂覆绝热涂层，有效阻隔外部热量入侵内部元器件；二是利用半导体温差发电片，有效利用锅炉管道的余热为装置提供电力，有效提高余热利用率；三是利用定位技术与无线通信技术，为锅炉管道的水温进行实时监测，通过微型天线及低噪声放大器为装置数据传输提供有效保证，便于建立温控管理系统。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种锅炉管道内水温检测装置，解决了现有技术管道检测较难、检测装置不耐用、检测装置需要与锅炉内水接触造成热量损失等问题；微型天线、绝热层、半导体温差发电片、低噪声放大器、无线通讯芯片、温度传感器、电源存储装置、数据存储装置、微处理器、定位芯片、导热层。本发明主要利用三种技术：一是利用激光熔覆技术为装置涂覆绝热涂层，有效阻隔外部热量入侵内部元器件；二是利用半导体温差发电片，有效利用锅炉管道的余热为装置提供电力，有效提高余热利用率；三是利用定位技术与无线通信技术，为锅炉管道的水温进行实时监测，通过微型天线及低噪声放大器为装置数据传输提供有效保证，便于建立温控管理系统。

(二)技术方案

本发明通过如下技术方案实现：一种锅炉管道内水温检测装置，包括外侧数据处理部分和里侧测温部分；其特征在于：

外侧包括：微型天线、绝热层、半导体温差发电片、低噪声放大器、无线通讯芯片、电源存储装置、数据存储装置、微处理器、定位芯片；

里侧包括：绝热层、温度传感器、导热层。

进一步的，所述外侧的绝热层设有两个开口用以安装微型天线以及半导体温差发电片；微型天线(1)上表面装有石英玻璃片，阻隔水汽；所述外侧的半导体温差发电片连接电源存储装置；所述外侧的微型天线与低噪声放大器、无线通讯芯片相连接用以提供数据传输；所述外侧的定位芯片与低噪声放大器连接，用以建立定位信息；所述外侧的定位芯片连接至微处理器；所述外侧的微处理器与数据存储装置连接。

进一步的，所述里侧的外表面为绝热层用以隔绝高温；所述里侧的绝热层内侧装有六个温度传感器用以检测温度；所述里侧的温度传感器与微处理器相连用以传输温度数据；微处理器接收到温度数据后为温度数据打上定位信息的标签后存储至数据存储装置，同时通过无线通讯芯片传输数据至云端存储、实时更新；所述里侧的导热层用于以锅炉管道外面接触，导热层有高导热系数的金属制成。

进一步的，所述绝热层是绝热复合陶瓷材料。

进一步的，所述绝热复合陶瓷材料为二氧化锆与其他金属粉末复合后激光熔覆而成。

进一步的，所述二氧化锆与金属粉末的粒径在250-350目；激光熔覆工艺参数为：激光功率2000-2500W、扫描速度2-6mm/s、保护器流量500-1000L/h、送粉速度为20-120g/min。

进一步的，所述水温检测装置电力供应来自于半导体温差发电片，通过绝热层来隔离外部温度，利用内外温差产生电能，利用锅炉余热为装置提供电源。

进一步的，所述装置嵌套安装于锅炉管道外部，通过导热层提高测温精度；六个温度传感器减少测温误差，并通过计算导热层导热系数，对温度进行补偿，降低温度检测误差，其公式如下：

T＝T1+(Q/B)*((A/λ₁)+(C/λ₂))；

其中T为水温；T1为六个温度传感器检测的温度取平均；Q/B为导热速率与换热面积之比，此项为实验数据分析出的常数项；A为锅炉管道的壁厚；C为导热层的壁厚；λ₁为锅炉管道的导热系数；λ₂导热层的导热系数；通过公式计算得到水温。

(三)有益效果

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种锅炉管道内水温检测装置，解决了现有技术管道检测较难、检测装置不耐用、检测装置需要与锅炉内水接触造成热量损失等问题；微型天线、绝热层、半导体温差发电片、低噪声放大器、无线通讯芯片、温度传感器、电源存储装置、数据存储装置、微处理器、定位芯片、导热层。本发明主要利用三种技术：一是利用激光熔覆技术为装置涂覆绝热涂层，有效阻隔外部热量入侵内部元器件；二是利用半导体温差发电片，有效利用锅炉管道的余热为装置提供电力，有效提高余热利用率；三是利用定位技术与无线通信技术，为锅炉管道的水温进行实时监测，通过微型天线及低噪声放大器为装置数据传输提供有效保证，便于建立温控管理系统。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的实施例示意图；

图中：微型天线(1)、绝热层(2)、半导体温差发电片(3)、低噪声放大器(4)、无线通讯芯片(5)、绝热层(6)、温度传感器(7)、电源存储装置(8)、数据存储装置(9)、微处理器(10)、定位芯片(11)、导热层(12)；

具体实施方式

请参阅图1、图2，一种锅炉管道内水温检测装置，包括外侧数据处理部分和里侧测温部分；其特征在于：

外侧包括：微型天线、绝热层、半导体温差发电片、低噪声放大器、无线通讯芯片、电源存储装置、数据存储装置、微处理器、定位芯片；

里侧包括：绝热层、温度传感器、导热层。

其中，所述外侧的绝热层设有两个开口用以安装微型天线以及半导体温差发电片；微型天线(1)上表面装有石英玻璃片，阻隔水汽；所述外侧的半导体温差发电片连接电源存储装置；所述外侧的微型天线与低噪声放大器、无线通讯芯片相连接用以提供数据传输；所述外侧的定位芯片与低噪声放大器连接，用以建立定位信息；所述外侧的定位芯片连接至微处理器；所述外侧的微处理器与数据存储装置连接。

其中，所述里侧的外表面为绝热层用以隔绝高温；所述里侧的绝热层内侧装有六个温度传感器用以检测温度；所述里侧的温度传感器与微处理器相连用以传输温度数据；微处理器接收到温度数据后为温度数据打上定位信息的标签后存储至数据存储装置，同时通过无线通讯芯片传输数据至云端存储、实时更新；所述里侧的导热层用于以锅炉管道外面接触，导热层有高导热系数的金属制成。

其中，所述绝热层是绝热复合陶瓷材料。

其中，所述绝热复合陶瓷材料为二氧化锆与其他金属粉末复合后激光熔覆而成。

其中，所述二氧化锆与金属粉末的粒径在250-350目；激光熔覆工艺参数为：激光功率2000-2500W、扫描速度2-6mm/s、保护器流量500-1000L/h、送粉速度为20-120g/min。

其中，所述水温检测装置电力供应来自于半导体温差发电片，通过绝热层来隔离外部温度，利用内外温差产生电能，利用锅炉余热为装置提供电源。

其中，所述装置嵌套安装于锅炉管道外部，通过导热层提高测温精度；六个温度传感器减少测温误差，并通过计算导热层导热系数，对温度进行补偿，降低温度检测误差，其公式如下：

T＝T1+(Q/B)*((A/λ₁)+(C/λ₂))；

其中T为水温；T1为六个温度传感器检测的温度取平均；Q/B为导热速率与换热面积之比，此项为实验数据分析出的常数项；A为锅炉管道的壁厚；C为导热层的壁厚；λ₁为锅炉管道的导热系数；λ₂导热层的导热系数；通过公式计算得到水温。

工作原理：

如图1所示，本发明直接嵌套安装于锅炉管道外侧，通过导热层提高测温精度；水温检测装置电力供应来自于半导体温差发电片，通过绝热层来隔离外部温度，利用内外温差产生电能，利用锅炉余热为装置提供电源。六个温度传感器减少测温误差，并通过计算导热层导热系数，对温度进行补偿，降低温度检测误差，其公式如下：T＝T1+(Q/B)*((A/λ₁)+(C/λ₂))；

其中T为水温；T1为六个温度传感器检测的温度取平均；Q/B为导热速率与换热面积之比，此项为实验数据分析出的常数项；A为锅炉管道的壁厚；C为导热层的壁厚；λ₁为锅炉管道的导热系数；λ₂导热层的导热系数；通过公式计算得到准确的水温。通过补偿计算得到准确水温后通过微处理器接为温度数据打上定位信息的标签后存储至数据存储装置，同时通过无线通讯芯片传输数据至云端存储、实时更新。

本发明的控制方式是通过人工启动和关闭开关来控制，动力元件的接线图与电源的提供属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和接线布置。

本发明的控制方式是通过控制器来自动控制，控制器的控制电路通过本领域的技术人员简单编程即可实现，电源的提供也属于本领域的公知常识，并且本发明主要用来保护机械装置，所以本发明不再详细解释控制方式和电路连接

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。