空冷島凝氣器管束熱像儀在線監(jiān)測(cè)

一、項(xiàng)目背景

隨著我國(guó)用電需求大幅度增長(zhǎng)的需要，近年建設(shè)了許多大型火力發(fā)電廠，并且采用了高參數(shù)大容量的機(jī)組。為了應(yīng)對(duì)北方嚴(yán)重缺水的局面，許多大機(jī)組都采用了直接空氣冷卻的凝汽器，我們通常簡(jiǎn)稱為“空冷凝汽器”。空冷凝汽器的運(yùn)行與濕冷塔的濕冷系統(tǒng)相比有很大的不同，在經(jīng)濟(jì)性、安全性方面都有特別的要求，并且對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行也造成很大的影響。因此，能夠?qū)χ苯涌绽湎到y(tǒng)進(jìn)行大面積溫度場(chǎng)的在線監(jiān)測(cè)，能夠很好的分析空冷系統(tǒng)的特性以及對(duì)汽輪機(jī)的影響，是保證機(jī)組穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全運(yùn)行的有效的輔助手段。

空冷系統(tǒng)分類

直接空冷系統(tǒng)（系統(tǒng)亦稱為ACC系統(tǒng)）和間接空冷系統(tǒng)。間接空冷系統(tǒng)指混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)（海勒式間接空冷系統(tǒng)）和具有表面式凝汽器間接空冷系統(tǒng)（哈蒙式間接空冷系統(tǒng)）及其它。

1、直接空冷系統(tǒng)（系統(tǒng)亦稱為ACC系統(tǒng)）——系利用機(jī)械通風(fēng)使汽輪機(jī)排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝結(jié)，一般由大管徑排汽管道、空冷凝汽器、軸流冷卻風(fēng)機(jī)和凝結(jié)水泵等組成；

2、帶表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)——亦稱哈蒙系統(tǒng)，由表面式凝汽器、空冷散熱器、循環(huán)水泵以及充氮保護(hù)系統(tǒng)、循環(huán)水補(bǔ)充水系統(tǒng)、散熱器清洗等系統(tǒng)與空冷塔構(gòu)成。該系統(tǒng)與常規(guī)的濕冷系統(tǒng)基本相仿，不同之處是用空冷塔代替濕冷塔，用密閉式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)代替敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，循環(huán)水采用除鹽水

空冷機(jī)組容易出現(xiàn)的問(wèn)題

不論是直接空冷系統(tǒng)（系統(tǒng)亦稱為ACC系統(tǒng)）還是間接空冷系統(tǒng)，在實(shí)際使用中，隨著環(huán)境的變化，都會(huì)有著一些的問(wèn)題，大概歸結(jié)有如下幾點(diǎn)：

1 、空冷凝汽器的防凍

2 、大風(fēng)影響

3 、熱風(fēng)再回流

4 、空冷凝汽器表面積灰

二、空冷設(shè)備溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的作用

1、實(shí)現(xiàn)防凍預(yù)警

①空冷系統(tǒng)冬季防凍是空冷機(jī)組冬季運(yùn)行的一個(gè)很重要的問(wèn)題，空冷管束內(nèi)結(jié)冰，不但容易凍壞空冷翅片管，造成泄漏，更嚴(yán)重的是危及汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

②空冷系統(tǒng)容易產(chǎn)生結(jié)冰的部位是順流換熱管束的下部和逆流換熱管束的上部。特別是三排管繞片管束，更容易出現(xiàn)凍結(jié)現(xiàn)象。

③造成空冷散熱器結(jié)冰的主要原因是，進(jìn)入空冷系統(tǒng)蒸汽流量太小，散熱負(fù)荷太低，即使風(fēng)機(jī)全部停運(yùn)采用自然通風(fēng)的方式，也不能避免局部出現(xiàn)低溫。

④造成空冷散熱器結(jié)冰的另一個(gè)原因是，自然通風(fēng)的方式下，很容易造成空冷島空氣的流動(dòng)不均勻，因此局部過(guò)冷就會(huì)造成管束局部結(jié)冰。

⑤利用空冷系統(tǒng)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)監(jiān)測(cè)全空冷島的溫度場(chǎng)，幫助判斷空氣側(cè)流動(dòng)的不均勻性，造成局部過(guò)冷的情況。

⑥通過(guò)監(jiān)測(cè)溫度場(chǎng)，幫助判斷蒸汽側(cè)在小流量情況下流量分配不均造成局部過(guò)冷的情況。

⑦當(dāng)環(huán)境空氣溫度低于0℃后，通過(guò)監(jiān)測(cè)散熱管束出口空氣溫度，間接判斷管束內(nèi)部的散熱狀態(tài)，可以達(dá)到幫助判斷管束內(nèi)是否結(jié)冰的可能性。

⑧結(jié)合背壓、凝結(jié)水溫度、過(guò)冷度等數(shù)據(jù)，對(duì)散熱器管束出口熱空氣的低溫度作出規(guī)定，并與凝結(jié)水溫度作關(guān)聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)空冷系統(tǒng)防凍預(yù)警，在空冷管束凍結(jié)前采取相應(yīng)的防凍措施。

2、監(jiān)測(cè)熱風(fēng)回流現(xiàn)象

①空冷島受自然風(fēng)影響流場(chǎng)容易發(fā)生混亂，經(jīng)空冷系統(tǒng)加熱過(guò)的空氣又回到空冷系統(tǒng)入口被空冷風(fēng)機(jī)重新吸入，發(fā)生熱風(fēng)回流現(xiàn)象。

②通過(guò)監(jiān)測(cè)空冷散熱器入口空氣溫度，可以幫助判斷發(fā)生熱回流的程度，并計(jì)算熱回流率。

③通過(guò)監(jiān)測(cè)空冷溫度場(chǎng)判斷熱回流現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，在熱回流影響到汽輪機(jī)之前操作人員及時(shí)做出反應(yīng)，進(jìn)行預(yù)知性調(diào)節(jié)，避免停機(jī)、停爐或甩負(fù)荷。

• 監(jiān)測(cè)空冷散熱管束積灰污染情況，指導(dǎo)清洗操作

空冷散熱器容易積灰，影響換熱效果。空冷系統(tǒng)夏季對(duì)積灰污染等影響非常敏感，通過(guò)溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)制定合理的高壓沖洗方案，評(píng)價(jià)沖洗效果，評(píng)價(jià)散熱器局部和整體潔凈程度。

4、優(yōu)化空冷運(yùn)行

①空冷凝汽器和濕冷凝汽器一樣，也存在端差、空氣溫升等評(píng)價(jià)空冷凝汽器運(yùn)行的小指標(biāo)。但是由于測(cè)量的困難，當(dāng)前不對(duì)空冷凝汽器端差進(jìn)行考核，這是目前空冷系統(tǒng)運(yùn)行管理的一個(gè)盲點(diǎn)，不利于節(jié)能。利用空冷溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，可以彌補(bǔ)這一缺陷。

②空冷系統(tǒng)龐大，空氣流動(dòng)場(chǎng)和蒸汽側(cè)流量分配都容易造成不均勻，通過(guò)監(jiān)測(cè)空冷系統(tǒng)溫度場(chǎng)，為運(yùn)行人員調(diào)節(jié)提供必要的依據(jù)，可以在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，大限度地降低背壓，提高真空，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，優(yōu)化空冷運(yùn)行的目的。

四、空冷溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

空冷島的散熱片溫度監(jiān)測(cè)由于測(cè)量組件的安裝、供電、網(wǎng)絡(luò)通信連接等難題一直困擾著眾多電廠和空冷島生產(chǎn)廠家。在尋求解決方案的過(guò)程中，無(wú)線測(cè)溫初被確認(rèn)為一種方案，但由于無(wú)線測(cè)溫的不穩(wěn)定性及供電時(shí)間受限（至多半年）的致命缺陷，該方案經(jīng)過(guò)眾多專家的論證被否定了。

針對(duì)這一難題，我公司積極探索，在有線和無(wú)線之間尋求一種*平衡，開(kāi)發(fā)的溫度采集器，很好地解決了空冷島溫度場(chǎng)的監(jiān)視實(shí)施方案。

溫度采集器的測(cè)溫傳感器采用總線方式，傳感器不需要現(xiàn)場(chǎng)焊接，不破壞原有結(jié)構(gòu)，集成在一條總線上，緊貼測(cè)量面，解決了安裝難題。每條傳感器總線集成1-64個(gè)溫度傳感器，總線采用防水、防腐設(shè)計(jì)，能抗強(qiáng)紫外線長(zhǎng)期照射，安裝使用方便。溫度采集器供電采用24VDC總線供電方式，通信接口采用RS485總線。溫度采集器把采集到的溫度數(shù)據(jù)可以通過(guò)RS485總線傳輸給中繼器，或直接給軟件系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

空冷凝汽器溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)裝置是通過(guò)特制的測(cè)溫電纜在線測(cè)量每個(gè)空冷單元進(jìn)、出口空氣溫度，通過(guò)前置器、總線電纜將溫度數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，由各個(gè)空冷單元進(jìn)、出口空氣實(shí)時(shí)溫度組成整個(gè)空冷單元機(jī)組的實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)，通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析、處理，預(yù)防空冷散熱器被凍，優(yōu)化空冷機(jī)組背壓調(diào)節(jié)，判斷空冷散熱器積灰污染程度，提前預(yù)知熱風(fēng)回流的發(fā)生并計(jì)算回流率的大小，節(jié)約運(yùn)行成本，提高空冷運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1、空冷溫度場(chǎng)在線監(jiān)控系統(tǒng)方案、配置與性能

空冷凝汽器溫度場(chǎng)熱像儀在線監(jiān)測(cè)裝置是通過(guò)特制的測(cè)溫電纜在線測(cè)量每個(gè)空冷單元進(jìn)、出口空氣溫度，通過(guò)前置器、總線電纜將溫度數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)，由各個(gè)空冷單元進(jìn)、出口空氣實(shí)時(shí)溫度組成整個(gè)空冷單元機(jī)組的實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)，通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)實(shí)時(shí)溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析、處理，預(yù)防空冷散熱器被凍，優(yōu)化空冷機(jī)組背壓調(diào)節(jié)，判斷空冷散熱器積灰污染程度，提前預(yù)知熱風(fēng)回流的發(fā)生并計(jì)算回流率的大小，節(jié)約運(yùn)行成本，提高空冷運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

在整個(gè)空冷溫度場(chǎng)紅外熱像儀在線監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)的布置是個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題。我們既要考慮測(cè)點(diǎn)分布的覆蓋面，又要考慮測(cè)點(diǎn)分布的安全性，同時(shí)也要考慮施工的便利。測(cè)點(diǎn)覆蓋面不廣，無(wú)法檢測(cè)漏點(diǎn)，整個(gè)測(cè)溫系統(tǒng)的價(jià)值無(wú)從考慮；同一個(gè)側(cè)面逆流部分比較容易受凍，逆流部分測(cè)點(diǎn)的要相對(duì)集中。一根測(cè)溫電纜上測(cè)點(diǎn)太集中，一旦有故障，系統(tǒng)安全無(wú)法保障。測(cè)點(diǎn)分布不合理，施工也會(huì)帶來(lái)不便。

使用空冷島溫度場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)后的效果

1、能夠讓工作人員更直觀的以數(shù)據(jù)方式，了解空冷設(shè)備各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，以及空冷設(shè)備周圍自然環(huán)境數(shù)據(jù)。

2、通過(guò)溫度數(shù)據(jù)變化，有效的降低了換熱管束凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防了積灰導(dǎo)致的散熱不均，排除了因清洗過(guò)頻造成的工作量大的問(wèn)題，從而節(jié)約了勞動(dòng)力和大量水資源。

3、對(duì)工作人員進(jìn)行熱風(fēng)回流提醒，幫助工作人員進(jìn)行預(yù)知性調(diào)節(jié)，避免停機(jī)、停爐或甩負(fù)荷。