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空冷島溫度場監(jiān)控/空冷島溫度場監(jiān)測監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)
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空冷設(shè)備溫度場在線監(jiān)控系統(tǒng)
隨著我國用電需求大幅度增長的需要,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)大容量的機組。為了應(yīng)對北方嚴重缺水的局面,許多大機組都采用了直接空氣冷卻的凝汽器,我們通常簡稱為“空冷凝汽器”。空冷凝汽器的運行與濕冷塔的濕冷系統(tǒng)相比有很大的不同,在經(jīng)濟性、安全性方面都有特別的要求,并且對汽輪機的運行也造成很大的影響。因此,能夠?qū)χ苯涌绽湎到y(tǒng)進行大面積溫度場的在線監(jiān)測,能夠很好的分析空冷系統(tǒng)的特性以及對汽輪機的影響,是保證機組穩(wěn)定、經(jīng)濟、安全運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))——系利用機械通風(fēng)使汽輪機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)水泵以及充氮保護系統(tǒng)、循環(huán)水補充水系統(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)代替敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng),循環(huán)水采用除鹽水。
空冷機組容易出現(xiàn)的問題
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),在實際使用中,隨著環(huán)境的變化,都會有著一些的問題,大概歸結(jié)有如下幾點:
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
1、實現(xiàn)防凍預(yù)警
①空冷系統(tǒng)冬季防凍是空冷機組冬季運行的一個很重要的問題,空冷管束內(nèi)結(jié)冰,不但容易凍壞空冷翅片管,造成泄漏,更嚴重的是危及汽輪機的安全運行。
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,進入空冷系統(tǒng)蒸汽流量太小,散熱負荷太低,即使風(fēng)機全部停運采用自然通風(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不均勻,因此局部過冷就會造成管束局部結(jié)冰。
⑤利用空冷系統(tǒng)溫度場監(jiān)測裝置,通過監(jiān)測全空冷島的溫度場,幫助判斷空氣側(cè)流動的不均勻性,造成局部過冷的情況。
⑥通過監(jiān)測溫度場,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冷的情況。
⑦當環(huán)境空氣溫度低于0℃后,通過監(jiān)測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、過冷度等數(shù)據(jù),對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)測熱風(fēng)回流現(xiàn)象
①空冷島受自然風(fēng)影響流場容易發(fā)生混亂,經(jīng)空冷系統(tǒng)加熱過的空氣又回到空冷系統(tǒng)入口被空冷風(fēng)機重新吸入,發(fā)生熱風(fēng)回流現(xiàn)象。
②通過監(jiān)測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,并計算熱回流率。
③通過監(jiān)測空冷溫度場判斷熱回流現(xiàn)象發(fā)生時,在熱回流影響到汽輪機之前操作人員及時做出反應(yīng),進行預(yù)知性調(diào)節(jié),避免停機、停爐或甩負荷。
3、監(jiān)測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??绽湎到y(tǒng)夏季對積灰污染等影響非常敏感,通過溫度場監(jiān)測制定合理的高壓沖洗方案,評價沖洗效果,評價散熱器局部和整體潔凈程度。
4、優(yōu)化空冷運行
①空冷凝汽器和濕冷凝汽器一樣,也存在端差、空氣溫升等評價空冷凝汽器運行的小指標。但是由于測量的困難,當前不對空冷凝汽器端差進行考核,這是目前空冷系統(tǒng)運行管理的一個盲點,不利于節(jié)能。利用空冷溫度場監(jiān)測裝置,可以彌補這一缺陷。
②空冷系統(tǒng)龐大,空氣流動場和蒸汽側(cè)流量分配都容易造成不均勻,通過監(jiān)測空冷系統(tǒng)溫度場,為運行人員調(diào)節(jié)提供必要的依據(jù),可以在保證機組安全運行的前提下,大限度地降低背壓,提高真空,實現(xiàn)節(jié)能降耗,優(yōu)化空冷運行的目的。
公司簡介:多年來,我公司一直從事著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、遠程測控系統(tǒng)的研發(fā)生產(chǎn)銷售,公司始終堅持質(zhì)量,服務(wù)至上的企業(yè)宗旨,把質(zhì)量信譽和客戶滿意當作全體員工的精神追求。
公司主要產(chǎn)品:糧情測控系統(tǒng)、遠程溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)、空冷塔、空冷島溫度場在線監(jiān)測系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、檔案室恒溫恒濕監(jiān)控系統(tǒng)、水產(chǎn)養(yǎng)殖物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、煤堆煤層溫度測控系統(tǒng)等。
空冷島的散熱片溫度監(jiān)測由于測量組件的安裝、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程中,無線測溫初被確認為一種方案,但由于無線測溫的不穩(wěn)定性及供電時間受限(至多半年)的致命缺陷,該方案經(jīng)過眾多專家的論證被否定了。
針對這一難題,我公司積極探索,在有線和無線之間尋求一種*平衡,開發(fā)的溫度采集器,很好地解決了空冷島溫度場的監(jiān)視實施方案。
溫度采集器的測溫傳感器采用總線方式,傳感器不需要現(xiàn)場焊接,不破壞原有結(jié)構(gòu),集成在一條總線上,緊貼測量面,解決了安裝難題。每條傳感器總線集成1-64個溫度傳感器,總線采用防水、防腐設(shè)計,能抗強紫外線長期照射,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RS485總線傳輸給中繼器,或直接給軟件系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理。
空冷凝汽器溫度場在線監(jiān)測裝置是通過特制的測溫電纜在線測量每個空冷單元進、出口空氣溫度,通過前置器、總線電纜將溫度數(shù)據(jù)上傳至上位機,由各個空冷單元進、出口空氣實時溫度組成整個空冷單元機組的實時溫度場,通過上位機軟件對實時溫度場數(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)生并計算回流率的大小,節(jié)約運行成本,提高空冷運行的安全性和經(jīng)濟性。
1、空冷溫度場在線監(jiān)控系統(tǒng)方案、配置與性能
①、空冷島溫度場組網(wǎng)方案
空冷凝汽器溫度場在線監(jiān)測裝置是通過特制的測溫電纜在線測量每個空冷單元進、出口空氣溫度,通過前置器、總線電纜將溫度數(shù)據(jù)上傳至上位機,由各個空冷單元進、出口空氣實時溫度組成整個空冷單元機組的實時溫度場,通過上位機軟件對實時溫度場數(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)生并計算回流率的大小,節(jié)約運行成本,提高空冷運行的安全性和經(jīng)濟性。
在整個空冷溫度場在線監(jiān)控系統(tǒng)中,現(xiàn)場測點的布置是個關(guān)鍵性問題。我們既要考慮測點分布的覆蓋面,又要考慮測點分布的安全性,同時也要考慮施工的便利。測點覆蓋面不廣,無法檢測漏點,整個測溫系統(tǒng)的價值無從考慮;同一個側(cè)面逆流部分比較容易受凍,逆流部分測點的要相對集中。一根測溫電纜上測點太集中,一旦有故障,系統(tǒng)安全無法保障。測點分布不合理,施工也會帶來不便。
a、總則
考慮到逆流管束和順流管束的流動情況,主要在A型塔散熱器外側(cè)上、下布置溫度測點。溫度測點要有一定的密度,以保證容易結(jié)冰的區(qū)域能夠?qū)崿F(xiàn)安全準確的監(jiān)測目標。綜合其他廠發(fā)生過空冷管束結(jié)冰現(xiàn)象的事實和運行人員的反映,空冷管束結(jié)冰往往只發(fā)生在幾個管束上,所以監(jiān)測的溫度測點應(yīng)保證一定密度,并盡量覆蓋到所有管束。
b、系統(tǒng)的安裝及與軟件通訊
系統(tǒng)的安裝包括采集器、通訊線、電源線、主機、電源等。空冷島上需提供220V電源,經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成安全電源向采集器供電。主控計算機可以安放在電子間,所有溫度數(shù)據(jù)可以通過 RS485接口,MODBUS RTU的通訊方式送入到軟件中。監(jiān)測軟件能顯示并存儲數(shù)據(jù),顯示歷史趨勢,還能滿足許多用戶特定的需求。下圖為軟件界面:
②、設(shè)備技術(shù)參數(shù)
A. 總線傳感器電纜技術(shù)指標:
長度:可定制
溫度傳感器數(shù): 1-64個/根
溫度傳感器分布: 每個溫度傳感器平均分布于電纜上,總線長度可達150米左右.
通信接口: 內(nèi)部總線
通訊總線長度: 長可達100米
防護等級: IP67
工作溫度: -50~+100℃
B. 溫度采集器技術(shù)指標:
溫度測量范圍: -50~+100℃
濕度測量范圍: 0%~99%RH
溫 度 分辨率: 0.1℃
溫度測量精度: ±0.5℃
濕度測量精度: ±2%RH
通 信 接 口: RS-485(冗余)
工 作 電 壓: 9-36VDC
通 信 距 離: 1.2 km
功 率 消 耗: < 1W
工 作 溫 度: -40~85℃
工 作 濕 度: 35~85%(不結(jié)露)
防 護 等 級: 可達IP66
C. 保護箱技術(shù)指標:
外殼: 不銹鋼
防護等級: IP66
D.風(fēng)向、風(fēng)速傳感器
風(fēng)向測量范圍: 0-359.9º(*)
風(fēng)向分辨率: 0.1º
風(fēng)向測量精度: ±3 º
風(fēng)速測量范圍: 0-60m/s
風(fēng)速分辨率: 0.01m/s
風(fēng)速測量精度: ±(0.3+0.03V)m/s
2、實例分析
***熱電有限公司#2機組均安裝了空冷凝汽器溫度場在線監(jiān)測系統(tǒng)。參見附圖中抓取的#2機部分界面和現(xiàn)場安裝圖片,顯示界面數(shù)據(jù)反映了實際作用及效果。界面數(shù)據(jù)說明:
①環(huán)境溫度為0.72℃時,在逆流管束上部明顯出現(xiàn)了低溫,并且出現(xiàn)局部低于零度現(xiàn)象。由于環(huán)境溫度測點安裝的位置并不在空冷島上,因此環(huán)境測點溫度和實際空冷島的溫度有差別,環(huán)境溫度測點不能代表空冷島上的低溫度。知道了冷凝汽器的實時溫度,對設(shè)備的健康診斷和優(yōu)化運行提供了必要條件。
②在左側(cè)逆流段管束從下到上存在0.94℃、0.38℃、-0.06℃和2.0℃、0.19℃、0.06℃的局部翅片管低溫區(qū)域,如果環(huán)境溫度進一步降低,有凍結(jié)的危險。運行人員通過數(shù)據(jù)變化趨勢可提前采取積極的防凍措施。
③抽空氣管上的溫度為31.63℃,是逆流段抽空氣管道的總平均溫度,不能反映翅片管束局部換熱情況。在上部的順流管束區(qū)域,也出現(xiàn)了局部溫度降低較大的現(xiàn)象。運行人員通過實時數(shù)據(jù)可判斷積灰程度,適時沖洗,實現(xiàn)節(jié)能、節(jié)水。
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)備各項運行數(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,預(yù)防了積灰導(dǎo)致的散熱不均,排除了因清洗過頻造成的工作量大的問題,從而節(jié)約了勞動力和大量水資源。
3、對工作人員進行熱風(fēng)回流提醒,幫助工作人員進行預(yù)知性調(diào)節(jié),避免停機、停爐或甩負荷。
4、通過換熱管束頂端和低端的溫度對比和環(huán)境溫度,可以明確地判斷出,是否需要開啟軸流冷卻風(fēng)機,從而可以節(jié)約電資源。
和豐煤電公司#1機組
山西省大唐云岡熱電有限公司1#、#2機組
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