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凝汽器胶球清洗自动检测装置的研究与改造

作者：郑维平 孙 文 赵庆元 刘艳丽 李忠诚 来源：《现代商贸工业》2010年第04期

摘 要:针对凝汽器结垢进行胶球清洗过程中容易丢球毁球而导致胶球数量不足问题,研制出一种能够自动检测胶球数量的自动监测装置,它采用对照式光纤传感器检测胶球。首先,将国外的单组测点改为多组测点,这样就大大的提高了检测的精确度。其次,原来是多循环采样,然后再进行繁琐的计算以找出一个平均值,现将这一过程改为单循环操作,既节省了不必要的大量复杂计算,也使得检测结果一目了然。多次试验结果表明,此装置具有非常好的实时性和精确度。该装置的成功研制填补了国内空白。

关键词:凝汽器;胶球清洗自动监测装置;多组测点;单循环操作 中图分类号:TB 文献标识码:A

文章编号:1672-3198(2010)04-0311- 1 引言

在火力发电厂发电机组正常运行过程中,由于水质及温度等原因凝汽器管内壁会结出不同程度的污垢影响凝汽器换热,造成机组真空降低,增加发电煤耗。目前,大多数电厂对凝汽器的结垢主要是采用周期性胶球清洗的办法进行处理,即胶球清洗。凝汽器胶周期性球清洗装置是由收球网、胶球输送泵、装球室、控制器、胶球及阀门管路等部件组成的(如图1所示)。它借助高压水流的作用将大于凝汽器冷却管内径的清洁胶球挤过冷却水管,对冷却水管进行反复擦洗,清洗凝汽器冷却水管内污垢并带出杂质。从而可以实现保证凝汽器管内壁清洁,延长冷却管使用寿命、保证汽轮机真空、提高发电厂经济效益、保障机组安全运行等目的。而胶球清洗系统清洁效果能否达到最佳,依赖于胶球个数是否足量。总是存在这样那样的原因导致清洗过程中胶球的堵塞,出现丢球现象,这都直接影响了清洗程度及换热效果。目前,国内电厂中大都采用定期人工检查的方法判断是否需要加球或换球,费时费力,使得运行人员劳动强度增加带来诸多不便。因此,为提高电厂的经济效益以及自动化水平,急需开发回收胶球自动监测系统。 针对胶球清洗系统胶球回收率低、回收胶球数量检测困难等问题,国外已经有研究机构对此进行了研究。2003年,德国Taprogge公司研发了利用光纤传感器对胶球进行计数的胶球回收自动监测器,并开发了利用水流速度的变化检测管道内部清洗程度的胶球清洗效果监测器。2005年,日本Hitachi公司对原先的胶球清洗系统进行了一系列的内部机械改造,研制出的新型胶球清洗系统,胶球回收率虽然基本上达到了100%,但其存在的问题是自动检测胶球的数量精度不高,只能做为参考值。且两家公司的产品在我国都是按照整套胶球清洗系统售卖,购价昂贵。此

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课题目的在于开发一种无需更换原胶球清洗系统,可以直接附加在原设备上的胶球回收自动监测系统,如图1所示,它可以自动地监测回收胶球的数量,这样运行人员 图1 监测系统安装位置示意图

就可以根据检测结果适时地添加或更换胶球,保证胶球的数量以及质量,以期达到最佳的清洗效果。

胶球回收自动监测系统的硬件配置主要有三部分组成。其一为数据采集装置由一段方管两端焊法以便与胶球冲洗管道连接,在方管对应两侧开孔安装视窗用以安装检测探头。检测探头为四组对照式探头,用以扑捉管道内通过的胶球,记录其个数。其二为数据显示装置。检测探头扑捉到的管道内通过的胶球数量通过光纤传送给计数器直观的显示出胶球数量。其三为收球室在胶球泵的入口端加一胶球泵其作用就是此新加的收球室与原有的收球室相配合使胶球清洗系统内胶球在检测时间段内只进行一个周期的运行以保证不重复计数。 2 胶球计数的实现

本装置采用对照式光纤传感器,无胶球通过时,光纤传感器的入射端发出的光线能够被接收端接收,如果有胶球通过,光线被遮挡,接收端接收不到光线信号,即发出1个脉冲信号,该脉冲波信号传输到显示装置增加检测胶球数,如图2所示。 图2 监测系统硬件配置示意图

该胶球回收自动监测系统的与国外同类设备的重要区别在于首先将国外的单组测点改为多组测点(如图2所示)。国外同类设备是在凝汽器胶球清洗系统中胶球所经过的管道中间安装一个检测探头,然后经过长达几个小时的检测,将所检测到的胶球的个数根据统计学的理论进行分析计算得到一个平均值送给显示仪表供电厂运行人员参考。这样给出的胶球的个数是不准确的。因为胶球是有一定重量的,虽然它有一定的浮力但在管道中间由水带动移动的过程中仍然呈不均匀分布(管道底部通过的胶球远远多于上部通过的胶球),所以虽然统计学的理论是没有问题的,但由于实际情况比较复杂最终导致给出的结果还是有相当大的误差。

该胶球回收自动监测系统的监测装置吸取了国外同类设备的优点,在此基础上考虑到实际情况的复杂性,并对设备进行了改造,将原来的一组检测探头增加为四组探头(按设定好的距离安装),封住了胶球通过管道的整个横截面,使得胶球无论在什么位置通过都可以保证被扑捉到。实际测试中假设胶球清洗系统管道中水流的速度为3米/秒,换句话说扑捉胶球的频率最大不超过150次/秒(远大于实际水流的速度),该套系统检测探头采用HPX系列光纤光电感应器。光纤放大器为HPX-T1型,光纤为FT8-310型。显示仪表为HB智能双数显计测器。两种设备的检测及显示速度都远大于水流的速度。所以在设备上保证了不会出现丢漏球的发生,保证了检测的精度。其次为了保证在检测的过程中不重复计数,在胶球清洗系统中增加了一台收球室,这样就可以控制在检测的过程中胶球只进行一个循环,达到不重复计数的目的。

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3 操作流程

胶球清洗系统正常运行状态时原收球室新加的收球室都处在开启状态,胶球泵运行中。当需要进行计数时首先将显示仪表加电予热,将原收球室关闭(既将胶球回收到此收球室中)。经过大约40分钟(现场操作规定),此时胶球清洗系统中的胶球全部收到收球室中。关闭新加的收球室(保证胶球只运行一个循环周期),适当开启原收球室(控制胶球单位时间内少量均匀的排出)。经过大约40分钟(现场操作规定),胶球胶球全部回收到新收球室中,读取显示仪表上的记录既为胶球清洗系统中的胶球个数。 4 结论与展望

在电厂实际的监测中,对300个样本球进行多次监测。实验证明,本胶球监测系统能够快速、准确地判断并显示回收胶球的数量准确率大于99.5%,得到了电厂运行人员的好评。 随着国内电厂操作自动化的大幅度提高,技术改造工作的进一步开展,凝汽器清洗胶球回收自动监测系统将受到广泛的关注的和使用,它能明显地提高发电机组的真空,有效地减少汽轮机排汽损失,降低汽轮机的汽耗率,提高了经济效益。

由于国内一直没有此类产品,国外进口产品价格昂贵,而且国外公司都是成套售卖,造成了极大的资源浪费。应用本产品时只需作为原胶球清洗系统的附加系统使用,避免了资源浪费,大大减少了资金投入。而且降低了运行人员的劳动强度。因此说,本产品的成功研制填补了国内空白,具有很好的市场前景和推广价值。

参考文献

Ball Effectiveness Monitor BEM”, http://halmel.com.au/halmel/Brochures/Taprogge New/Ball%

/halmel/Brochures/Taprogge New

o Takei.”High-performance Condenser Tube Cleaning System-Featuring Advanced Ball Collecting Technology”. Hitachi Review Vol.54(2005),No. 3.