凝汽器膠球清洗裝置系統自動(dòng)檢測海綿膠球的改造分析

     針對凝汽器膠球清洗裝置過(guò)程中容易丟球毀球而導致海綿膠球數量不足問(wèn)題,研制出一種能夠自動(dòng)檢測膠球數量的自動(dòng)監測裝置,它采用對照式光纖傳感器檢測膠球。先,將國外的單組測點(diǎn)改為多組測點(diǎn),這樣就大大的提高了檢測的精確度。其次,原來(lái)是多循環(huán)采樣,然后再進(jìn)行繁瑣的計算以找出一個(gè)平均值,現將這一過(guò)程改為單循環(huán)操作,既節省了不必要的大量復雜計算,也使得檢測結果一目了然。多次試驗結果表明,此裝置具有非常好的實(shí)時(shí)性和精確度。該膠球清洗裝置的成功研制填補了國內空白。

     在火力發(fā)電廠(chǎng)發(fā)電機組正常運行過(guò)程中,由于水質(zhì)及溫度等原因凝汽器管內壁會(huì )結出不同程度的污垢影響凝汽器換熱,造成機組真空降低,增加發(fā)電煤耗。

     目前,大多數電廠(chǎng)對凝汽器的結垢主要是采用周期性膠球清洗裝置的辦法進(jìn)行處理,即膠球清洗裝置。凝汽器膠周期性膠球清洗裝置是由收球網(wǎng)、膠球輸送泵、裝球室、控制器、膠球及閥門(mén)管路等部件組成的(如圖1所示)。它借助高壓水流的作用將大于凝汽器冷卻管內徑的清潔膠球擠過(guò)冷卻水管,對冷卻水管進(jìn)行反復擦洗,清洗凝汽器冷卻水管內污垢并帶出雜質(zhì)。從而可以實(shí)現保證凝汽器管內壁清潔,延長(cháng)冷卻管使用壽命、保證汽輪機真空、提高發(fā)電廠(chǎng)經(jīng)濟效益、保障機組安全運行等目的。

     而膠球清洗裝置系統清潔效果能否達到佳,依賴(lài)于膠球個(gè)數是否足量。總是存在這樣那樣的原因導致清洗過(guò)程中膠球的堵塞,出現丟球現象,這都直接影響了清洗程度及換熱效果。

     目前,國內電廠(chǎng)中大都采用定期人工檢查的方法判斷是否需要加球或換球,費時(shí)費力,使得運行人員勞動(dòng)強度增加帶來(lái)諸多不便。因此,為提高電廠(chǎng)的經(jīng)濟效益以及自動(dòng)化水平,急需開(kāi)發(fā)回收膠球自動(dòng)監測系統。

     針對凝汽器膠球清洗裝置系統膠球回收率低、回收膠球數量檢測困難等問(wèn)題,國外已經(jīng)有研究機構對此進(jìn)行了研究。利用光纖傳感器對膠球進(jìn)行計數的膠球回收自動(dòng)監測器,并開(kāi)發(fā)了利用水流速度的變化檢測管道內部清洗程度的膠球清洗裝置效果監測器。原先的膠球清洗裝置系統進(jìn)行了一系列的內部機械改造,研制出的新型膠球清洗裝置系統,膠球回收率雖然基本上達到了100%,但其存在的問(wèn)題是自動(dòng)檢測膠球的數量精度不高,只能做為參考值。且兩家公司的產(chǎn)品在我國都是按照整套膠球清洗裝置系統售賣(mài),購價(jià)昂貴。

     此課題目的在于開(kāi)發(fā)一種無(wú)需更換原膠球清洗裝置系統,可以直接附加在原設備上的膠球回收自動(dòng)監測系統,如圖1

圖1監測凝汽器膠球清洗裝置系統安裝位置示意圖

     所示,它可以自動(dòng)地監測回收海綿膠球的數量,這樣運行人員就可以根據檢測結果適時(shí)地添加或更換海綿膠球,保證膠球的數量以及質(zhì)量,以期達到佳的清洗效果。

     膠球回收自動(dòng)監測系統的硬件配置主要有三部分組成。其一為數據采集裝置由一段方管兩端焊法以便與海綿膠球沖洗管道連接,在方管對應兩側開(kāi)孔安裝視窗用以安裝檢測探頭。檢測探頭為四組對照式探頭,用以撲捉管道內通過(guò)的膠球,記錄其個(gè)數。其二為數據顯示裝置。檢測探頭撲捉到的管道內通過(guò)的膠球數量通過(guò)光纖傳送給計數器直觀(guān)的顯示出膠球數量。其三為收球室在膠球泵的入口端加一膠球泵其作用就是此新加的收球室與原有的收球室相配合使膠球清洗裝置系統內膠球在檢測時(shí)間段內只進(jìn)行一個(gè)周期的運行以保證不重復計數。

2膠球計數的實(shí)現

     該凝汽器膠球清洗裝置采用對照式光纖傳感器,無(wú)海綿膠球通過(guò)時(shí),光纖傳感器的入射端發(fā)出的光線(xiàn)能夠被接收端接收,如果有膠球通過(guò),光線(xiàn)被遮擋,接收端接收不到光線(xiàn)信號,即發(fā)出1個(gè)脈沖信號,該脈沖波信號傳輸到顯示裝置增加檢測膠球數,如圖2所示。

圖2監測系統硬件配置示意圖

     該膠球回收自動(dòng)監測系統的與國外同類(lèi)設備的重要區別在于先將國外的單組測點(diǎn)改為多組測點(diǎn)(如圖2所示)。同類(lèi)設備是在凝汽器膠球清洗裝置系統中膠球所經(jīng)過(guò)的管道中間安裝一個(gè)檢測探頭,然后經(jīng)過(guò)長(cháng)達幾個(gè)小時(shí)的檢測,將所檢測到的膠球的個(gè)數根據統計學(xué)的理論進(jìn)行分析計算得到一個(gè)平均值送給顯示儀表供電廠(chǎng)運行人員參考。這樣給出的膠球的個(gè)數是不準確的。因為膠球是有一定重量的,雖然它有一定的浮力但在管道中間由水帶動(dòng)移動(dòng)的過(guò)程中仍然呈不均勻分布(管道底部通過(guò)的膠球遠遠多于上部通過(guò)的膠球),所以雖然統計學(xué)的理論是沒(méi)有問(wèn)題的,但由于實(shí)際情況比較復雜終導致給出的結果還是有相當大的誤差。

     該膠球回收自動(dòng)監測系統的監測裝置吸取了國外同類(lèi)設備的優(yōu)點(diǎn),在此基礎上考慮到實(shí)際情況的復雜性,并對設備進(jìn)行了改造,將原來(lái)的一組檢測探頭增加為四組探頭(按設定好的距離安裝),封住了膠球通過(guò)管道的整個(gè)橫截面,使得膠球無(wú)論在什么位置通過(guò)都可以保證被撲捉到。實(shí)際測試中假設膠球清洗裝置系統管道中水流的速度為3米/秒,換句話(huà)說(shuō)撲捉膠球的頻率大不超過(guò)150次/秒(遠大于實(shí)際水流的速度),該套系統檢測探頭采用HPX系列光纖光電感應器。光纖放大器為HPX-T1型,光纖為FT8-310型。顯示儀表為HB智能雙數顯計測器。兩種設備的檢測及顯示速度都遠大于水流的速度。所以在設備上保證了不會(huì )出現丟漏球的發(fā)生,保證了檢測的精度。其次為了保證在檢測的過(guò)程中不重復計數,在膠球清洗裝置系統中增加了一臺收球室,這樣就可以控制在檢測的過(guò)程中膠球只進(jìn)行一個(gè)循環(huán),達到不重復計數的目的。

3凝汽器膠球清洗裝置操作流程

     凝汽器膠球清洗裝置系統正常運行狀態(tài)時(shí)原收球室新加的收球室都處在開(kāi)啟狀態(tài),膠球泵運行中。當需要進(jìn)行計數時(shí)先將顯示儀表加電予熱,將原收球室關(guān)閉(既將膠球回收到此收球室中)。經(jīng)過(guò)大約40分鐘(現場(chǎng)操作規定),此時(shí)膠球清洗裝置系統中的膠球全部收到收球室中。關(guān)閉新加的收球室(保證膠球只運行一個(gè)循環(huán)周期),適當開(kāi)啟原收球室(控制膠球單位時(shí)間內少量均勻的排出)。經(jīng)過(guò)大約40分鐘(現場(chǎng)操作規定),膠球膠球全部回收到新收球室中,讀取顯示儀表上的記錄既為膠球清洗裝置系統中的膠球個(gè)數。

     在電廠(chǎng)實(shí)際的監測中,對300個(gè)樣本球進(jìn)行多次監測。實(shí)驗證明,該膠球監測系統能夠快速、準確地判斷并顯示回收膠球的數量準確率大于99.5%,得到了電廠(chǎng)運行人員的好評。

隨著(zhù)國內電廠(chǎng)操作自動(dòng)化的大幅度提高,技術(shù)改造工作的進(jìn)一步開(kāi)展,凝汽器清洗膠球回收自動(dòng)監測系統將受到廣泛的關(guān)注的和使用,它能明顯地提高發(fā)電機組的真空,有效地減少汽輪機排汽損失,降低汽輪機的汽耗率,提高了經(jīng)濟效益。

     由于國內一直沒(méi)有此類(lèi)產(chǎn)品,國外進(jìn)口產(chǎn)品價(jià)格昂貴,而且國外公司都是成套售賣(mài),造成了極大的資源浪費。應用本產(chǎn)品時(shí)只需作為原凝汽器膠球清洗裝置系統的附加系統使用,避免了資源浪費,大大減少了資金投入。而且降低了運行人員的勞動(dòng)強度。因此說(shuō),本產(chǎn)品的成功研制填補了國內空白,具有很好的市場(chǎng)前景和推廣價(jià)值。