針對凝汽器膠球清洗裝置過程中容易丟球毀球而導致海綿膠球數量不足問題,研制出一種能夠自動檢測膠球數量的自動監測裝置,它采用對照式光纖傳感器檢測膠球。先,將國外的單組測點改為多組測點,這樣就大大的提高了檢測的精確度。其次,原來是多循環采樣,然后再進行繁瑣的計算以找出一個平均值,現將這一過程改為單循環操作,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時性和精確度。該膠球清洗裝置的成功研制填補了國內空白。
在火力發電廠發電機組正常運行過程中,由于水質及溫度等原因凝汽器管內壁會結出不同程度的污垢影響凝汽器換熱,造成機組真空降低,增加發電煤耗。
目前,大多數電廠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、膠球輸送泵、裝球室、控制器、膠球及閥門管路等部件組成的(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冷卻水管,對冷卻水管進行反復擦洗,清洗凝汽器冷卻水管內污垢并帶出雜質。從而可以實現保證凝汽器管內壁清潔,延長冷卻管使用壽命、保證汽輪機真空、提高發電廠經濟效益、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,依賴于膠球個數是否足量。總是存在這樣那樣的原因導致清洗過程中膠球的堵塞,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,費時費力,使得運行人員勞動強度增加帶來諸多不便。因此,為提高電廠的經濟效益以及自動化水平,急需開發回收膠球自動監測系統。
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題,國外已經有研究機構對此進行了研究。利用光纖傳感器對膠球進行計數的膠球回收自動監測器,并開發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%,但其存在的問題是自動檢測膠球的數量精度不高,只能做為參考值。且兩家公司的產品在我國都是按照整套膠球清洗裝置系統售賣,購價昂貴。
此課題目的在于開發一種無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地添加或更換海綿膠球,保證膠球的數量以及質量,以期達到佳的清洗效果。
膠球回收自動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的膠球,記錄其個數。其二為數據顯示裝置。檢測探頭撲捉到的管道內通過的膠球數量通過光纖傳送給計數器直觀的顯示出膠球數量。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間段內只進行一個周期的運行以保證不重復計數。
2膠球計數的實現
該凝汽器膠球清洗裝置采用對照式光纖傳感器,無海綿膠球通過時,光纖傳感器的入射端發出的光線能夠被接收端接收,如果有膠球通過,光線被遮擋,接收端接收不到光線信號,即發出1個脈沖信號,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
該膠球回收自動監測系統的與國外同類設備的重要區別在于先將國外的單組測點改為多組測點(如圖2所示)。同類設備是在凝汽器膠球清洗裝置系統中膠球所經過的管道中間安裝一個檢測探頭,然后經過長達幾個小時的檢測,將所檢測到的膠球的個數根據統計學的理論進行分析計算得到一個平均值送給顯示儀表供電廠運行人員參考。這樣給出的膠球的個數是不準確的。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移動的過程中仍然呈不均勻分布(管道底部通過的膠球遠遠多于上部通過的膠球),所以雖然統計學的理論是沒有問題的,但由于實際情況比較復雜終導致給出的結果還是有相當大的誤差。
該膠球回收自動監測系統的監測裝置吸取了國外同類設備的優點,在此基礎上考慮到實際情況的復雜性,并對設備進行了改造,將原來的一組檢測探頭增加為四組探頭(按設定好的距離安裝),封住了膠球通過管道的整個橫截面,使得膠球無論在什么位置通過都可以保證被撲捉到。實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,換句話說撲捉膠球的頻率大不超過150次/秒(遠大于實際水流的速度),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出現丟漏球的發生,保證了檢測的精度。其次為了保證在檢測的過程中不重復計數,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程中膠球只進行一個循環,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時原收球室新加的收球室都處在開啟狀態,膠球泵運行中。當需要進行計數時先將顯示儀表加電予熱,將原收球室關閉(既將膠球回收到此收球室中)。經過大約40分鐘(現場操作規定),此時膠球清洗裝置系統中的膠球全部收到收球室中。關閉新加的收球室(保證膠球只運行一個循環周期),適當開啟原收球室(控制膠球單位時間內少量均勻的排出)。經過大約40分鐘(現場操作規定),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數。
在電廠實際的監測中,對300個樣本球進行多次監測。實驗證明,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%,得到了電廠運行人員的好評。
隨著國內電廠操作自動化的大幅度提高,技術改造工作的進一步開展,凝汽器清洗膠球回收自動監測系統將受到廣泛的關注的和使用,它能明顯地提高發電機組的真空,有效地減少汽輪機排汽損失,降低汽輪機的汽耗率,提高了經濟效益。
由于國內一直沒有此類產品,國外進口產品價格昂貴,而且國外公司都是成套售賣,造成了極大的資源浪費。應用本產品時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強度。因此說,本產品的成功研制填補了國內空白,具有很好的市場前景和推廣價值。
