凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)自動檢測海綿膠球的改造分析

     針對凝汽器膠球清洗裝置過程中容易丟球毀球而導(dǎo)致海綿膠球數(shù)量不足問題,研制出一種能夠自動檢測膠球數(shù)量的自動監(jiān)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(huán)采樣,然后再進(jìn)行繁瑣的計算以找出一個平均值,現(xiàn)將這一過程改為單循環(huán)操作,既節(jié)省了不必要的大量復(fù)雜計算,也使得檢測結(jié)果一目了然。多次試驗結(jié)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(nèi)空白。

     在火力發(fā)電廠發(fā)電機組正常運行過程中,由于水質(zhì)及溫度等原因凝汽器管內(nèi)壁會結(jié)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(shù)電廠對凝汽器的結(jié)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(nèi)徑的清潔膠球擠過冷卻水管,對冷卻水管進(jìn)行反復(fù)擦洗,清洗凝汽器冷卻水管內(nèi)污垢并帶出雜質(zhì)。從而可以實現(xiàn)保證凝汽器管內(nèi)壁清潔,延長冷卻管使用壽命、保證汽輪機真空、提高發(fā)電廠經(jīng)濟效益、保障機組安全運行等目的。

     而膠球清洗裝置系統(tǒng)清潔效果能否達(dá)到佳,依賴于膠球個數(shù)是否足量�？偸谴嬖谶@樣那樣的原因?qū)е虑逑催^程中膠球的堵塞,出現(xiàn)丟球現(xiàn)象,這都直接影響了清洗程度及換熱效果。

     目前,國內(nèi)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(jīng)濟效益以及自動化水平,急需開發(fā)回收膠球自動監(jiān)測系統(tǒng)。

     針對凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)膠球回收率低、回收膠球數(shù)量檢測困難等問題,國外已經(jīng)有研究機構(gòu)對此進(jìn)行了研究。利用光纖傳感器對膠球進(jìn)行計數(shù)的膠球回收自動監(jiān)測器,并開發(fā)了利用水流速度的變化檢測管道內(nèi)部清洗程度的膠球清洗裝置效果監(jiān)測器。原先的膠球清洗裝置系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的內(nèi)部機械改造,研制出的新型膠球清洗裝置系統(tǒng),膠球回收率雖然基本上達(dá)到了100%,但其存在的問題是自動檢測膠球的數(shù)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(tǒng)售賣,購價昂貴。

     此課題目的在于開發(fā)一種無需更換原膠球清洗裝置系統(tǒng),可以直接附加在原設(shè)備上的膠球回收自動監(jiān)測系統(tǒng),如圖1

圖1監(jiān)測凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)安裝位置示意圖

     所示,它可以自動地監(jiān)測回收海綿膠球的數(shù)量,這樣運行人員就可以根據(jù)檢測結(jié)果適時地添加或更換海綿膠球,保證膠球的數(shù)量以及質(zhì)量,以期達(dá)到佳的清洗效果。

     膠球回收自動監(jiān)測系統(tǒng)的硬件配置主要有三部分組成。其一為數(shù)據(jù)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(yīng)兩側(cè)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(nèi)通過的膠球,記錄其個數(shù)。其二為數(shù)據(jù)顯示裝置。檢測探頭撲捉到的管道內(nèi)通過的膠球數(shù)量通過光纖傳送給計數(shù)器直觀的顯示出膠球數(shù)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(tǒng)內(nèi)膠球在檢測時間段內(nèi)只進(jìn)行一個周期的運行以保證不重復(fù)計數(shù)。

2膠球計數(shù)的實現(xiàn)

     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(fā)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(fā)出1個脈沖信號,該脈沖波信號傳輸?shù)斤@示裝置增加檢測膠球數(shù),如圖2所示。

圖2監(jiān)測系統(tǒng)硬件配置示意圖

     該膠球回收自動監(jiān)測系統(tǒng)的與國外同類設(shè)備的重要區(qū)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(shè)備是在凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)中膠球所經(jīng)過的管道中間安裝一個檢測探頭,然后經(jīng)過長達(dá)幾個小時的檢測,將所檢測到的膠球的個數(shù)根據(jù)統(tǒng)計學(xué)的理論進(jìn)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(shù)是不準(zhǔn)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(yuǎn)遠(yuǎn)多于上部通過的膠球),所以雖然統(tǒng)計學(xué)的理論是沒有問題的,但由于實際情況比較復(fù)雜終導(dǎo)致給出的結(jié)果還是有相當(dāng)大的誤差。

     該膠球回收自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測裝置吸取了國外同類設(shè)備的優(yōu)點,在此基礎(chǔ)上考慮到實際情況的復(fù)雜性,并對設(shè)備進(jìn)行了改造,將原來的一組檢測探頭增加為四組探頭(按設(shè)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(shè)膠球清洗裝置系統(tǒng)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(yuǎn)大于實際水流的速度),該套系統(tǒng)檢測探頭采用HPX系列光纖光電感應(yīng)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(shù)顯計測器。兩種設(shè)備的檢測及顯示速度都遠(yuǎn)大于水流的速度。所以在設(shè)備上保證了不會出現(xiàn)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程中不重復(fù)計數(shù),在膠球清洗裝置系統(tǒng)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(jìn)行一個循環(huán),達(dá)到不重復(fù)計數(shù)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(tǒng)正常運行狀態(tài)時原收球室新加的收球室都處在開啟狀態(tài),膠球泵運行中。當(dāng)需要進(jìn)行計數(shù)時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)過大約40分鐘(現(xiàn)場操作規(guī)定),此時膠球清洗裝置系統(tǒng)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循環(huán)周期),適當(dāng)開啟原收球室(控制膠球單位時間內(nèi)少量均勻的排出)。經(jīng)過大約40分鐘(現(xiàn)場操作規(guī)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(tǒng)中的膠球個數(shù)。

     在電廠實際的監(jiān)測中,對300個樣本球進(jìn)行多次監(jiān)測。實驗證明,該膠球監(jiān)測系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地判斷并顯示回收膠球的數(shù)量準(zhǔn)確率大于99.5%,得到了電廠運行人員的好評。

隨著國內(nèi)電廠操作自動化的大幅度提高,技術(shù)改造工作的進(jìn)一步開展,凝汽器清洗膠球回收自動監(jiān)測系統(tǒng)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(nèi)一直沒有此類產(chǎn)品,國外進(jìn)口產(chǎn)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(yīng)用本產(chǎn)品時只需作為原凝汽器膠球清洗裝置系統(tǒng)的附加系統(tǒng)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(chǎn)品的成功研制填補了國內(nèi)空白,具有很好的市場前景和推廣價值。