CN101221026A - 凝汽器在线自动清洗设备 - Google Patents

Abstract

一种凝汽器在线自动清洗设备，包括控制系统、行走机构、清洗机构和防污机构。控制系统由线路控制行走机构和清洗机构，清洗机构安装在行走机构上，其中，行走机构包括丝杆、滑道、偶合器和固定架，其中丝杆和滑道安装在固定架上，偶合器安装在滑道上；清洗机构包括偶合器、高压水管、绞盘，其中所述的偶合器由线路控制绞盘，高压水管缠绕在绞盘上。防污机构主要是用于防止水中的污染物污染行走机构。本发明设计精小，可安装在凝汽器水室内，能防止水中的污染物进入本发明中的行走机构，确保安装在里面的全部零配件的安全，从而确保该设备的使用寿命和运行精度。

Description

凝汽器在线自动清洗设备

技术领域

本发明涉及凝汽器清洗领域，尤其涉及一种可在凝汽器内在线自动清洗的设备。

背景技术

凝汽器广泛应用于很多重要场合。比如，它是发电厂的主要设备之一，主要担负着冷却汽轮机排汽的重要任务，其性能的好坏对电厂的发电效率、发电煤耗率有着重要的影响。凝汽器由数千根铜管(后称冷却水管)组成。冷却水管外走蒸汽，冷却水管内走冷却水，因有热交换的存在，冷却水的盐份在连续加热过程中不断析出，形成大量的水垢并附着在管壁上，导致凝汽器内真空下降，发电煤耗率上升，发电成本增加。特别是，众所周知，凝汽器所用的冷却水一般直接取自江河湖海或地下水。由于冷却水中含有大量的泥沙、盐类物质、悬浮物和微生物，而冷却水本身又具有流量大但压力小的特点，再加上凝汽器内循环水流经的冷却水管直径较小，极易出现杂物堵塞管道，受热后管壁内表面沉积盐垢等现象。尤其是取自江河的循环水，在夏季洪水季节，冷却水管严重堵塞的状况相当普遍。

凝汽器铜管的堵塞，降低了传热效果，导致凝汽器端差(凝汽器排汽温度与循环水出口温度之差是直接反映凝汽器管束材质和表示清洁状况的运行指标)增大，排汽温度上升、真空下降。凝汽器端差设计值为3～4℃，大多数电厂的机组都在5℃以上，不少电厂甚至在10℃以上。计算表明，在其他情况不变的条件下，端差每增加5℃，真空下降1～1.5KPa。对高参数机组而言，真空每降低1kPa，机组效率就下降1％左右；低参数机组(如核电机组)则效率要下降1.5～2％。一台300MW机组按年运行7200小时计算，每年造成直接经济损失452多万元(上网电价按0.2元/kw.h计算)，如上网电价按0.3元/kw.h计算，损失为648万元。

因此清洗凝汽器铜管是机组大修必做的一件大事。事实证明，检修后不久铜管就脏污了，所以大部分时间铜管是在不清洁状态下运行。为了解决上述问题，人们想方设法做了大量的探索工作，相继发明了：诸如人工清洗、用化学剂清洗、用高压水枪人工清洗及用胶球清洗等办法。除了胶球清洗可以在线运行外，其余办法只能在机组大修或停机或减负荷状态下人工操作，这只能解决燃眉之急。胶球清洗虽然可以在线运行，但它是一种至今不成熟的技术，主要存在的问题是：收球率太低(胶球昂贵)，大部分被水带走且胶球一旦进入水中是无法控制的，不能使每根管子都受到冲洗；二次滤网堵塞、机械故障多，绝大部分机组都不能正常投运。

在申请号为200510037864.1的中国专利申请中，公开了一种电厂凝汽器高压水射流在线清洗机器人技术。它是由设置在凝汽器内的机器臂定位装置、与机械臂定位装置相连接的高压水管收放系统、高压喷水高压水管收放控制装置和计算机控制系统构成。高压水管收放系统连接高压水泵站，机械臂定位装置的尾部设有使其伸缩的液压油缸，液压油缸连接液压油缸伺服系统，通过法兰盘连接在支座上，支座设置在凝汽器的外壁上。机械臂定位装置由伸缩机械臂、设置在伸缩机械臂前部的液压回转装置、连接在液压回转装置上的回转机械臂构成。液压回转装置包括浮力平衡壳体、设在浮力平衡壳体内部的液压马达、控制液压马达回转的液态伺服系统和感应回转角度的精密角位移传感器。高压水管收放系统由高压水的软管、收放软管的冲动喷射击背负盘、滑动组和液压油软管拖链构成。高压喷头收放控制装置由支撑座和设置在支撑座内的清洗喷头、喷头位置感应开关及安装在高压软管上的感应体组成。计算基本内容控制系统由传感器、执行放大机构、数据采集模块、接口板和工控机组成。通过上述公开的技术，能够在一定程度上改造清洁的效果，但是依然存着以下的技术缺陷：

第一：上述技术中没有专门的防污设置，也就是说，在进行清洁水管时水中的污染物容易污染清洗设备的各种组成器械，不仅影响其器械的使用寿命，而且容易造成清洗设备的故障，进而影响清洁水管的效果。

第二：清洗水管时通常采用清洗喷头直接进行喷洗，但是对于管壁上的结垢清洁效果不佳。

第三：在上述专利申请中，由工控机提供凝汽器铜管入口坐标，控制油缸液压伺服器，驱动液压缸伸缩臂伸缩到指定位置，工控机同时控制液压回转器伺服器，驱动液压回转器到达指定角度。由于是在水中不仅控制液压缸伸缩而且还需驱动回转器进行回转至一定角度，存在定位实现较复杂且定位效果不佳的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种凝汽器在线自动清洗设备，以解决现有技术中没有很好地对设备中各个器械进行防污设置，进而影响器械的使用寿命，而且容易造成清洗设备故障的技术问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种凝汽器在线自动清洗设备，该凝汽器在线自动清洗设备包括控制系统、行走机构、清洗机构，所述的控制系统由线路控制行走机构和清洗机构，所述的清洗机构安装在行走机构上，其中，

所述控制系统包括伺服电机、控制器、传感器和用于将各部件连接的线路；

行走机构包括丝杆、滑道、偶合器和固定架，其中所述的丝杆和滑道安装在固定架上，偶合器安装在滑道上；

清洗机构包括偶合器、高压水管、绞盘，其中所述的偶合器由线路控制绞盘，高压水管缠绕在绞盘上。

上述的清洗机构还包括金属头、密封装置、密封气管、送管机构，其中所述的金属头安装在上述高压水管的前端，所述的密封装置和密封气管安装在高压水管的出口处，所述的送管机构安装在上述绞盘的一侧，与高压水管旋转摩擦。

本设备还包括用于防止水中的污染物进入行走机构，确保安装在本设备内的全部零配件的安全的防污机构。

所述的防污机构包括防污带前后滚轴、防污带、自润滑材料、进出气管、支撑板、支撑弹簧、固定板，其中所述的防污带安装在防污带前后滚轴上并且可以在防污带前后滚轴转动，防污带紧密连接有偶合器，偶合器安装在上述丝杆上，防污带夹在所述的自润滑材料中间，所述的进出气管安装在自润湿材料内，所述的固定板安装在上述的固定架上，所述的支撑弹簧安装在固定板前面，所述的支撑板安装在支撑弹簧的前面，支撑板与防污带滑动连接。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

首先，本发明设计精小，可安装在凝汽器水室内，由于本发明中设计有控制系统，所以本发明可以在正常在线运行中在线自动清洗凝汽器。

其次，本发明中安装有防污机构，能防止水中的污染物进入本发明中的行走机构，确保安装在里面的全部零配件的安全。

附图说明

图1为本发明的安装结构示意图；

图2为本发明中的行走机构示意图；

图3为图2的水平示意图；

图4为本发明中的防污机构示意图；

图5为图4的A-A剖视图；

图6为本发明中的清洗机构示意图；

图7为图6的B-B剖视图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步描述：

请参阅图1，其为凝汽器在线自动清洗设备安装结构示意图，一种凝汽器在线自动清洗设备，用于清洗组成凝汽器的复数根水管，设备包括控制系统1、行走机构2、清洗机构3和防污机构(图中未绘示)。

清洗机构3，至少包括高压水管装置及连接高压水管装置的联动装置，所述高压水管装置用于清洁水管，所述联动装置用于控制高压水管装置的伸出和缩回运动。

行走机构2，至少包括伺服电机和连接伺服电机的平面行走装置，所述平面行走装置还连接联动装置，其在伺服电机的作用下控制清洗机构动作。

控制系统1，其至少包括信息采集器、传感器和控制器，信息采集器可设置在高压水管装置上，用于采集高压水管装置所在位置信息，传感器连接所述信息采集器，用于将采集到的数据传送到控制器，所述控制器连接传感器，用于根据采用到的数据来控制伺服电机的动作。传感器和用于将各部件连接的线路其中只有传感器和信息采集器安装在凝汽器的里边，其余电器设备全部安装在凝汽器的外边，水容器里面没有强电，只有毫安级的弱电，确保绝对的安全。传感器可以采用最新的适合在水下使用的磁性传感器，用最终测量的反馈信号来控制行走机构，确保行走精度。信号采集器可以是数码相机或摄像机等。

防污机构，用于防止水中的污染物污染平面行走装置，其包括用于容置所述平面行走装置的防污体，所述防污体上设置有能够使若干气管进入的气孔。

如图2和图3所示，其为本发明平面行走装置的结构实例示意图。平面行走装置包括设置在凝汽器上的固定架9、用于控制清洗机构上下运动的上下传动装置、用于控制清洗机构左右动作的左右传动装置及若干偶合器，上下传动装置和左右传动装置及偶合器分别设置在固定架上。在本发明中，上下传动装置为丝杆5或其它能让其上下传动的装置。左右传动装置可以为丝杆或链条，本实例是采用滑道6。即，平面行走装置包括丝杆5、滑道6、固定架9及其相关的附件偶合器7、8、10、11、12。偶合器7和8的作用：见图2所示，是垂直安装的，分为左右各一套，右边的偶合器8和左边的偶合器7在丝杆5的旋转下上下移动，待上下移动定位后，滑道6旋转带动偶合器7转动，偶合器7的转动将力偶合到图3的偶合器11上，然后带动图3的丝杆5转动，它的转动带动图3的偶合器12左右移动，同时带动图3偶合器8的水平左右移动，待水平左右移动定位后，偶合器10的转动控制图6中偶合器13的转动，从而实现高压水管的收放。偶合器10转动的来源是图2安装在左侧的滑道旋转，带动左侧的偶合器7旋转，然后把力偶合到图3的偶合器10上。其中丝杆5和滑道6安装在固定架9上，偶合器7、8、10安装在滑道6上，偶合器11、12安装在丝杆5上。行走机构采用传统且成熟的XY轴平面行走机构，Y运动方向用伺服电机带动丝杆或链条上下运动，X运动方向用司服电机带动丝杆或链条运动后，再用扇形齿轮等形式将垂直运动转变为水平运动。本发明还采用专用的导轨，确保运行精度和寿命。

请参阅图6和图7，其为清洗机构的结构实例图。高压水管装置包括高压水管、水泵及若干阀体，其中，高压水管连接水泵，并且在高压水管上或水泵上设置有若干阀体，所述高压水管的前端还设置有用于将高压水管射出的水变成有一定切割力水的金鼠头。所述联动装置包括绞盘和送管机构，绞盘连接在行走机构的偶合器上，绞管连接送管机构，用于实现偶合器转动时，随之转动以实现高压水管装置动作。所述的密封装置和密封气管安装在高压水管的出口处。即，清洗机构包括偶合器13、高压水管14、绞盘16，其中偶合器13由线路控制绞盘16，高压水管14缠绕在绞盘16内。偶合器13安装在水平运动的滑道上，目的是接受图3偶合器7的旋转力，带动高压水管绞盘的往复运动，实现高压水管的收放。

在本实施例中，清洗机构还包括金属头15、密封装置17、密封气管18、送管机构19，其中金属头15安装在高压水管14的前端，随着高压水管14伸出和缩回的运动，实现金属头15在被清洗管内的运动，金属头15能够把高压水管14变成有一定切割力的水，实现清洗管壁防止结垢的目的。为确保本机构不受污染影响工作精度，密封装置17和密封气管18安装在高压水管14的出口处。送管机构19安装在绞盘16的一侧，与高压水管14旋转摩擦。偶合器8在行走机构的带动下确定标准的位置，然后旋转带动偶合器13旋转，绞盘16和送管机构19随之同步转动，实现了高压水管14伸出和缩回的运动。

在本实施例中，请参阅图4和图5，本设备还包括用于防止水中的污染物进入行走机构，确保安装在本设备内的全部零配件的安全的防污机构4。采用专门设计的防污形式，防止水中的污染物进入行走机构，确保安装在里面的全部零配件的安全。在本实施例中，防污机构包括防污带前后滚轴20、防污带21、自润滑材料22、进出气管23、24、支撑板25、支撑弹簧26、固定板27，其中防污带21安装在防污带前后滚轴20上并且可以在防污带前后滚轴20转动，防污带21紧密连接有偶合器12，偶合器12安装在丝杆上，防污带21夹在自润滑材料22中间，进出气管23、24安装在自润滑材料22内，固定板27安装在固定架9上，支撑弹簧26安装在固定板27前面，支撑板25安装在支撑弹簧26的前面，支撑板25与防污带21滑动连接。偶合器12在丝杆5的带动下上下和左右运动，防污带21也随之运动。防污带21夹在自润滑材料22中间，夹紧力不小于外界的压力，进出气管23、24起到第二道防护作用，假设渗入的水分和杂质，可以被气流带走，绝对保证水分和杂质不能进入内部，另外保证气流的压力略大于外界的压力，在静止的状态下也能阻止外界水分和杂质不能进入。支撑板25、支撑弹簧26、固定板27是为了保证自润滑材料22对防污带21有足够的持久的压紧力。该项密封原理可以推广到很多的领域应用。

首先综合描述一下防污机构，从外观看防污机构是一个全封闭的一个箱体结构，由于丝杆要带动水平的防污机构上下运动，防污带就是为了封闭和外界连接部分的配件，它的作用是在垂直安装的防污机构里可以上下移动，在水平安装的防污机构里可以左右移动。由于防污带需要移动，还必须有一定的密封压力，这就要求和防污带接触的材料有相当好的自润滑性能，以减少摩擦力和对防污带的磨损。防污带的两面都有自润滑材料紧密接触和压紧。自润滑材料一般都比较软，必须把它固定在有一定强度的板上，这就是支撑板25的作用。因为必须始终保持一定的压紧力，所以在支撑板25的下面装有一定数量和弹力的支撑弹簧26，支撑弹簧26的另一端必须有一定强度的固定板27作为基础，才能对支撑板25起作用。本防污机构的特点，一是防污带在自润滑材料紧密接触和压紧下，自由运动，从机械原理方面起到防污的目的，二是防污带下面的自润滑材料是整体的紧密接触和压紧，而上面自润滑材料设计有气流通道，见图4的进出气管23、24，其目的是防止渗入气流通道的水分，可以通过干燥的气流带到凝汽器的外面来，绝对保证防污机构的防污效果。另外，在防污机构的底端，还设计排污管通到凝汽器的外面，正常情况下，该排污管是密封的，它的作用一是可以检测防污机构的密封效果，二是紧急情况下起到二次防护的作用

本发明的全部控制系统的控制采用目前工业自动化领域非常成熟的嵌入式系统进行控制，确保控制系统的安全、准确和稳定运行。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种凝汽器在线自动清洗设备，用于清洗组成凝汽器的复数根水管，其特征在于，所述设备包括：

清洗机构，至少包括高压水管装置及连接高压水管装置的联动装置，所述高压水管装置用于清洁水管，所述联动装置用于控制高压水管装置的伸出和缩回运动；

行走机构，至少包括伺服电机和连接伺服电机的平面行走装置，所述平面行走装置还连接联动装置，其在伺服电机的作用下控制清洗机构动作；

控制系统，其至少包括信息采集器、传感器和控制器，信息采集器可设置在高压水管装置上，用于采集高压水管装置所在位置信息，传感器连接所述信息采集器，用于将采集到的数据传送到控制器，所述控制器连接传感器，用于根据采用到的数据来控制伺服电机的动作；

防污机构，用于防止水中的污染物污染平面行走装置，其包括用于容置所述平面行走装置的防污体。

2.如权利要求1所述的凝汽器在线自动清洗设备，其特征在于，所述平面行走装置包括设置在凝汽器上的固定架、用于控制清洗机构上下运动的上下传动装置、用于控制清洗机构左右动作的左右传动装置及偶合器，上下传动装置和左右传动装置及偶合器分别设置在固定架上。

3.如权利要求1或2所述的凝汽器在线自动清洗设备，其特征在于，所述的防污机构还包括防污带前后滚轴、防污带、自润滑材料、支撑弹簧、固定板，其中所述的防污带安装在防污带前后滚轴上并且可以在防污带前后滚轴转动，防污带紧密连接有偶合器，偶合器安装在所述丝杆上，防污带夹在所述的自润滑材料中间，所述的进出气管安装在自润湿材料内，所述的固定板安装在上述的固定架上，所述的支撑弹簧安装在固定板前面，所述的支撑板安装在支撑弹簧的前面，支撑板与防污带滑动连接。

4.如权利要求3所述的凝汽器在线自动清洗设备，其特征在于，所述体污体上设置有能够使若干气管进入的气孔。

5.如权利要求2或3所述的凝汽器在线自动清洗设备，其特征在于，高压水管装置包括高压水管、水泵及若干阀体，其中，高压水管连接水泵，并且在高压水管上或水泵上设置有若干阀体，所述高压水管的前端还设置有用于将高压水管射出的水变成有一定切割力水的金鼠头。

6.如权利要求5所述的凝汽器在线自动清洗设备，其特征在于，所述联动装置包括绞盘和送管机构，绞盘连接在行走机构的偶合器上，绞管连接送管机构，用于实现偶合器转动时，随之转动以实现高压水管装置动作。

7.如权利要求5所述的凝汽器在线自动清洗设备，其特征在于，所述的密封装置和密封气管安装在高压水管的出口处。

8.如权利要求1所述的凝汽器在线自动清洗设备，其特征在于，所述伺服电机设置在凝汽器的外面。

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