CN101476838A

CN101476838A - 基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置

Info

Publication number: CN101476838A
Application number: CN 200910010097
Authority: CN
Inventors: 李智; 郑维平; 王祥凤
Original assignee: Shenyang Institute of Engineering
Current assignee: Shenyang Institute of Engineering
Priority date: 2009-01-16
Filing date: 2009-01-16
Publication date: 2009-07-08

Abstract

本发明涉及一种基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置，包括胶球清洗装置及其监测控制回路，其技术要点是：监测控制回路的信息采集单元采用对照式光纤光电感测器，并使其发射端和接收端分别封装在监测装置的壳体两侧的相对位置上，发射端和接收端的轴线所在平面垂直于壳体内的水流方向，对照式光纤光电感测器通过开关量输入板连接所述监测控制回路的计算机数据分析处理单元，由数据采集存储模块和统计学数据分析模块组成的所述计算机数据分析处理单元的输出端连接报警显示单元。该装置作为胶球清洗装置的附加部件使用，与现有同类装置相比结构简单，成本低，能够实时、在线、精确地监测循环管路中回收胶球的数量。

Description

基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置

技术领域

本发明涉及一种基于光纤传感技术的自动监测装置，特别是一种专用于实时在线检测电厂凝汽器胶球清洗装置循环管路中回收胶球数量的作为独立的附加部件使用的基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置。

背景技术

众所周知，电厂在发电过程中，主要是采用胶球清洗装置对凝汽器进行清洗，以防止凝汽器冷却管壁出现污垢影响凝汽器换热效率，造成机组真空度降低，增加发电煤耗。若管壁出现结垢堵塞，将会严重影响清洗装置正常运行。现有凝汽器胶球清洗装置是由收球网、胶球输送泵、装球室、控制器、胶球及循环管路等部件组成的。它周期性地以高压水将大于凝汽器冷却管内径的清洁胶球挤过冷却管，对冷却管进行反复擦洗，清洗凝汽器冷却管内污垢并带出杂质。从而可以达到延长冷却管使用寿命、提高发电厂经济效益、保障设备安全运行的目的。

现有国内最好的胶球清洗装置也只能保证95％的收球率，而胶球清洗装置的清洁效果能否达到最佳，主要依赖于胶球个数是否足量、胶球半径是否够大。由于机械装置的不完备性，胶球清洗装置总会由于这样或那样的原因，导致清洗过程中胶球的堵塞，出现丢球现象，或者造成胶球磨损，这些都直接影响了换热效果。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，该方法费时、费力，误差较大。

针对当前人工检查的方法判断是否需要加球或换球存在的费时、费力等问题，在专利公告号为CN2553246Y的“智能化凝汽器胶球清洗装置”中公开了一种在已有的胶球清洗装置上增设用信号电缆相连的压力压差变送器、温度测量变送器、污垢热阻监测仪、多媒体计算机数据分析处理单元。该装置虽然通过实时监测冷凝管的结垢状态，根据结垢引起的经济损失、清洗费用等综合因素，可以计算出最佳清洗周期，降低了劳动强度，使凝汽器在一定期间内处于高效运行状态，但因无法对现有胶球清洗装置的胶球回收数量进行检查，故仍不能保持胶球清洗装置的最佳清洁效果。

国外对胶球数量监测进行了研究：如德国Taprogge(达极)公司研发了对通过胶球计数的胶球回收自动监测器，在胶球清洗设备胶球泵与装球室之间配置红外传感器，每个胶球通过时都会给红外传感器一个脉冲触发信号，进而达到对胶球计数的目的。但由于该胶球监测器只配置了一对红外探头，其监测范围无法覆盖整个管道的横截面，从而造成了漏计，准确度不高。另外，日本Hitachi(日立)公司在其【日立回顾】(Vol.54(2005)，No.3)刊物中发表了一篇题为《高性能凝汽器管道清洗系统—先进的胶球回收技术》的文章，对原先的胶球清洗装置进行了一系列的内部机械改造，增设有拍打式胶球过滤器以及球-污垢分离器，研制出新结构的胶球清洗装置，胶球回收率基本上达到了100％。尽管如此，因这两家公司的产品在我国都是按照整套售卖，不单独出售胶球回收自动监测器或拍打式胶球过滤器等部件，故不仅整套清洗系统的购价相当昂贵，而且电厂还不得不换掉并未完全失效的原有胶球清洗系统，造成了极大的资源浪费。

本发明人曾针对现有技术存在的检查回收胶球数量和检测胶球磨损困难、替换成套清洗设备会造成资源浪费等问题，设计出公告号为CN101216270A的“电厂凝汽器胶球清洗自动监测装置”，它可以作为原胶球清洗系统的附加装置使用，在保证环境亮度的前提下，将摄像机采集到的胶球连续图像，送经图像处理单元处理分析，最终获得回收胶球的数量，并显示检测结果。由于清洗胶球流动速度约为3米/秒，必须选用高帧频的工业用摄像机才能获得清晰画面，而这种摄像机比较昂贵，导致制造成本增加。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置。该装置作为原胶球清洗装置的独立附加部件使用，避免了使用国外产品必须更换整套清洗系统而造成的巨大资源浪费，其与现有同类装置相比结构简单，成本低，能够实时、在线、精确地监测循环管路中回收胶球的数量，进一步提高凝汽器的清洗质量和清洁效果。

本发明所采用的技术方案是：该基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置包括与胶球清洗装置的胶球循环管道连接的监测装置及其监测控制回路，其技术要点是：所述监测控制回路的信息采集单元采用对照式光纤光电感测器，并使所述对照式光纤光电感测器的发射端和接收端分别封装在所述监测装置的壳体两侧的相对位置上，所述发射端和接收端的轴线所在平面垂直于壳体内的水流方向，所述对照式光纤光电感测器通过开关量输入板连接所述监测控制回路的计算机数据分析处理单元，由数据采集存储模块和统计学数据分析模块组成的所述计算机数据分析处理单元的输出端连接报警显示单元。

所述作为胶球清洗装置的附加部件使用的监测装置的壳体通过其两端的法兰和胶球输送管道连接在所述胶球清洗装置的胶球循环管道中。

本发明具有的优点及积极效果是：首先，由于本发明只是作为胶球清洗系统的附加装置使用，无需更换电厂原有的胶球清洗系统，由此解决了使用国外产品必须成套更换原有胶球清洗系统造成极大资源浪费的问题。其次，该装置的信息采集单元中，根据管道的横截面面积大小，使用了与其相对应的能够基本覆盖所有胶球数量信息的多个对照式光纤光电感测器，并使其发射端和接收端分别封装在所述监测装置的壳体两侧的相对位置上，将发射端和接收端的轴线所在平面垂直于壳体内的水流方向，保证了不漏计、不重复计数。对于偶尔的漏计现象，计算机数据分析处理单元中的统计学数据分析模块对光电感测器的检测到的回收胶球数量进行了进一步修正，最终能够得到精确的回收胶球数量。再次，与本发明人设计的公告号为CN101216270A的“电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置”相比较，本发明所采用的对照式光纤光电感测器的市场价大大低于高帧频摄像机，且检测不需环境光照，有着成本低廉、结构简单、体积小、占用空间少，重量轻、耗电少等优势。综上所述，使用该装置能够自动、实时、准确地监测循环管路中回收胶球的数量，显著提高凝汽器的清洗质量，降低运行人员劳动强度，达到最佳的清洗效果，明显提高发电机组真空，有效地减少汽轮机排汽损失，降低汽轮机的汽耗率，推进节能降耗工作的进一步开展。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的使用状态示意图。

图2是本发明的一种具体结构示意图。

图3是图2沿A-A线的剖视图。

图中序号说明：1凝汽器、2胶球喷嘴、3循环水泵、4带有收球网的收球室、5监测装置、6胶球泵、7胶球输送管道、8装球室、信息采集单元9、胶球10、发射端11、接收端12、透明视窗13、法兰14、光纤传输线15、对照式光纤光电感测器16、开关量输入板17、计算机数据分析处理单元18、报警显示单元19、显示屏20、扬声器21、感测器发生的光线22。

具体实施方式

根据图1和实施方式详细说明本发明的具体结构。该基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置包括与胶球清洗装置的胶球循环管道连接的监测装置5及其监测控制回路。如图1所示，凝汽器1的胶球清洗装置由胶球喷嘴2、循环水泵3、带有收球网的收球室4、监测装置5、胶球泵6、胶球输送管道7、装球室8等组成。监测装置5作为胶球清洗装置的附加部件使用，其壳体通过两端的法兰14连接在胶球清洗装置的胶球循环管道中。在本实施例中为保证能检测到所有胶球10，该监测装置5的壳体通过其两端法兰14和胶球输送管道7连接在胶球泵6和收球室4之间。为便于观测到每一个供给装球室8的回收胶球的情况，在壳体的侧壁封装由透明光学玻璃或其它透明材料构成的透明视窗13。监测装置5的壳体及其两端法兰14的规格、形状应根据实际使用要求确定。它借助胶球泵6产生的高压水流将大于凝汽器1冷却管内径的清洁胶球10挤过冷却管，对冷却管进行反复擦洗(一般胶球清洗频率大于12次/管/小时)，清洗凝汽器冷却管内污垢并带出杂质。

如图2.图3所示，监测控制回路基本由四部分组成，即信息采集单元9、开关量输入板17、计算机数据分析处理单元18、报警显示单元19。其中信息采集单元9主要采用多个对照式光纤光电感测器16，并使对照式光纤光电感测器16的发射端11和接收端12分别封装在监测装置5的壳体两侧的相对位置上，发射端11和接收端12的轴线所在平面垂直于壳体内的水流方向。对照式光纤光电感测器16的规格和数量则需根据胶球循环管道的横截面积大小决定。对照式光纤光电感测器16通过开关量输入板17连接监测控制回路的计算机数据分析处理单元18，由数据采集存储模块和统计学数据分析模块组成的所述计算机数据分析处理单元18的输出端连接报警显示单元19。本实施例中的开关量输入板17选用通用(STD-7506型32路)的光电隔离开关量输入板。根据实际使用要求进行程序编辑控制的计算机数据分析处理单元18包括数据采集存储模块和统计学数据分析模块。报警显示单元19由显示屏20和扬声器21组成。

按照信息采集单元9的对照式光纤光电感测器16的发射端11和接收端12之间的光线22阻隔与否，即可获取通过胶球10的信息。在无障碍情况下，接收端12能够接收到发射端11发射出的光线22，无信号发生；但当胶球10通过发射接收面时，会阻隔发射端发出的光线22，这样，接收端12接收不到光线20，此时对照式光纤光电感测器16由于光线22中断从而触发脉冲信号，所有对照式光纤光电感测器16发出的脉冲信号都通过数据线接入开关量输入板17完成开关量到数字量的转换，然后再传输给计算机数据分析处理单元18。计算机数据分析处理单元18中，由数据采集存储模块完成数据采集以及历史数据存储，同时将采集到的数据送到统计学数据分析模块进行分析修正，从而获得精确的回收胶球10数量，最后由报警显示单元17显示检测结果。

由于个别胶球10通过红外光束22时，只是轻轻滑过、影响微弱，未能完全阻断光线22，这些胶球10就不能被记录，造成漏计。为避免出现此类问题，计算机数据分析处理单元18中的统计学数据分析模块根据统计学规律对信息采集单元9所测数据进行分析修正，最终得到精确的一个循环清洗所通过胶球10的数量。

报警显示单元19的显示屏20是一个具有显示屏面的彩色显示单元，可显示胶球10数量的检测结果，还能显示供工作人员查证的历史记录。该扬声器21具有产生语音消息的能力，在回收胶球10实际数量低于限定数值时，发出报警提醒信号，提醒运行人员对胶球10进行更换。

监测控制系统的原理是：信息采集单元9中，当胶球10通过对照式光纤光电感测器16的发射接收面时，阻隔发射端11发出感测器发生的光线22，接收端12接收不到感测器发生的光线22，此时对照式光纤光电感测器16由于感测器发生的光线22中断从而触发脉冲信号，所有对照式光纤光电感测器16发出的脉冲信号都通过数据线接入开关量输入板17完成开关量到数字量的转换，然后再传输给计算机数据分析处理单元18进行分析计算。计算机数据分析处理单元18中的统计学数据分析模块根据统计学规律进一步修正信息采集单元9获得的胶球数据，可以避免信息采集中出现的一些漏计、重复计数的问题，最终获得精确的回收胶球10数量。

Claims

1、一种基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置，包括与胶球清洗装置的胶球循环管道连接的监测装置及其监测控制回路，其特征在于：所述监测控制回路的信息采集单元采用对照式光纤光电感测器，并使所述对照式光纤光电感测器的发射端和接收端分别封装在所述监测装置的壳体两侧的相对位置上，所述发射端和接收端的轴线所在平面垂直于壳体内的水流方向，所述对照式光纤光电感测器通过开关量输入板连接所述监测控制回路的计算机数据分析处理单元，由数据采集存储模块和统计学数据分析模块组成的所述计算机数据分析处理单元的输出端连接报警显示单元。

2、根据权利要求1所述的基于光纤传感技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置，其特征在于：所述作为胶球清洗装置的附加部件使用的监测装置的壳体通过其两端的法兰和胶球输送管道连接在所述胶球清洗装置的胶球循环管道中。