CN102322749A - 直接空冷系统温度场在线监测控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统，包括服务器和与服务器连接的无线监测装置，无线监测装置包括无线温度监测仪和温度检测装置，服务器与无线温度监测仪连接，服务器根据无线温度监测仪传输的温度信息设定汽轮机运行背压和空冷系统散热器清洗频率，以及调整空冷系统冷却风机转速；无线温度监测仪，接收温度检测装置测量的空冷系统的温度信息，并将其发送给服务器；温度检测装置，设置在空冷系统散热器上，用于测量散热器表面及进出口空气的温度并将测量的数据传送给无线温度监测仪。本发明还涉及一种直接空冷系统温度场在线监测控制方法。本发明的有益效果是：实时监测空冷系统温度场温度，并根据测量的温度对空冷系统冷却风机的运行进行控制，设定合理的散热器清洗频率和汽轮机运行背压，提高空冷系统的工作效率。

Description

直接空冷系统温度场在线监测控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统及控制方法。

背景技术

上世纪八十年代末我国开始引进空冷技术，进入21世纪以后，国家发改委规定在西北缺水地区不允许建造采用水冷却的火力发电厂。其中直接空冷技术以其节约用水、占地面积少和运行灵活方便等诸多优点而广泛地应用于电力和石油等工业领域，特别是在解决富煤缺水三北（华北、西北、东北）地区兴建火力发电厂时扮演了重要的角色。发电厂汽轮机凝汽设备系统采用的空气冷却系统（简称发电厂空冷系统），就是为解决在“富煤缺水”地区或干旱地区建设火力发电厂而逐步发展起来的。与传统的水冷却方式相比较，空冷系统具有冷端系统节水95%及全厂节水65%以上等优势。

随着人们对水资源的日益重视和环保意识的逐渐增强，直接空冷系统在富煤缺水地区应用越来越广泛，但是该技术在国内电厂运行过程中也遇到了以下问题：机组日常运行背压偏高，与理论值差距明显；机组背压受环境因素(气温、环境风速、风向)影响较大，背压变化较频繁；机组夏季高温时段带负荷能力受限；机组冬季运行时低温时段防冻压力较大；机组空冷系统冷却风机厂用电率偏高，空冷系统冷却风机运行方式不合理；机组真空系统严密性较差；空冷系统翅片管表面较脏，清洗频次不合理等。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而提供一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统及控制方法。通过对空冷系统温度场的实时监测控制空冷系统的运行。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统，包括服务器和与服务器连接的无线监测装置，所述无线监测装置包括无线温度监测仪和温度检测装置，

所述温度检测装置，设置在空冷系统上， 用于测量空冷系统散热器表面及进出口空气的温度并将测量的数据传送给所述无线温度监测仪；

所述无线温度监测仪，接收所述温度检测装置测量的空冷系统散热器表面及进出口空气的温度信息，并将其发送给所述服务器；

所述服务器与所述无线温度监测仪连接，服务器根据所述无线温度监测仪传输的温度信息设定汽轮机运行背压和空冷系统散热器清洗频率，以及调整空冷系统冷却风机转速。

进一步的，所述温度检测装置包括温度传感器、测量电路、逻辑控制电路、无线收发电路和供电电路，所述温度传感器、测量电路和逻辑控制电路依次连接，所述逻辑控制电路与供电电路连接，所述逻辑控制电路通过无线收发电路与所述无线温度监测仪连接。

进一步的，所述服务器通过RS485总线与所述无线温度监测仪连接。

进一步的，所述服务器还用于根据所述无线温度监测仪传送的温度信息进行防冻预警或热回流预警。

进一步的，所述防冻预警具体为当散热器表面温度低于零度时进行报警，热回流预警具体为当散热器入口空气温度在夏季测量时出现短时间大幅上升则报警。

一种直接空冷系统温度场在线监测控制方法，包括以下步骤：

步骤1：采集空冷系统温度数据；

步骤2：根据上述温度数据设定汽轮机运行背压、空冷系统冷却风机转速和空冷系统散热器清洗频率。

进一步的，所述步骤1具体为，采集空冷系统散热器表面及进出口空气的温度数据。

进一步的，所述步骤2中，所述空冷系统散热器表面温度数据超过预定值则降低汽轮机运行背压，直至空冷系统散热器表面温度随着所述汽轮机运行背压降低而降低到不高于预定值则稳定汽轮机运行背压。

进一步的，所述步骤2中，根据空冷系统散热器进出口空气温度差判断散热器积灰厚度，当散热器进出口空气温度差超过设定值，则对散热器的积灰进行清洗。

进一步的，所述步骤2中，所述空冷系统散热器表面温度数据低于预定值，则减小空冷系统冷却风机转速，直至所述空冷系统散热器表面温度数据随着空冷系统冷却风机转速的减小而升高至不低于预定值则稳定空冷系统冷却风机转速。

本发明的有益效果是：实时监测空冷系统温度场温度，并根据测量的温度对空冷系统冷却风机的运行进行控制，设定合理的散热器清洗频率和汽轮机运行背压，提高空冷系统的工作效率，及时进行夏季热回流预警、冬季防冻预警。  

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为本发明温度检测装置结构框图；

图3为本发明空冷系统温度场在线监测控制方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统，包括服务器和与服务器连接的无线监测装置，所述无线监测装置包括无线温度监测仪和温度检测装置，

所述服务器为监测中心计算机，通过RS485总线与所述无线温度监测仪连接，服务器根据所述无线温度监测仪传输的温度信息设定汽轮机运行背压和散热器清洗频率，以及调整空冷系统冷却风机转速；

所述服务器还用于根据所述无线温度监测仪传送的温度信息进行防冻预警或热回流预警。所述防冻预警具体为当散热器表面温度低于零度时进行报警，热回流预警具体为当散热器入口空气温度在夏季测量时出现短时间大幅上升则报警。

所述无线温度监测仪，接收所述温度检测装置测量的空冷系统散热器及进出口空气的温度信息，并将其发送给所述服务器；

所述温度检测装置，设置在空冷系统上，用于测量空冷系统散热器表面和散热器进出口空气的温度并将测量的数据传送给所述无线温度监测仪。

所述温度检测装置包括温度传感器、测量电路、逻辑控制电路、2.4G无线收发电路和供电电路，所述温度传感器、测量电路和逻辑控制电路依次连接，所述逻辑控制电路与供电电路连接，所述逻辑控制电路通过2.4G无线收发电路与所述无线温度监测仪连接。温度传感器将温度信号通过2.4G无线网络发送到无线式温度监测仪。测量电路将温度传感器采集的温度信号转换为电信号，逻辑控制电路用于设定温度传感器采集温度信号的频率。

如图3所示，一种空冷系统温度场在线监测控制方法，包括以下步骤：

步骤1：采集空冷系统温度数据；

步骤2：根据上述温度数据设定汽轮机运行背压、空冷系统冷却风机转速和散热器清洗频率。

本实施例中一种空冷系统温度场在线监测控制方法具体如下：

步骤1：无线监测装置采集空冷系统温度数据，并将其发送给服务器；

步骤2：服务器接收空冷系统温度数据，并根据接收的温度数据设定汽轮机运行背压、空冷系统冷却风机转速和散热器清洗频率。

当所述服务器接收的所述空冷系统散热器表面温度数据超过预定值则降低汽轮机运行背压，直至空冷系统散热器表面温度随着所述汽轮机运行背压降低而降低到不高于预定值则稳定汽轮机运行背压。

例如：假定汽轮机背压为20kPa时，监测到空冷系统散热器表面温度为10℃。这时根据监测到的温度数据(较高)可以降低背压。降低背压过程中，散热器表面温度是受到影响同时下降的。降低背压过程中监测到散热器表面温度温度下降至接近0℃，可调整并稳定背压。此时背压低于20kPa。在冬季保证机组散热器不冻结的前提下，背压会比通常的运行方式低0.5-1kPa。取得经济性。

所述服务器根据空冷系统散热器进出口空气温度差判断散热器积灰厚度，当空冷系统散热器进出口空气温度差超过设定值，则对散热器的积灰进行清洗。

例如：当散热器进口空气温度20℃，监测到的空冷系统散热器出口空气温度32℃时，根据历史数据分析此时散热器换热良好，不需清洗。随着机组运行，积灰增加，空冷系统散热器出口空气温度增加，达到37℃时进行清洗。避免不需要的清洗，加强必要清洗，最终降低总体积灰程度。

当所述服务器接收的所述空冷系统散热器表面温度数据低于预定值，则减小空冷系统冷却风机转速，直至所述服务器接收到的空冷系统散热器表面温度数据随着空冷系统冷却风机转速的减小而升高至不低于预定值则稳定空冷系统冷却风机转速。

冷却风机总数为56台，顺流区冷却风机40台，逆流区冷却风机16台，运行频率（转速）为50Hz，此时逆流区温度监测点0℃（即散热器出口空气温度为0度）时，可以降低逆流区冷却风机运行频率（转速），降低过程中，散热器出口空气温度会受到影响而升高，升至6℃时，稳定逆流冷却风机运行频率（转速）。此时背压和调整冷却风机运行频率（转速）之前没有明显变化。稳定背压的前提下，减少了冷却风机耗电。

本实施例中的温度检测装置集成为一体化结构，体积小、易安装，性能规格如下：温度测量范围：-55～+125。精度：±0.5℃(-20～+80℃)。分辨率：0.0625℃。温度测量周期：1s~90s，可调整。户外型传输距离：小于300米。供电：??AA 3.6V锂电池，工作时间＞3年。射频标准：IEEE802.15.4。外形尺寸：标准56mm×27mm×18mm，根据电池容量存在差异。

所述服务器还用于根据所述无线温度监测仪传送的温度信息进行防冻预警或热回流预警。 

服务器通过RS485工业总线，连接无线温度监测仪，每台无线温度监测仪都具有一个RS485接口，在无中继器的情况下，多达128个无线温度监测仪无线式温度监测仪可组成一个无线遥测网络，每台无线式温度监测仪相当于一个无线接入点，它可接入6-18只温度检测装置，服务器在线监测所有无线式温度监测仪所测量的温度。

根据环境情况不同，无线温度监测仪与无线温度检测装置之间的监测距离为10-100米。

无线温度监测仪的性能规格如下：射频标准：IEEE802.15.4。可管理传感器数：32或64只。可显示传感器数：18只。温度显示：LCD显示器，带背光。报警输出：1个（无源接点）。网络接口：隔离RS-485工业总线接口。工作电压：220VAC/220VDC。工作温度：-10℃～+80℃。存储温度：-40℃～+85℃。安装方式：嵌入式盘装。 

采用无线电波进行信号传输，温度传感器安装在空冷系统散热器上，与接收设备之间无电气联系，因此该系统从根本上解决了空冷系统温度不易大面积实时在线监测的难题。无线温度监测系统具有极高的可靠性和安全性。在此基础上，建立空冷运行优化控制模型，依据机组最佳运行背压，在空冷系统有效防止结冰等前提下，提高机组运行经济性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统，其特征在于：包括服务器和与服务器连接的无线监测装置，所述无线监测装置包括无线温度监测仪和温度检测装置，

所述温度检测装置，设置在空冷系统散热器上，用于测量散热器表面及进出口空气的温度并将测量的数据传送给所述无线温度监测仪；

所述无线温度监测仪，接收所述温度检测装置测量的散热器表面及进出口空气的温度信息，并将其发送给所述服务器；

所述服务器与所述无线温度监测仪连接，服务器根据所述无线温度监测仪传输的温度信息设定汽轮机运行背压和散热器清洗频率，以及调整空冷系统冷却风机转速。

2.根据权利要求1所述的一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统，其特征在于：所述温度检测装置包括温度传感器、测量电路、逻辑控制电路、无线收发电路和供电电路，所述温度传感器、测量电路和逻辑控制电路依次连接，所述逻辑控制电路与供电电路连接，所述逻辑控制电路通过无线收发电路与所述无线温度监测仪连接。

3.根据权利要求1所述的一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统，其特征在于：所述服务器通过RS485总线与所述无线温度监测仪连接。

4.根据权利要求1所述的一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统，其特征在于：所述服务器还用于根据所述无线温度监测仪传送的温度信息进行防冻预警或热回流预警。

5.根据权利要求4所述的一种直接空冷系统温度场在线监测控制系统，其特征在于：所述防冻预警具体为当散热器表面温度低于零度时进行报警，热回流预警具体为当散热器入口空气温度在夏季测量时出现短时间大幅上升则报警。

6.一种直接空冷系统温度场在线监测控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采集空冷系统温度数据；

步骤2：根据上述温度数据设定汽轮机运行背压、空冷系统冷却风机转速和空冷系统散热器清洗频率。

7.根据权利要求6所述的一种直接空冷系统温度场在线监测控制方法，其特征在于：所述步骤1具体为，采集空冷系统散热器表面及进出口空气的温度数据。

8.根据权利要求6所述的一种直接空冷系统温度场在线监测控制方法，其特征在于：所述步骤2中，当所述空冷系统散热器表面温度数据超过预定值则降低汽轮机运行背压，直至空冷系统散热器表面温度随着所述汽轮机运行背压降低而降低到不高于预定值则稳定汽轮机运行背压。

9.根据权利要求6所述的一种直接空冷系统温度场在线监测控制方法，其特征在于：所述步骤2中，根据空冷系统散热器进出口空气温度差判断散热器积灰厚度，当散热器进出口空气温度差超过设定值，则对散热器的积灰进行清洗。

10.根据权利要求6所述的一种直接空冷系统温度场在线监测控制方法，其特征在于：所述步骤2中，当所述空冷系统散热器表面温度数据低于预定值，则减小空冷系统冷却风机转速，直至所述空冷系统散热器表面温度数据随着空冷系统冷却风机转速的减小而升高至不低于预定值则稳定空冷系统冷却风机转速。

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