CN104697352B - 一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置，该装置包括以下部件：采集装置，用于采集各管束出风位置处的换热管壁温度；控制器，连接采集装置的信号输出端口，根据出风口壁面温度信号获得相应管束的管内蒸汽温度，并将各管内蒸汽温度显示于显示装置的界面；显示装置，显示各管束的管内蒸汽温度于界面；与现有技术中采集下联箱出口冷凝水温度相比，本文中直接采集空冷凝汽器各管束出风口壁温温度，对管束内温度的判断精确性大大提高，减少温度盲区，且本文可实现对组成空冷凝汽器各管束，甚至各扁管内部温度的监测，有利于工作人员时刻了解各管束或各扁管的工作情况，避免空冷凝汽器出现局部过冷现象，可实现进一步提高了空冷凝汽器的工作可靠性，提高电厂发电效率。

Description

一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置

技术领域

本发明涉及空冷凝汽器管束温度控制技术领域，特别涉及一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置。

背景技术

在我国的东北、华北、西北地区，煤炭资源比较丰富，但水资源十分匮乏，采用空冷系统比采用湿冷系统每年可以节约水资源百分之九十以上。其中，空冷设备运行的好坏直接关系到电厂运行的安全性和经济性。

目前，空冷发电技术因能够较好解决发电缺水问题，故被广泛应用于发电领域。其中空冷凝汽器为实现空冷发电的关键设备之一。空冷凝汽器主要包括蒸汽分配管、下联箱以及至少一组管束；其中，空冷单元由多组换热管束组成，每片换热管束具体又包括若干换热翅片管，每一翅片管具有换热管和连接于换热管上的散热片，换热管具有进口和出口。蒸汽分配管的管体上设置有蒸汽入口和若干气体分配口，蒸汽入口用于连接电厂发电产生的热蒸汽，气体分配口为热蒸汽的出口，气体分配口连接管束的换热管进口，气体经气体分配口流入换热管内部；下联箱主要用于收集冷凝水和换热后气体，其箱体上设置有若干个收集口，收集口连通管束中换热管的出口，进入换热管内的热蒸汽经换热管换热后，热蒸汽中的水蒸汽大部分转化为冷凝水从收集口进入下联箱内部，未转化为冷凝水的部分气体也从收集口进入下联箱内部。

现有技术中换热管一般为扁管，散热片为设置于扁管上连续的波浪状翅片，扁管一般采用钢铝复合管，翅片的型材一般也为铝材，翅片通过钎焊固定于扁管的两侧面上。理想状态下，蒸汽经扁管换热后冷凝成同温度下的凝结水，蒸汽温度和凝结水温度之间差值越小越好，发电经济性能也就越高，但是扁管中水温过低，容易出现过冷现象，尤其冬天扁管温度过低容易出现扁管内部冰冻，严重时冻裂扁管，严重影响空冷发电效率。

现有技术一般通过电厂工作人员对空冷凝汽器的机组背压、下联箱中凝结水温度、环境空气温度进行监测，通过调节风机步序来调节空冷风机的工作参数，以实现空冷设备运行经济性和扁管防过冷的调节。

但是，上述控制方法仅能实现对空冷凝汽器整体的工作情况的判断，工作人员不能全面了解各管束的工作情况，并且空冷凝汽器扁管的监测参数精确度不高。

因此，如何提供一种温度场监测系统，该系统能够精确判断空冷凝汽器中各管束的工作情况，并且监测精度比较高，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的为提供一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置，该系统能够精确判断空冷凝汽器中各管束的工作情况，并且监测精度比较高。

为解决上述技术问题，本发明提供一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置，包括以下部件：

采集装置，用于采集各管束出风位置处的换热管壁温度；

控制器，连接所述采集装置的信号输出端口，根据所述出风口管束壁面温度信号获得相应所述管束的管内蒸汽温度，并将各所述管内蒸汽温度显示于显示装置的界面；

显示装置，显示各所述管束的管内蒸汽温度于界面。

本文中所提供的空冷凝汽器的温度场实时监测装置对组成空冷凝汽器的各管束出风口壁面温度进行采集，并以各管束出风口壁面温度显示于显示装置的界面上，电厂工作人员通过显示装置界面上显示的温度作为管束是否过冷的判断依据。

与现有技术中采集下联箱出口冷凝水温度相比，本文中直接采集空冷凝汽器各管束出风口壁面温度，对管束内温度的判断精确性大大提高，减少测量盲区，且本文可实现对组成空冷凝汽器各管束，甚至各扁管内部温度的监测，有利于工作人员时刻了解各管束或各扁管的工作情况，避免空冷凝汽器出现局部过冷现象，可实现进一步提高了空冷凝汽器的工作可靠性，提高电厂发电效率。

优选地，所述采集装置为红外热成像仪；所述红外热成像仪的数量至少为一个；所述温度场实时监测装置还包括固设于空冷平台的支撑架，所述红外热成像仪设于位于蒸汽分配管上方的所述支撑架位置，且其监测探头可横向、纵向摆动。

优选地，所述支撑架包括支撑梁，所述支撑梁的两端分别固连两侧的挡风墙，所述红外热成像仪滑设于所述支撑梁上，且滑动方向沿所述支撑梁的长度方向；所述温度场实时监测装置还包括驱动装置，在所述驱动装置的驱动下，所述红外热成像仪沿所述支撑梁往复滑动。

优选地，还包括吊架，所述吊架包括横臂以及连接于所述横臂两端的立臂，两所述立臂的外端部均设置有滚轮，所述支撑梁设有两个滑槽，两所述滚轮分别设于两所述滑槽的内部，且与所述滑槽的内壁滚动连接，所述红外热成像仪设置于所述横臂。

优选地，所述驱动装置包括电机和缠绕有拉绳的卷扬，所述卷扬的拉绳连接所述吊架，所述电机驱动所述卷扬转动以实现所述红外热成像仪的往复运动。

优选地，所述电机包括第一电机和第二电机，所述卷扬包括第一卷扬和第二卷扬，所述第一电机驱动所述第一卷扬，所述第二电机驱动所述第二卷扬，且所述第一电机和所述第一卷扬、所述第二电机和所述第二卷扬分别安置于所述支撑梁的两端部。

优选地，还包括至少一个支架，所述支架包括两支撑立臂和连接两所述支撑立臂的横臂，两所述支撑立臂的下端部固定于相应蒸汽分配管或空冷平台桁架上，所述横臂横跨于所述支撑梁的上方，且所述支撑梁吊装固定于所述横臂。

优选地，所述控制器将各所述管束的所述出风口壁面温度信号形成温度场分布图，所述显示装置将所述温度场分布图显示于界面上。

附图说明

图1为本发明一种具体实施方式中空冷凝汽器的温度场实时监测装置的结构示意图；

图2为图1的B-B视图；

图3为图1的A-A视图；

图4为本发明一种具体实施方式中空冷凝汽器的温度场实时监测装置的原理框图。

其中，图1至图3中部件名称与附图标记之间的一一对应关系如下所示：

第一挡风墙10、第二挡风墙20、空冷平台30、蒸汽分配管11、管束12、支撑梁13、支架14、立臂141、横臂142、红外热成像仪15、滚轮21、吊架22、第一电机41、第二电机42、第一卷扬51、第二卷扬52。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置，该系统能够精确判断空冷凝汽器中各管束的工作情况，并且监测精度比较高。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图4，图1为本发明一种具体实施方式中空冷凝汽器的温度场实时监测装置的结构示意图；图4为本发明一种具体实施方式中空冷凝汽器的温度场实时监测装置的原理框图。

空冷凝汽器主要包括蒸汽分配管11、下联箱以及至少一组管束12；其中，管束12具体又包括若干(或至少两个)换热单元，每一换热单元具有换热管和连接于换热管外表面上的散热片，换热管具有进口和出口。换热管可以为扁管，散热片可以为设置于扁管上连续的波浪状翅片，扁管一般采用钢铝复合管，翅片的型材一般也为铝材，翅片通过钎焊固定于扁管的两侧面上。需要说明的是，本文中所述的扁管的侧面指的是宽度比较大的面。

蒸汽分配管11的管体上设置有蒸汽入口和若干气体分配口，蒸汽入口用于连接电厂发电产生的热蒸汽，气体分配口为热蒸汽的出口，气体分配口连接管束12的换热管进口，气体经气体分配口流入换热管内部；下联箱主要用于收集冷凝水和换热后气体，其箱体上设置有若干个收集口，收集口连通管束12中换热管的出口，进入换热管内的热蒸汽经换热管换热后，热蒸汽中的水蒸汽大部分转化为冷凝水从收集口进入下联箱内部，然后再由下联箱的出口流出以便锅炉使用。同时未转化为冷凝水的部分气体也从收集口进入下联箱内部。

一般地，蒸汽分配管11的位置高于下联箱的位置，空冷凝汽器包括一根蒸汽分配管11以及位于下方左右两侧的两个下联箱，蒸汽分配管11与两下联箱之间分别设置有管束12，也就是通常所述的A型空冷岛。

当然，可以根据具体设计，在每一侧设置一个或几个逆流管束12，杜绝换热管的冻管风险。一般地，将热蒸汽由蒸汽分配管11流向下联箱的方向定义为正向流，相应地，相反方向定义为逆流。

本文中所提供的了一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置，包括以下部件：采集装置、控制器和显示装置，采集装置主要用于采集各管束12出风口壁面温度信号，当然，采集装置所采集出风口壁面温度信号的数量可以根据具体环境具体设定，采集装置可以采集一组管束12的一个位置的出风口壁面温度信号作为获取该管束12内部温度的依据，也可以采集一组管束12中多个位置处的温度信号作为该管束12的内部温度判断条件。具体地，为了实现采集装置信号采集的方便，采集装置可以采集各管束12的出风位置处的管壁温度。

控制器的信号接收端口连接采集装置的信号输出端口，用于接收采集装置所采集的出风口管束壁面温度信号，然后控制器根据各出风口管束壁面温度信号获得相应管束12的管内蒸汽温度，并将各管内蒸汽温度显示于显示装置的界面。控制器可以为空冷设备的主控制器，也可以为单独设置的控制部件。具体结构形式在此不作具体介绍。

显示装置，显示各管束12的管内蒸汽温度于界面；显示装置可以为主监控室内的显示屏。

本文中所提供的空冷凝汽器的温度场实时监测装置对组成空冷凝汽器的各管束12出风口壁面温度进行采集，并以各管束12出风口壁面温度显示于显示装置的界面上，电厂工作人员通过显示装置界面上显示的温度作为管束12是否过冷的判断依据。

与现有技术中采集下联箱出口冷凝水温度相比，本文中直接采集空冷凝汽器各管束12出风口壁面温度，对管束12内温度的判断精确性大大提高，且本文可实现对组成空冷凝汽器各管束12，甚至各扁管内部温度的监测，有利于工作人员时刻了解各管束12或各扁管的工作情况，避免空冷凝汽器出现局部过冷现象，可实现进一步提高了空冷凝汽器的工作可靠性，提高电厂发电效率。

以下给出了采集装置的几种具体实施方式，具体详见描述。

在第一种具体实施方式中，采集装置可以为设置有温度传感器的光缆，自上而下管束12的外壁上铺设有若干条横向或纵向延伸的光缆，各光缆对应管束12的换热管位置设置有温度传感器。光缆的数量可以根据检测环境和检测要求具体设置，一般可以选择在管束12的上、中、下位置各铺设一条，当然，也可以仅铺设一条。

该实施方式采用光缆作为采集部件，可以直接将光缆铺设于管束12上，设置比较简单，且结构重量比较轻。

请结合图1并进一步参考图2、图3，其中，图2为图1的B-B视图；图3为图1的A-A视图。

在第二中具体实施方式中，采集装置为红外热成像仪15；红外成像仪可以通过电缆与控制器连接，红外热成像仪15的数量至少为一个，红外成像仪的数量可以根据空冷凝汽器的长度和组数设定，对于长度(沿蒸汽分配管11长度方向)比较长的空冷凝汽器，可以沿蒸汽分配管11的长度方向设置几个红外成像仪，每一个红外成像仪负责一定管段区域内管束12的监测。

温度场实时监测装置还包括固设于空冷平台30的支撑架，红外热成像仪15设于位于蒸汽分配管11上方的支撑架位置，且其监测探头可横向、纵向摆动。红外热成像仪15的监测探头可沿横向、纵向摆动，这样可以使用一个红外热成像仪15实现最大范围管束12的温度监测，尽量降低监测装置的使用成本。

具体地，上述实施例中的支撑架可以包括支撑梁13，支撑梁13的两端可以分别固连两侧的挡风墙，红外热成像仪15滑设于支撑梁13上，且滑动方向沿支撑梁13的长度方向；温度场实时监测装置还包括驱动装置，在驱动装置的驱动下，红外热成像仪15沿支撑梁13往复滑动。

支撑梁13的数量可以根据空冷凝汽器的长度和组数设定，可以为一根，支撑梁13横跨于各组空冷凝汽器中间位置，也可以沿蒸汽分配管11方向均布树根。

支撑梁13安装于挡风墙上，请再次参考图1，所有空冷凝汽器纵向平行排列，并设置于第一挡风墙10和第二挡风墙20之间，这样穿过空冷凝汽器管束12的风对支撑梁13以及红外热成像仪15的影响比较小，提高红外热成像仪15的使用安全性和使用寿命。

进一步地，上述各实施例中的温度场实时监测装置还可以包括吊架22，吊架22包括横臂以及连接于横臂两端的立臂，两立臂的外端部均设置有滚轮21，支撑梁13设有两个滑槽，两滚轮21分别设于两滑槽的内部，且与滑槽的内壁滚动连接，红外热成像仪15设置于横臂。滚轮21实现红外热成像仪15的方式简单、易行。

上述各实施方式中，驱动装置可以包括电机和缠绕有拉绳的卷扬，卷扬的拉绳连接吊架22，电机驱动卷扬转动以实现红外热成像仪15的往复运动。其中红外热成像仪15可以通过一组电机和卷扬实现在支撑梁13上往复运动，也可以通过两组电机和卷扬实现往复运动。以下给出了通过两组电机和卷扬实现往复运动的实施方式。

在一种具体实施方式中，电机可以包括第一电机41和第二电机42，卷扬包括第一卷扬51和第二卷扬52，第一电机41驱动第一卷扬51，第二电机42驱动第二卷扬52，且第一电机41和第一卷扬51、第二电机42和第二卷扬52分别安置于支撑梁13的两端部，可以安装于挡风墙内侧，也可以安装于空冷平台30。也就是说，当红外热成像仪15向右运动时，第一电机41驱动第一卷扬51收绳，红外热成像仪15在第一卷扬51拉绳的拉动下向左运动，同时第二卷扬52的拉绳在红外热成像仪15的带动下被拉出，红外热成像仪15运动过程中，其探头横向、纵向摆动实现对各管束12出风口位置壁面温度的监测。当红外热成像仪15运动至最左端时，第一电机41停止工作。

同理，当红外热成像仪15需要向左运动时，第二电机42驱动第二卷扬52收绳，第一卷扬51被带动放绳。

众所周知，位于空冷平台30上两侧挡风墙的距离短则十几米，长则几十米，因此支撑梁13的长度也就相应比较长，为了尽量减小支撑梁13使用过程的变形，还可以进行如下设计。

进一步地，上述各实施例中的温度场实时监测装置还可以包括至少一个支架14，支架14包括两支撑立臂和连接两支撑立臂的横臂，两支撑立臂的下端部固定于相应蒸汽分配管11或空冷平台30桁架上，优选固定与蒸汽分配管11外表面，横臂横跨于支撑梁13的上方，且支撑梁13吊装固定于横臂。

支架14可以起到对支撑梁13中间部位的可靠支撑，避免支撑梁13产生弯曲变形。

上述各实施例中，控制器将各管束12的出风口壁面温度信号形成温度场分布图，显示装置将温度场分布图显示于界面上。

以上对本发明所提供的空冷凝汽器的温度场实时监测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种空冷凝汽器的温度场实时监测装置，其特征在于，包括以下部件：

采集装置，用于采集各管束(12)出风位置处的换热管壁温度；

控制器，连接所述采集装置的信号输出端口，根据所述管束出风口壁面温度信号获得相应所述管束(12)的管内蒸汽温度，并将各所述管内蒸汽温度显示于显示装置的界面；

显示装置，显示各所述管束(12)的管内蒸汽温度于界面；

所述采集装置为红外热成像仪(15)；所述红外热成像仪(15)的数量至少为一个；所述温度场实时监测装置还包括固设于空冷平台(30)的支撑架，所述红外热成像仪(15)设于位于蒸汽分配管(11)上方的所述支撑架位置，且其监测探头可横向、纵向摆动；

所述支撑架包括支撑梁(13)，所述支撑梁(13)的两端分别固连两侧的挡风墙，所述红外热成像仪(15)滑设于所述支撑梁(13)上，且滑动方向沿所述支撑梁(13)的长度方向；所述温度场实时监测装置还包括驱动装置，在所述驱动装置的驱动下，所述红外热成像仪(15)沿所述支撑梁(13)往复滑动。

2.如权利要求1所述的温度场实时监测装置，其特征在于，还包括吊架(22)，所述吊架(22)包括横臂以及连接于所述横臂两端的立臂，两所述立臂的外端部均设置有滚轮(21)，所述支撑梁(13)设有两个滑槽，两所述滚轮(21)分别设于两所述滑槽的内部，且与所述滑槽的内壁滚动连接，所述红外热成像仪(15)设置于所述横臂。

3.如权利要求2所述的温度场实时监测装置，其特征在于，所述驱动装置包括电机和缠绕有拉绳的卷扬，所述卷扬的拉绳连接所述吊架(22)，所述电机驱动所述卷扬转动以实现所述红外热成像仪(15)的往复运动。

4.如权利要求3所述的温度场实时监测装置，其特征在于，所述电机包括第一电机(41)和第二电机(42)，所述卷扬包括第一卷扬(51)和第二卷扬(52)，所述第一电机(41)驱动所述第一卷扬(51)，所述第二电机(42)驱动所述第二卷扬(52)，且所述第一电机(41)和所述第一卷扬(51)、所述第二电机(42)和所述第二卷扬(52)分别安置于所述支撑梁(13)的两端部。

5.如权利要求1至3任一项所述的温度场实时监测装置，其特征在于，所述支撑架还包括至少一个支架，所述支架包括两支撑立臂和连接两所述支撑立臂的横臂，两所述支撑立臂的下端部固定于相应蒸汽分配管(11)或空冷平台(30)桁架上，所述横臂横跨于所述支撑梁(13)的上方，且所述支撑梁(13)吊装固定于所述横臂。

6.如权利要求1至3任一项所述的温度场实时监测装置，其特征在于，所述控制器将各所述管束(12)的所述出风口壁面温度信号形成温度场分布图，所述显示装置将所述温度场分布图显示于界面上。