CN106969885B - 一种发电厂凝汽器泄漏检测系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

一种发电厂凝汽器泄漏检测系统及检测方法，通过测量和比较凝汽器热井不同区域的凝结水比电导率，快速准确地诊断出泄漏区域、泄漏量、等效泄漏孔直径，可以检测泄漏率在0.0005％以上的凝汽器泄漏问题；本发明具有系统简单、测量准确、诊断可靠、维护量小等显著优点，为发电厂运行中处理凝汽器泄漏提供准确可靠的决策依据。

Description

一种发电厂凝汽器泄漏检测系统及检测方法

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种发电厂凝汽器泄漏检测系统及检测方法。

背景技术

凝汽器换热管运行中泄漏是长期以来困扰发电厂安全运行的重要隐患之一，特别是海水冷却电厂。当凝汽器发生泄漏后，凝结水被污染，导致热力系统水汽品质迅速恶化，造成热力系统设备短时间内严重腐蚀结垢，威胁机组的安全运行，即使是装备有凝结水精除盐系统的机组，最多也只能坚持几个小时，如果在这几个小时之内不能找到泄漏位置并处理，就只能紧急停机查找漏点并处理。

由于凝汽器换热管内流动的冷却水杂质离子浓度远远高于凝汽器热井中蒸汽冷凝下来的凝结水，因此，凝汽器泄漏最显著的特征就是凝结水中的杂质离子浓度增加，杂质离子浓度增加的程度就表征了冷却水的泄漏程度。因此，检测凝结水中的杂质离子浓度是判断凝汽器是否泄漏、泄漏点位置及计算泄漏率的重要参数。

现有的凝汽器检漏技术的共同特点：1)在凝汽器热井内设置取样点，通过真空泵将凝结水抽取到凝汽器外；2)通过检测不同取样点水样的氢电导率或Na⁺浓度来判断泄漏区域。

现有凝汽器检漏装置存在的问题：1)取样代表性较差，目前的取样点均设置在每个水室的凝汽器两端，一种是在每个水室管束两端的集水槽内(只能检测凝汽器管口泄漏)，一种是在靠近管束两端的热井液面下(只能检测管口及靠近管口的换热管泄漏)；2)水样存在交叉污染。为了节省成本，一般的凝汽器检漏装置都是多个取样点(一般8个)公用1套(1用1备)取样泵和测量系统，这些取样点间隔一定的时间切换取样并测量水样中的杂质离子浓度，水样切换容易造成交叉污染；而且，每一个水样都是在不同时间点测定的，而其对泄漏点及泄漏量的判断是通过比较不同测点的离子浓度差别来确定的，因此，经常出现不容易确定泄漏点甚至判断错误的现象。3)经常抽不出水样。由于凝汽器在真空下运行，一般运行压力在4.9kPa(绝对压力)左右，真空度非常高，如果要连续稳定抽取水样，对取样泵以及取样管路、阀门、泵的安装高度等要求非常高，只要某一个环节出现问题，就抽不出水样。4)水样滞后时间较长。水样从凝汽器热井抽取到凝汽器检漏柜在线化学仪表要流经几十米的取样管路，需要消耗一定的时间，因此，必然存在水样滞后问题。如果要水样滞后时间短，取样流速就要高，但是流速一高，取样系统阻力就大，泵的抽吸能力达不到。

由于现有的凝汽器检漏技术原理大同小异，固有的设计缺陷无法得到根本改善，因此，发电厂急需一种全新的能够快速准确地判断凝汽器运行中泄漏区域及泄漏量的检测技术。

发明内容

本发明针对现有凝汽器检漏技术固有的问题，提供一种全新的能够快速准确检测发电厂凝汽器运行中泄漏的检测系统及检测方法，可检测漏率达到0.0005％。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种发电厂凝汽器泄漏检测系统，包括布置在凝汽器热井内的N个电导率电极2，电导率电极2安装在电极密封座1内，电导率电极2的电极电缆3通过电缆引出管4引出，与电导率变送器5连接，电导率变送器5与中央处理器6连接，将接收到的电导率电极2测量信号传送给中央处理器6，中央处理器6与显示屏7连接，将检测结果输出显示在显示屏7上，所述电导率变送器5、中央处理器6和显示屏7集中布置在凝汽器检漏柜8内。

为确保测点的代表性和检漏装置的灵敏度，每个水室沿凝汽器管长度方向布置若干个所述电导率电极2，其测量部分浸没在凝汽器热井最低运行液面之下0‐500mm处，且电导率电极2均位于每个水室凝结水流动方向的下游靠近出水口，从而实现对每个凝汽器水室凝结水水质检测全覆盖；电导率电极2数量N根据凝汽器的大小和凝结水出水口的位置确定。

所述电极密封座1与电导率电极2采用螺纹连接，密封结构为“O”型圈密封结合加注密封剂密封，将电导率电极2密封在电极密封座1内；电极密封座1与电缆引出管4采用螺纹连接，密封结构为“O”型圈密封，将电极电缆3密封在电缆引出管4内。

所述电缆引出管4材质为不锈钢，末端采用不锈钢堵头焊接密封，另一端穿过凝汽器侧壁，电缆引出管4与凝汽器侧壁相接处采用焊接密封。

所述电缆引出管4焊接在凝汽器热井内部的钢支撑架上，确保电缆引出管在凝汽器运行中牢固、不晃动。

所述中央处理器6配备无线通讯模块，能实现诊断结果的远程传输。

所述的发电厂凝汽器泄漏检测系统的检测方法，在凝汽器热井每个水室凝结水液面下布置N个电导率电极2，直接测定不同区域凝结水的电导率K，各测点电导率为K₁，K₂，…K_N，其中测点最大电导率为K_max，所有测点最小电导率K_min；安装在凝汽器检漏控制柜内的电导率变送器5接受来自各电导率电极2测量的电导率后传送给中央处理器6，中央处理器6比较不同测点的电导率测定结果，当某个电导率电极2测量的电导率值K_x与各测点的最小电导率值K_min的差值超过设定范围时，即K_x‐K_min>△K时，判定该测定位置发生泄漏；中央处理器6通过比较泄漏区域电导率值K_x与未泄漏区域电导率值即最小电导率值K_min差值，结合凝汽器冷却水电导率K_冷却水以及凝结水流量V_n，计算得到凝汽器泄漏率δ＝[(K_x‐K_min)/K_冷却水]，凝汽器泄漏量V_L＝1000×δ×V_n，并将泄漏位置、凝汽器泄漏率、凝汽器泄漏量显示在显示屏7上；其中，电导率K的单位为μS/cm，凝结水流量V_n的单位为t/h，凝汽器泄漏率δ的单位为％，凝汽器泄漏量V_L的单位为Kg/h。

本发明和现有技术相比具有以下优点。

1、本发明根据比电导率测定结果诊断凝汽器泄漏，而比电导率测量具有响应时间快、测量结果可靠性高，电极基本免维护的特点，从根本上解决了氢电导率测量需要考虑氢交换柱失效问题、响应时间慢；钠离子测量仪表维护工作量大、容易交叉污染、成本高的固有问题。

2、由于电极直接布置在凝汽器热井内，因此，不存在水样滞后及水样交叉污染问题。

3、由于本发明是直接测定凝汽器热井内的凝结水，不需要将水样抽取到凝汽器外，因此，不需要真空泵、阀门、压力表及水样自动切换控制系统等，整个系统非常简单，运行中可以做到免维护，机组检修时，只需要对电极密封进行检查，对电极进行清洗即可。

4、由于水样测点(一般32个)远远多于现有的检漏系统(一般8个取样点)，因此，水样的代表性强，几乎没有盲区，而且所有的测点均是同时测量，不存在时间差，容易诊断泄漏区域，不会出现漏判、误判的现象。

5、检测结果显示非常直观，泄漏点一目了然，不需要运行人员进行二次数据分析和判断；诊断结果非常全面，泄漏位置、泄漏率、泄漏率一应俱全，非常方面运行人员决策处理措施。

6、具有远程监视功能，运行人员随时随地就可以掌握凝汽器泄漏检测结果。

附图说明

图1为凝汽器泄漏检测系统示意图。

图2为凝汽器检漏装置整体示意图。

图3为电导率率电极与电极密封座及电缆引出管连接方式。

图4为凝汽器泄漏检测结果示意图，其中图4(a)案例1测定结果，其中图4(b)案例1测定结果。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1，打开安装在凝汽器检漏柜8内的电导率变送器5电源开关，布置在凝汽器每个水室热井凝结水液面下的N个电导率电极2将测定的不同区域凝结水电导率信号(各测点电导率分别为K₁，K₂，…K_N，其中测点最大电导率为K_max，所有测点最小电导率K_min)通过密封在电缆引出管4内的电极电缆3传送给电导率变送器5，电导率变送器5接受电导率测量信号后，传送给安装在凝汽器检漏柜8内的中央处理6，中央处理器6通过比较不同测点的电导率测定结果，当某个电导率电极测量的电导率值K_x与各测点的最小电导率值K_min的差值超过设定范围时，即K_x‐K_min>△K时，判定该测定位置发生泄漏。中央处理器通过比较泄漏区域电导率值K_x与未泄漏区域电导率值K_min差值，结合凝汽器冷却水电导率K_冷却水以及凝结水流量V_n，计算得到凝汽器泄漏率δ＝[(K_x‐K_min)/K_冷却水]，凝汽器泄漏量V_L＝1000×δ×V_n，并将泄漏位置、泄漏率、泄漏量显示在安装于凝汽器检漏柜8的显示屏7上，检测结果通过安装在无线通讯模块同步无线传输给安装有凝汽器检漏应用软件的运行人员的手机上，让运行人员随时随地掌握凝汽器检漏结果，实现远程监控。其中，电导率K单位为μS/cm，凝结水流量V_n单位为t/h，凝汽器泄漏率δ单位为％，凝汽器泄漏量V_L单位为Kg/h。

为了使检测结果看起来更直观，检测结果按照电导率测点在凝汽器中的实际布置位置实时显示在检漏控制柜的显示屏上，电厂运行人员可以非常直观的掌握凝汽器热井每个测点测定结果。并且，诊断结果(泄漏位置、泄漏率、泄漏量)也显示在显示屏上，让运行人员一目了然。

为了实现远程监控，中央处理器配备有无线通讯模块，在电厂运行人员的手机上安装应用软件后，电厂运行人员可以随时随地通过手机了解凝汽器泄漏检测结果。

凝汽器检漏装置整体示意图参见图2。

为确保电导率测量系统的严密性(如果系统不严密将影响凝汽器的真空，甚至导致机组不能运行)以及电导率电极电缆线处于干燥环境(电缆线长期处于湿热环境中可能会导致电缆线损坏，导致电导率测量错误)，安装时，先将电极尾部与电极密封座连接，然后将电极电缆线穿入电缆引出管，再将电极密封座与电缆引出管密封连接，将电极电缆线密封在电缆引出管内，从而确保测量系统的严密性。

电导率率电极与电极密封座及电缆引出管连接方式参加图3，先将电导率电极2与电极密封座1采用螺纹连接，O型圈密封，然后向电极密封座内加注5cm左右高度的密封剂进一步密封；待密封剂固化后，将电极密封座1与电缆引出管4通过螺纹连接紧固，O型圈密封。

图4为凝汽器泄漏检测结果示意图。图(a)案例1为凝汽器未发生泄漏时的检测结果示例，图(b)案例2为凝汽器发生泄漏时的检测结果示例。

Claims (4)

1.一种发电厂凝汽器泄漏检测系统，其特征在于：包括布置在凝汽器热井内的N个电导率电极(2)，电导率电极(2)安装在电极密封座(1)内，电导率电极(2)的电极电缆(3)通过电缆引出管(4)引出，与电导率变送器(5)连接，电导率变送器(5)与中央处理器(6)连接，将接收到的电导率电极(2)测量信号传送给中央处理器(6)，中央处理器(6)与显示屏(7)连接，将检测结果输出显示在显示屏(7)上，所述电导率变送器(5)、中央处理器(6)和显示屏(7)集中布置在凝汽器检漏柜(8)内；

每个水室沿凝汽器管长度方向布置若干个所述电导率电极(2)，其测量部分浸没在凝汽器热井最低运行液面之下0-500mm处，且电导率电极(2)均位于每个水室凝结水流动方向的下游靠近出水口；电导率电极(2)数量N根据凝汽器的大小和凝结水出水口的位置确定；

电极密封座(1)与电导率电极(2)采用螺纹连接，密封结构为“O”型圈密封结合加注密封剂密封，将电导率电极(2)密封在电极密封座(1)内；电极密封座(1)与电缆引出管(4)采用螺纹连接，密封结构为“O”型圈密封，将电极电缆(3)密封在电缆引出管(4)内；

在凝汽器热井每个水室凝结水液面下布置N个电导率电极(2)，直接测定不同区域凝结水的电导率K，各测点电导率为K₁，K₂，…K_N，其中测点最大电导率为K_max，所有测点最小电导率K_min；安装在凝汽器检漏控制柜内的电导率变送器(5)接受来自各电导率电极(2)测量的电导率后传送给中央处理器(6)，中央处理器(6)比较不同测点的电导率测定结果，当某个电导率电极(2)测量的电导率值K_x与各测点的最小电导率值K_min的差值超过设定范围时，即(K_x-K_min)>△K时，判定该测定位置发生泄漏；中央处理器(6)通过比较泄漏区域电导率值K_x与未泄漏区域电导率值即最小电导率值K_min差值，结合凝汽器冷却水电导率K_冷却水以及凝结水流量V_n，计算得到凝汽器泄漏率δ＝[(K_x-K_min)/K_冷却水]，凝汽器泄漏量V_L＝1000×δ×V_n，并将泄漏位置、凝汽器泄漏率、凝汽器泄漏量显示在显示屏(7)上；其中，电导率K的单位为μS/cm，凝结水流量V_n的单位为t/h，凝汽器泄漏率δ的单位为％，凝汽器泄漏量V_L的单位为Kg/h。

2.根据权利要求1所述的发电厂凝汽器泄漏检测系统，其特征在于：所述电缆引出管(4)材质为不锈钢，末端采用不锈钢堵头焊接密封，另一端穿过凝汽器侧壁，电缆引出管(4)与凝汽器侧壁相接处采用焊接密封。

3.根据权利要求1所述的发电厂凝汽器泄漏检测系统，其特征在于：所述电缆引出管(4)焊接在凝汽器热井内部的钢支撑架上，确保电缆引出管在凝汽器运行中牢固、不晃动。

4.根据权利要求1所述的发电厂凝汽器泄漏检测系统，其特征在于：所述中央处理器(6)配备无线通讯模块，能实现诊断结果的远程传输。

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