CN111238251B - 一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法及系统，根据实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速，计算散热器无积灰时不同工况下理想风速数值；获取散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速，根据散热器当前风速与理想风速得到空冷岛散热器翅片通道的积灰系数，用于判断积灰程度；本公开采用风速作为积灰程度的主要分析参数，可实现散热器积灰的实时监测，利于分析空冷系统运行状况，对机组运行更具有指导意义。

Description

一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法及系统

技术领域

本公开涉及散热器性能监测技术领域，特别涉及一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

汽轮机组是火力发电系统的重要设备，它的出力和效率决定发电系统的发电能力。排汽压力是汽轮机效率和出力的重要影响参数，微小的变化会影响汽轮机组的出力和效率，排汽压力降低会使蒸汽在汽轮机组内实现更大的焓降，提供更大的做功能力。

凝结器是汽轮机排汽的冷却设备，通过冷却效果降低汽轮机排汽压力。冷却能力和性能的优劣决定汽轮机排汽压力的高低。直接空冷系统是当前一种常用的火电厂汽轮机组排汽凝汽器设备。直接空冷系统是通过排汽管道将火力发电机组汽轮机的排汽排至室外布置的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过凝汽器的外表面，将凝汽器内蒸汽冷却成水，凝结水再经凝结水泵送回汽轮机的冷却系统。汽轮机排汽在散热器内部流动，与散热器外部的冷却空气进行表面式换热。

本公开发明人发现，直接空冷系统广泛应用于中国北方地区，受所处环境影响，散热器翅片通道易发生积灰现象，散热器积灰导致散热器传热系数和通风量下降，同等环境温度和机组状态情况下会使汽轮机组排汽压力升高，降低汽轮机组出力和效率，然而当前缺乏在线监测空冷散热器积灰程度监测的方法及设备，而且空冷系统散热器积灰监测缺乏直接测量的方法，各种间接测量方法普遍缺乏实用性。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法及系统，通过直接相关参数的测量实现了散热器积灰的实时准确监测。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开第一方面提供了一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法。

一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法，包括以下步骤：

根据实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速，计算散热器无积灰时不同工况下理想风速数值；

获取散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速，根据散热器当前风速与理想风速得到空冷岛散热器翅片通道的积灰系数，用于判断积灰程度。

作为可能的一些实现方式，所述理想风速数值，具体为：

v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}＝β₁Pw_-op+β₂/T_a-op+β₃n_f-op ²+β₅n_f-op+β₅)；

其中，v_a-op：理想风速，Pw_-op：机组理想负荷，T_a-op：环境理想温度，n_f-op：风机理想转速，β₁，β₂，β₃，β₄，β₅：拟合系数。

作为进一步的限定，在工况及入口条件确定的情况下，根据获取的实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速计算机组理想负荷、环境理想温度和风机理想转速，具体为：

Pw_-op＝μ_PPw_-rl；

T_a-op＝μ_TT_a-rl；

n_f-op＝μ_nn_f-rl；

其中，μ_P为机组负荷修正系数，μ_T为环境温度修正系数，μ_n为风机转速修正系数。

作为进一步的限定，所述积灰系数具体为：

α_v＝v_a/v_a-op＝v_a/v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}。

作为进一步的限定，所述理想风速数值的计算公式为通过实验数据和机组历史数据整理拟合后的结果。

本公开第二方面提供了一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测系统。

一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测系统，包括：

理想风速计算模块，被配置为：根据实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速，计算散热器无积灰时不同工况下理想风速数值；

积灰系数计算模块，被配置为：获取散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速，根据散热器当前风速与理想风速得到空冷岛散热器翅片通道的积灰系数，用于判断积灰程度。

作为可能的一些实现方式，采用带有防风罩的风筒式风速仪，对散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速进行测量。

本公开第三方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法中的步骤。

本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法中的步骤。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

1、本公开通过直接相关参数的测量解决了积灰厚度难以准确监测的问题，实现了散热器积灰的准确监测。

2、本公开采用风速作为积灰程度的主要分析参数，结合发电厂DCS控制系统中其它参数进行实时计算，可实现散热器积灰的实时监测，利于分析空冷系统运行状况，对机组运行更具有指导意义。

3、本公开通过大量的实验数据和历史数据的整理，得到数据材料，进一步拟合了出理想风速与理想机组负荷、理想环境温度和理想风机转速之间的公式，通过修正系数修正实时数据，进而能够通过实际数值得到理想风速，进而准确的得到积灰系数，实现了积灰程度的准确判断。

4、本公开采用带有防风罩的风筒式风速仪，对散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速进行测量，排除横向风干扰，极大的提高了当前风速测量的准确性。

5、本公开所述的理想风速的计算公式根据不同影响因素的影响机理进行拟合，极大的提高了其适用性，能够适用于不同的工况和入口条件。

附图说明

图1为本公开实施例1提供的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法的流程示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1：

直接空冷凝汽器散热器通道积灰后，积灰厚度的存在导致空气流道截面尺寸变小，凝汽器换热面积同时改变，流道结构、空气流速和流量发生变化。各种影响因素相同时，出口空气速度可反映流道的通流面积差异。散热器通道无积灰时，出口空气速度达到最大，随着积灰程度增加，出口空气速度降低。

如图1所示，本公开实施例1提供了一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法，积灰系数通过散热器出口风速、空气温度、机组负荷、风机转速实时计算得到，具体步骤如下：

(1)建立散热器无积灰时，不同工况下理想风速数值计算方法。因为不同机组环境状态存在差异，散热器、风机、空冷平台参数存在差异，每台机组需要建立单独数据库。数据由实验数据和机组历史数据整理并按照下式拟合得到。

v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}＝β₁Pw_-op+β₂/T_a-op+β₃n_f-op ²+β₅n_f-op+β₅)；

其中，v_a-op：理想风速，Pw_-op：机组理想负荷，T_a-op：环境理想温度，n_f-op：风机理想转速，β₁，β₂，β₃，β₄，β₅：拟合系数。

(2)采用带有防风罩的风筒式风速仪，对散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速v_a进行测量，排除横向风干扰。

(3)工况及入口条件确定后，测取机组实时数据，包括实际机组负荷Pw_-rl、实际环境温度T_a-rl，实际风机转速n_f-rl；

(4)参数修正Pw_-op＝μ_PPw_-rl；T_a-op＝μ_TT_a-rl；n_f-op＝μ_nn_f-rl；μ_P：机组负荷修正系数，μ_T：环境温度修正系数，μ_n：风机转速修正系数，各修正系数根据机组情况取经验系数；

(5)积灰系数α_v＝v_a/v_a-op＝v_a/v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}。

本实施例解决了直接空冷系统散热器积灰程度的监测问题，同时还解决了间接测量方法的实用性问题，通过直接相关参数的测量实现了积灰厚度监测。

实施例2：

本公开实施例2提供了一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测系统，包括：

理想风速计算模块，被配置为：根据实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速，计算散热器无积灰时不同工况下理想风速数值；

积灰系数计算模块，被配置为：获取散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速，根据散热器当前风速与理想风速得到空冷岛散热器翅片通道的积灰系数，用于判断积灰程度。

采用带有防风罩的风筒式风速仪，对散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速进行测量。

所述理想风速数值，具体为：

v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}＝β₁Pw_-op+β₂/T_a-op+β₃n_f-op ²+β₅n_f-op+β₅)；

其中，v_a-op：理想风速，Pw_-op：机组理想负荷，T_a-op：环境理想温度，n_f-op：风机理想转速，β₁，β₂，β₃，β₄，β₅：拟合系数。

在工况及入口条件确定的情况下，根据获取的实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速计算机组理想负荷、环境理想温度和风机理想转速，具体为：

Pw_-op＝μ_PPw_-rl；

T_a-op＝μ_TT_a-rl；

n_f-op＝μ_nn_f-rl；

其中，μ_P为机组负荷修正系数，μ_T为环境温度修正系数，μ_n为风机转速修正系数；

所述积灰系数具体为：α_v＝v_a/v_a-op＝v_a/v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}；

所述理想风速数值的计算公式为通过实验数据和机组历史数据整理拟合后的结果。

实施例3：

本公开实施例3提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如实施例1所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法中的步骤。

实施例4：

本公开实施例4提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如实施例1所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法中的步骤。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速，计算散热器无积灰时不同工况下理想风速数值；

获取散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速，根据散热器当前风速与理想风速得到空冷岛散热器翅片通道的积灰系数，用于判断积灰程度；

所述理想风速数值，具体为：

v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}＝β₁Pw_-op+β₂/T_a-op+β₃n_f-op ²+β₅n_f-op+β₅)；

其中，v_a-op：理想风速，Pw_-op：机组理想负荷，T_a-op：环境理想温度，n_f-op：风机理想转速，β₁，β₂，β₃，β₄，β₅：拟合系数。

2.如权利要求1所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法，其特征在于，在工况及入口条件确定的情况下，根据获取的实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速计算机组理想负荷、环境理想温度和风机理想转速，具体为：

Pw_-op＝μ_PPw_-rl；

T_a-op＝μ_TT_a-rl；

n_f-op＝μ_nn_f-rl；

其中，μ_P为机组负荷修正系数，μ_T为环境温度修正系数，μ_n为风机转速修正系数，Pw_-rl为实际机组负荷，T_a-rl为实际环境温度，n_f-rl为实际风机转速。

3.如权利要求1所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法，其特征在于，所述积灰系数具体为：

α_v＝v_a/v_a-op＝v_a/v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}；

或者，所述理想风速数值的计算公式为通过实验数据和机组历史数据整理拟合后的结果。

4.一种空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测系统，其特征在于，包括：

理想风速计算模块，被配置为：根据实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速，计算散热器无积灰时不同工况下理想风速数值；

积灰系数计算模块，被配置为：获取散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速，根据散热器当前风速与理想风速得到空冷岛散热器翅片通道的积灰系数，用于判断积灰程度；

所述理想风速数值，具体为：

v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}＝β₁Pw_-op+β₂/T_a-op+β₃n_f-op ²+β₅n_f-op+β₅)；

其中，v_a-op：理想风速，Pw_-op：机组理想负荷，T_a-op：环境理想温度，n_f-op：风机理想转速，β₁，β₂，β₃，β₄，β₅：拟合系数。

5.如权利要求4所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测系统，其特征在于，采用带有防风罩的风筒式风速仪，对散热器管束外壁与散热器垂直方向的当前风速进行测量。

6.如权利要求4所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测系统，其特征在于，在工况及入口条件确定的情况下，根据获取的实际机组负荷、实际环境温度和实际风机转速计算机组理想负荷、环境理想温度和风机理想转速，具体为：

Pw_-op＝μ_PPw_-rl；

T_a-op＝μ_TT_a-rl；

n_f-op＝μ_nn_f-rl；

其中，μ_P为机组负荷修正系数，μ_T为环境温度修正系数，μ_n为风机转速修正系数，Pw_-rl为实际机组负荷，T_a-rl为实际环境温度，n_f-rl为实际风机转速；

或者，

所述积灰系数具体为：α_v＝v_a/v_a-op＝v_a/v_{a-op(Pw-op，Ta-op，nf-op)}；

或者，

所述理想风速数值的计算公式为通过实验数据和机组历史数据整理拟合后的结果。

7.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3任一项所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法中的步骤。

8.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-3任一项所述的空冷岛散热器翅片通道积灰程度的监测方法中的步骤。

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