CN111813065A - 空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统包括蒸汽分配管、散热器管束、凝结水管道、监测线缆、数据采集器、轴流风机、监测主机和空冷平台，每个所述蒸汽分配管同时与两排所述散热器管束的上端流体导通，所述散热器管束的下端与所述凝结水管道流体导通，所述凝结水管道安装在所述空冷平台上，两排所述散热器管束呈倒V形结构安装设置，所述轴流风机安装设置在两排所述散热器管束形成的倒V形结构下方的所述空冷平台上。本发明中气流在冷凝器内侧流动均匀、减小环境风俗影响，能够改善冷却效果。
Description
技术领域
本发明涉及火电机组空冷系统技术领域。具体地说是空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统。
背景技术
空冷岛即直接空冷系统，又称为空气冷却系统，它是一种以节水为目的的大电厂冷却技术，是一种以空气取代水为冷却介质的冷却方式，是指汽轮机的排汽直接进入空冷凝汽器用空气来冷凝，空气与蒸汽进行热交换，所需的冷却空气通常由机械通风方式供应，其冷凝水由凝结水泵排入汽轮机组的回热系统。采用空冷系统的汽轮发电机组简称空冷机组。空冷岛一般冷风从下方进入冷却器内侧吸热产生热风，热风再向上流通排出。
空冷岛安全性上需要满足冬季工况下，空冷岛管束的防冻要求，经济性上又要满足机组最优背压控制要求，降低机组煤耗，从而降低厂用电率，实现节能目的。
在现有技术中，气流在冷凝器内侧流动时不均匀，导致冷凝器散热不均匀导致冷凝效果不佳；当环境风速较大时，热风出风不畅，有部分重新回流入冷凝器内侧，极大影响整个空冷系统的冷却效果。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种气流在冷凝器内侧流动均匀、减小环境风俗影响、改善冷却效果的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，包括蒸汽分配管、散热器管束、凝结水管道、监测线缆、数据采集器、轴流风机、监测主机和空冷平台，每个所述蒸汽分配管同时与两排所述散热器管束的上端流体导通，所述散热器管束的下端与所述凝结水管道流体导通，所述凝结水管道安装在所述空冷平台上，两排所述散热器管束呈倒V形结构安装设置，所述轴流风机安装设置在两排所述散热器管束形成的倒V形结构下方的所述空冷平台上，所述监测线缆沿所述散热器管束的长度方向布置，所述数据采集器的数据输出端与所述监测主机的数据输入端连接；在所述散热器管束上分别安装有管束位移测量装置和管束温度测量装置，所述监测线缆的一端分别与所述管束位移测量装置的数据输出端和所述管束温度测量装置的数据输出端连接，所述监测线缆的另一端分别与所述数据采集器的数据输入端和所述无线模拟量采集控制器的数据输入端连接，所述无线模拟量采集控制器的数据输出端与无线模拟量采集接收器的数据输入端采用无线微波通讯连接，所述无线模拟量采集接收器的数据输出端与DCS操作员站的数据输入端连接。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，在所述空冷平台上方且在轴流风机两侧的位置安装有两块导流板，所述冷凝器内侧顶部在蒸汽管正下方的位置安装有导流机构，所述两块导流板端部靠近轴流风机中部的一侧通过螺栓固定有支臂，所述支臂通过下端的滑套并配合销轴连接支座，所述支座通过螺栓竖直固定在空冷平台上部在轴流风机外侧的位置，所述导流机构包括安装架、减速电机、丝杠、丝杆螺母和两块次导流板，所述减速电机沿安装架轴线方向安装在其上部，所述减速电机的驱动轴连接丝杆的上端，所述丝杆安装在安装架的轴线位置，所述丝杆螺母螺纹连接丝杆，所述两块次导流板在安装架的两侧。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，所述导流机构还包括连接座和两根连杆，所述连接座焊接在丝杆螺母的一侧，所述连接座的两侧转动连接两根连杆的一端，所述两根连杆的另一端对应转动连接两块次导流板端部的中间位置。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，所述两块次导流板端部的下次通过铰链连接，所述安装架顶部通过螺栓连接冷凝器内侧的顶部。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，所述导流板端部的另一侧转动连接直杆的上端，所述直杆的底端转动连接有连接耳，所述连接耳安装在滑座的上部，所述滑座滑动安装在轨道的外部，所述滑座朝向支座的一侧连接液压缸的活塞杆末端；所述液压缸水平安装在空冷平台上部相应位置，所述轨道安装在空冷平台上部在轴流风机外侧的位置。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，所述空冷平台上部在导流板下方的位置竖直安装有外框架，所述外框架内侧等距水平焊接有导流片。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，所述空冷平台安装在立柱的顶部，所述空冷平台边缘的矮墙顶部在相互毗邻的冷凝器之间竖直安装有立柱，所述空冷平台外侧的立柱上部对应安装有四套喷管，所述立柱底部靠近空冷平台中部的位置安装有滑轨，所述滑轨外部滑动安装有滑座，所述滑座上部的两侧竖直焊接有两根立轴，所述立柱的两侧对应通过铰链连接两片围板的一侧，所述两片围板底部靠近立柱的一侧焊接有两根次立轴，所述两根立轴通过两根推杆对应连接两根次立轴。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，所述推杆包括直杆和两个连接套，所述两个连接套对应焊接在直杆的两端，所述两个连接套对应套接在立轴和次立轴的外部；所述滑座在滑轨背离立柱的一侧连接液压缸的活塞杆末端，所述液压缸水平安装在空冷平台上部的支架顶部。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，所述喷管管体下部的开口外部安装有喷头，所述喷头朝向冷凝器，所述喷管中部安装三通接头，所述三通接头下部的接口连接供水管，所述供水管的中部安装有电控阀。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，所述喷管水平安装在支架的上部，所述支架通过螺栓竖直固定在立柱的顶端；相互毗邻的所述冷凝器之间竖直安装有隔板，所述空冷平台底部在轴流风机的外侧安装有与围板相同安装结构的挡风板。
上述空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，在轴流风机下方安装进风支架，所述进风支架入口端设置有若干个呈弧形阵列等距均分的通孔，通孔内滑动安装有两组镜像对称的L形引风板，所述L形引风板伸入进风支架内腔中并与其出口端贴合，通孔两侧均开设有弧形腔，弧形腔内设置有伸缩连接件，所述伸缩连接件包括伸缩板、限位块以及弹簧，所述伸缩板一端固定连接L形引风板，所述伸缩板另一端伸入弧形腔并固定连接限位块。所述L形引风板靠近伸缩板的一端内部开设有容纳腔，所述容纳腔内设置有定位组件，定位组件包括两组镜像对称的J形插杆、第一磁石以及第二磁石，两组J形插杆相互靠近的一端依次固定设置第一磁石以及第二磁石，所述第一磁石和第二磁石为同名磁石。所述进风支架的通孔侧壁上开设有若干个等距均分的定位槽，所述J形插杆一端插设在定位槽内，所述J形插杆另一端贯穿容纳腔并固定连接压板。所述进风支架出口端侧壁上开设有滑槽，所述L形引风板上固定设置有导向块，所述导向块与滑槽滑动配合。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1.利用减速电机、丝杆、丝杆螺母、连接座和两根连杆组成的控制结构控制两根连杆之间夹角而控制两块次导流板之间夹角而使气流最大范围覆盖冷凝器上部的两侧，同时导流板和次导流板之间喇叭状的流通通道使气流趋向于均匀分布，保证冷凝器均匀散热。
2.利用液压缸推动滑座在轨道上部滑动，滑座带动直杆下端移动而控制导流板的转动，调整导流板倾斜的角度以控制导流板导向气流覆盖冷凝器下部的范围，同时调整导流板与次导流板之间的流通通道，利于冷凝器散热均匀。
3.利用导流板将气流导向至外框架位置处，再由等距水平焊接的导流片将气流均匀的导流至冷凝器两侧下部位置，出风均匀，冷凝器两侧下部散热均匀，冷凝效果好。
4.利用液压缸、滑座、滑轨和推杆组成的围板开合结构控制围板的开合，在环境无风时全部开启，减少阻挡以保证出风通畅，而在环境风速块时开启迎风面而关闭其余三面，减少热风被环境风吹动而形成向下的回旋气流由下风处被风机重新吹入冷凝器中。
5.利用四套喷管分别安装在空冷平台的四方，仅迎风面的喷管在电控阀的控制下开启并通过喷口向冷凝器喷水除盐的水雾，起到汽化吸热以及强化传热的效果，提高冷却效果。
6.利用隔板将相互毗邻的冷凝器分隔开来使不同冷凝器的出风互不干扰，冷凝器出风更加顺畅，避免出风回流的情况发生。
7.利用挡风板在环境无风时全部开启，减少阻挡而提高进气量，保证风冷效果，而在环境风速块时开启迎风面而关闭其余三面，减少空冷平台上部产生的热风回流由下风处被风机重新吹入冷凝器中。
8.通过利用同名的第一磁石以及第二磁石之间的斥力作用，能够将J形插杆快速插设在定位槽内，使得L形引风板能够稳定在所调节位置。通过设置导向块与滑槽配合使用，能够对L形引风板起到导向限位的作用，避免L形引风板在滑动过程中产生偏移造成不稳定等现象发生。结构新颖，设计合理，操作简单，利用伸缩板、限位块以及弹簧配合使用，能够对L形引风板之间的间隙进行调节，从而达到调节进风孔的大小的作用，以此适应环境风的风速，保证空冷岛的换热效果。
附图说明
图1为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中的导流装置结构示意图；
图2为图1所示A处放大图；
图3为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中的导流机构结构示意图。
图1-3中：空冷平台1、冷凝器2、蒸汽管3、轴流风机4、导流板5、导流机构6、支臂7、外框架8、导流片9、支座10、液压缸11、轨道12、滑座13、连接耳14、直杆15、安装架61、减速电机62、丝杆63、丝杆螺母64、连接座65、连杆66、次导流板67。
图4为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中的出风装置结构示意图；
图5为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中的围板结构示意图；
图6为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中的喷水管结构示意图。
图4-6中：立柱0-5、隔板0-6、围板0-7、喷管0-8、支架0-9、液压缸0-10、立柱0-11、滑轨0-12、滑轨0-13、立轴0-14、次立轴0-15、铰链0-16、推杆0-17、喷嘴0-18、三通接头0-19、供水管0-20、电控阀0-21、挡风板0-22、直杆0-171、连接套0-172。
图7为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中冷凝器温度场监测系统的结构原理图；
图8为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中冷凝器微变形监测系统的结构原理图。
图7-8中：16-凝结水管道；17-监测线缆；18-数据采集器；19-监测主机；20-管束温度测量装置；22-管束位移测量装置；23-无线模拟量采集接收器；24-无线模拟量采集控制器；25-DCS操作员站。
图9为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中进风装置的结构示意图；
图10为图9中A区域的放大示意图；
图11为本发明空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统中进风装置的进风支架结构示意图。
图中：进风支架1-1、滑槽101、定位槽102、L形引风板2、容纳腔201、伸缩板1-7、限位块1-8、弹簧1-9、导向块1-10、J形插杆1-11、第一磁石1-12、第二磁石1-13。
具体实施方式
如图7和图8所示，本实施例空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统包括蒸汽分配管3、散热器管束2、凝结水管道16、监测线缆17、数据采集器18、轴流风机4、监测主机19和空冷平台1，所述蒸汽分配管3同时与两排所述散热器管束2的上端流体导通，所述散热器管束2的下端与所述凝结水管道16流体导通，所述凝结水管道16安装在所述空冷平台1上，两排所述散热器管束2呈倒V形结构安装设置，所述轴流风机4安装设置在两排所述散热器管束2形成的倒V形结构下方的所述空冷平台1上，所述监测线缆17沿所述散热器管束2的长度方向布置，所述数据采集器18的数据输出端与所述监测主机19的数据输入端连接；在所述散热器管束2上分别安装有管束位移测量装置和管束温度测量装置，所述监测线缆17的一端分别与所述管束位移测量装置的数据输出端和所述管束温度测量装置的数据输出端连接，所述监测线缆17的另一端与所述数据采集器18的数据输入端和所述无线模拟量采集控制器24的数据输入端连接，所述无线模拟量采集控制器24的数据输出端与无线模拟量采集接收器23的数据输入端采用无线微波通讯连接，所述无线模拟量采集接收器23的数据输出端与DCS操作员站25的数据输入端连接。
如图1至图3所示，空冷平台1上方在轴流风机4两侧的位置安装有两块导流板5，冷凝器2内侧顶部在蒸汽管3正下方的位置安装有导流机构6，两块导流板5端部靠近轴流风机4中部的一侧通过螺栓固定有支臂7，支臂7通过下端的滑套并配合销轴连接支座10，支座10通过螺栓竖直固定在空冷平台1上部在轴流风机4外侧的位置，导流机构6包括安装架61、减速电机62、丝杠63、丝杆螺母64和两块次导流板67，减速电机52沿安装架61轴线方向安装在其上部，减速电机52的驱动轴连接丝杆63的上端，丝杆63安装在安装架61的轴线位置，丝杆螺母64螺纹连接丝杆63，两块次导流板67在安装架61的两侧，减速电机62驱动丝杆63转动，丝杆63驱动丝杆螺母64移动，丝杆螺母64通过连接座65拉动两根连杆66的上端移动，两根连杆66之间夹角改变而控制两块次导流板67之间夹角的变化而使气流最大范围覆盖冷凝器2上部的两侧，同时导流板5和次导流板67之间喇叭状的流通通道使气流趋向于均匀分布，保证冷凝器2均匀散热，轴流风机4产生的竖直向上的气流被两块次导流板67导向至冷凝器2的两侧。
导流机构6还包括连接座65和两根连杆66，连接座65焊接在丝杆螺母64的一侧，连接座65的两侧转动连接两根连杆66的一端，两根连杆66的另一端对应转动连接两块次导流板67端部的中间位置，连接座65使两根连杆66的上端能够顺利被丝杆螺母64拉动。两块次导流板67端部的的下次通过铰链连接，安装架61顶部通过螺栓连接冷凝器2内侧的顶部，两块次导流板67通过铰链连接达到二者之间夹角可调节的效果。导流板5端部的另一侧转动连接直杆15的上端，直杆15的底端转动连接连接耳14，连接耳14安装在滑座13的上部，滑座13滑动安装在轨道12的外部，滑座13朝向支座10的一侧连接液压缸11的活塞杆末端，液压缸11推动滑座13在轨道12上部滑动，滑座13带动直杆15下端移动而控制导流板5的转动，调整导流板5倾斜的角度以控制导流板5导向气流覆盖冷凝器2下部的范围，同时调整导流板5与次导流板67之间的流通通道，利于冷凝器2散热均匀。
液压缸11水平安装在空冷平台1上部相应位置，液压缸11推动滑座13移动，轨道12安装在空冷平台1上部在轴流风机4外侧的位置，轨道12导向滑座13移动。空冷平台1上部在导流板5下方的位置竖直安装有外框架8，外框架8内侧等距水平焊接有导流片9，导流板5将气流导向至外框架8位置处，再由等距水平焊接的导流片9将气流均匀的导流至冷凝器2两侧下部位置，出风均匀，冷凝器2两侧下部散热均匀，冷凝效果好。
蒸汽管3向冷凝器2内输送蒸汽，轴流风机4工作产生向上的气流，气流通过轴流风机4上方两侧导流板5的导流分别向两侧流动以及竖直向上移动，液压缸11推动滑座13在轨道12上部滑动，滑座13带动直杆15下端移动而控制导流板5的转动，调整导流板5倾斜的角度以控制导流板5导向气流覆盖冷凝器2下部的范围，气流在两块导流板5导向下向两侧流动至外框架8位置处，再由等距水平焊接的导流片9将气流均匀的导流至冷凝器2两侧下部位置，出风均匀，向上流动的气流流动到导流机构6位置之前，减速电机52的驱动轴连接丝杆63的上端，丝杆63安装在安装架61的轴线位置，丝杆螺母64螺纹连接丝杆63，两块次导流板67在安装架61的两侧，减速电机62驱动丝杆63转动，丝杆63驱动丝杆螺母64移动，丝杆螺母64通过连接座65拉动两根连杆66的上端移动，两根连杆66之间夹角改变而控制两块次导流板67之间夹角的变化而使气流最大范围覆盖冷凝器2上部的两侧，同时导流板5和次导流板67之间喇叭状的流通通道使气流趋向于均匀分布，气流被两块次导流板67导向至冷凝器2的两侧，冷凝器2冷却散热。
如图4至图6所示，空冷平台1安装在立柱0-5的顶部，空冷平台1边缘的矮墙顶部在相互毗邻的冷凝器2之间竖直安装有立柱0-11，矮墙顶部高程与蒸汽管3上部高程平齐，空冷平台1外侧的立柱0-11上部对应安装有四套喷管0-8，立柱0-11底部靠近空冷平台1中部的位置安装有滑轨0-13，滑轨0-13外部滑动安装有滑座0-12，滑座0-12上部的两侧竖直焊接有两根立轴0-14，立柱11的两侧对应通过铰链0-16连接两片围板7的一侧，两片围板0-7底部靠近立柱0-11的一侧焊接有两根次立轴0-15，两根立轴0-14通过两根推杆0-17对应连接两根次立轴0-15，空冷平台1底部在冷凝器2正下方的位置安装有轴流风机4，液压缸0-10推动滑座0-12向立柱0-11一侧移动，滑座0-12通过两根推杆0-17推动两片围板0-7展开，不同组围板0-7展开形成挡风墙，而液压缸0-10拉动滑座0-12远离立柱0-11，滑座通过两根推杆0-17拉动两片围板0-7合拢，挡风墙开启，强化出风。
推杆0-17包括直杆0-171和两个连接套0-172，两个连接套0-172对应焊接在直杆0-171的两端，两个连接套0-172对应套接在立轴0-14和次立轴0-15的外部，连接套0-172便于直杆0-171顺利连接立轴0-14和次立轴0-15，同时使围板0-7能够顺利的转动。滑座0-12在滑轨0-13背离立柱0-11的一侧连接液压缸10的活塞杆末端，液压缸0-10水平安装在空冷平台1上部的支架顶部，液压缸0-10控制滑座0-12的移动。喷管0-8管体下部的开口外部安装有喷头0-18，喷头0-18朝向冷凝器2，喷管0-8中部安装三通接头0-19，三通接头0-19下部的接口连接供水管0-20，供水管0-20的中部安装有电控阀0-21，四套喷管0-8分别安装在空冷平台1的四方，仅迎风面的喷管0-8在电控阀0-21的控制下开启并通过喷口0-18向冷凝器2喷水除盐的水雾，起到汽化吸热以及强化传热的效果，提高冷却效果。
喷管0-8水平安装在支架0-9的上部，支架0-9通过螺栓竖直固定在立柱0-11的顶端，支架0-9承托并固定喷管0-8。相互毗邻的冷凝器2之间竖直安装有隔板0-6，隔板0-6将相互毗邻的冷凝器2分隔开来使不同冷凝器2的出风互不干扰，冷凝器2出风更加顺畅，避免出风回流的情况发生，空冷平台1底部在轴流风机4的外侧安装有与围板0-7相同安装结构的挡风板0-22，挡风板0-22与围板0-7安装结构相同，在环境无风时全部开启，减少阻挡而提高进气量，保证风冷效果，而在环境风速块时开启迎风面而关闭其余三面，减少空冷平台1上部产生的热风回流由下风处被轴流风机4重新吹入冷凝器2中。
实际工作时，外界环境风大时，空冷平台1迎风面处的液压缸0-10推动滑座0-12向立柱0-11一侧移动，滑座0-12通过两根推杆0-17推动两片围板0-7展开，不同组围板0-7展开形成挡风墙，而无风时液压缸0-10拉动滑座0-12远离立柱0-11，滑座通过两根推杆0-17拉动两片围板0-7合拢，挡风墙开启，强化出风，与此同时，挡风板0-22在环境无风时全部开启，减少阻挡而提高进气量，而在环境风速块时开启迎风面而关闭其余三面，减少空冷平台1上部产生的热风回流由下风处被轴流风机4重新吹入冷凝器2中，四套喷管0-8分别安装在空冷平台1的四方，仅迎风面的喷管0-8在电控阀0-21的控制下开启并通过喷口0-18向冷凝器2喷水除盐的水雾，起到汽化吸热以及强化传热的效果。
请参阅图9至图11，在轴流风机4下方安装有进风支架1-1，进风支架1-1入口端设置有若干个呈弧形阵列等距均分的通孔，通孔内滑动安装有两组镜像对称的L形引风板1-2，L形引风板1-2伸入进风支架1-1内腔中并与其出口端贴合，通孔两侧均开设有弧形腔，弧形腔内设置有伸缩连接件，伸缩连接件包括伸缩板1-7、限位块1-8以及弹簧1-9，伸缩板1-7一端固定连接L形引风板1-2，伸缩板1-7另一端伸入弧形腔并固定连接限位块1-8。每两组L形引风板1-2之间形成一个进风孔，利用伸缩板1-7、限位块1-8以及弹簧1-9配合使用，能够对L形引风板1-2之间的间隙进行调节，从而达到调节进风孔的大小的作用，以此适应环境风的风速，保证空冷岛的换热效果。
如图11所示，L形引风板1-2靠近伸缩板1-7的一端内部开设有容纳腔201，容纳腔201内设置有定位组件，定位组件包括两组镜像对称的J形插杆1-11、第一磁石1-12以及第二磁石1-13，两组J形插杆1-11相互靠近的一端依次固定设置第一磁石1-12以及第二磁石1-13，第一磁石1-12和第二磁石1-13为同名磁石，进风支架1-1的通孔侧壁上开设有若干个等距均分的定位槽102，J形插杆1-11一端插设在定位槽102内，J形插杆1-11另一端贯穿容纳腔201并固定连接压板。通过利用同名的第一磁石1-12以及第二磁石1-13之间的斥力作用，能够将J形插杆1-11快速插设在定位槽102内，使得L形引风板1-2能够稳定在所调节位置。
如图9以及图11所示，进风支架1-1出口端侧壁上开设有滑槽101，L形引风板1-2上固定设置有导向块1-10，导向块1-10与滑槽101滑动配合。通过设置导向块1-10与滑槽101配合使用，能够对L形引风板1-2起到导向限位的作用，避免L形引风板1-2在滑动过程中产生偏移造成不稳定等现象发生。
在实际使用过程中，通过将压板带动J形插杆1-11向容纳腔201内侧挤压，然后将L形引风板1-2调整到实际需要的位置，然后再释放压板，此时在同名的第一磁石1-12以及第二磁石1-13之间的斥力作用，能够将J形插杆1-11快速插设在定位槽102内，使得L形引风板1-2能够稳定在所调节位置，以此对L形引风板1-2之间的间隙进行调节，从而达到调节进风孔的大小的作用，以此适应环境风的风速，保证空冷岛的换热效果。
空冷岛冬季防冻是空冷系统冬季正常运行的关键，传统热电偶、热电阻测温传感器的使用中，因安装对原有的温度场、流动场容易造成干扰，无法满足对空冷岛温度测量技术的实现需求。无法满足对空冷凝汽器空气温度的全面检测，在覆盖面上存在较大局限，仅仅能满足空冷岛局部温度的监测需求。本发明通过采用总线式测温电缆，在空冷系统散热管束上进行布置，可覆盖空冷系统所有散热面积，为空冷系统预警、运行调整、升温循环、最优背压节能控制提供数据支持。
与管束温度测量装置的温度传感器连接的监测电缆选用ZS-7可换芯测温电缆总线式结构；外护套材质：非再生高分子量聚乙烯，混入改性添加剂；耐高温，耐磨，硬度高，光滑度高；防水防熏蒸：可沉入小于100米的水罐、水井中，有效防止水分进入，损坏线缆。管束温度测量装置的温度传感器芯片型号：DS18B20或DS18B20；测温范围：-55℃-128℃；测温精度：≤0.5℃。
管束位移测量装置空冷管束形变监测装置是应用在直接空冷系统上、用来监视散热器管束冻结前的微小形变量，可以通过无线微波通讯原理，上传至接收端控制器，通讯至机组DCS控制系统，打破固有电缆传输方式，大量节约信号电缆，方便运行人员监视微小形变数值，及时根据数据进行空冷风机的频率调整，防止空冷管束冻结。
管束位移测量装置也可以使用拉绳位移传感器，作为就地一次测量元件，测量可用量程在0～2500mm，线性精度最大0.01％，分辨力根据配置不同最大可以达到0.1毫米，完全满足管束微小变形的测量需求。拉绳位移传感器模拟输出信号采用标准4～20毫安量，供电电压采用直流24V，工作温度范围在-45℃～+105℃之间，满足空冷岛管束表面工作环境要求。
无线模拟量采集控制器是信号传输的重要设备，用于模拟量及开关量信号的远程控制，内部嵌入高速单片机，并采用高性能射频芯片，发射功率最大500mw，可视环境下通信距离可达2700M以上。采用可靠的传输机制，用于代替信号电缆传输，具备工业级的传输品质。模拟量输出功能采用4路输出，仍然采用4～20mA标准信号。可以与无线模拟量采集控制器配合使用，实现一对一的传输配置。模拟量输出与控制器核心部分通过光电隔离，良好隔离性能进一步提升控制器的稳定性。支持冲突检测及重传机制，确保无线传输的可靠性。信号通过无线模拟量采集控制器传输后输出至DCS I/O卡件内，完成控制系统的采集监视功能。改变了传统的信号传输方式，节约了大量的信号及电源电缆，为空冷岛防冻技术的完善提供可靠数据支持，填补了技术空白。
管束位移测量装置安装在散热器管束2上，管束位移测量装置的管束位移传感器输出标准4-20mA信号至无线模拟量采集控制器，两者通过信号电缆相连；无线模拟量采集控制器由嵌入式高速单片机、高性能射频芯片、智能天线组成；信号通过微波传输至无线模拟量采集接收器；信号接收后无线模拟量采集接收器用于与DCS控制系统I/O模块相连，实现测量数据传输至DCS操作员站。实现了空冷管束形变量的实时监测。空冷岛温场测量、管束形变测量采集，测点安装对散热器表面无破坏。实时监测易冻结管束形变量，方便监视，实现防冻预警功能。温度、形变量均进入DCS系统，数据可靠，实现控制系统一体化。与空冷系统升温循环逻辑进行联锁动作，实现防冻逻辑动作的可靠性。
空冷机组节约了生产用水的同时，是牺牲了厂用电率及煤耗率和降低经济效益为代价获得的。特别是用空气作为冷源冷却汽轮机的乏汽，空冷凝汽器内冷介质与热介质换热温差大，环境温度昼夜温差大，季节波动范围也大，同时空冷系统冷却风机消耗大量的厂用电，因此空冷系统是否按最佳背压运行是空冷机组需要解决的一个重要问题，对空冷机组节能降耗有重要意义。
把所有影响空冷系统背压的因素进行归集，其中环境温度、机组负荷、大气压力、空冷风机指令、风机功耗、环境风速、风向等为主要影响因素。采集机组两年的历史运行数据，运用人工智能大数据技术，对数据进行清洗、集成、变换、约简、稳态处理后，利用BP神经网络算法进行建模。机组工况稳态下，对被测机组进行空冷风机功耗试验，采集风机频率与功耗数据，数据建模空冷风机频率与功耗曲线。
增加轴流风机的转速增加了空冷岛的通风量，那么掠过空冷管束的迎面风速增大，迎面风速增大增加了空冷凝汽器的换热强度和换热量，双重作用下降低了空冷凝汽器内蒸汽与空气之间的换热温差，使汽轮机的排汽背压降低，降低了排气及凝结水的焓降值，提高了热效率。
但是空冷风机转速的增加必然增加空冷风机的耗电量，虽然汽轮机背压降低增加了汽轮机的做功，但是汽轮机的做功增量是否大于空冷风机的多耗的功率，两者进一步研究。汽轮机排汽背压的降低影响汽轮机的功率称为“功率—背压”特性，空冷风机耗功随风机转速的关系成为“风机耗功特性”，上述两种特性的变化趋势和变化幅度呈现不一样，理论上“汽轮机做功增量-空冷风机耗功增量”之差达到最大时对应的背压为最佳背压。
采集机组大量历史运行数据，运用人工智能大数据技术对不同条件下的背压功耗曲线进行建模分析，数据训练，并根据背压影响因素的重要性分别建模，拟合出多维因素下的最优背压控制曲线，作为背压控制目标，自动调整风机运行频率，实现闭环优化控制。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，包括蒸汽分配管(3)、散热器管束(2)、凝结水管道(16)、监测线缆(17)、数据采集器(18)、轴流风机(4)、监测主机(19)和空冷平台(1)，每个所述蒸汽分配管(3)同时与两排所述散热器管束(2)的上端流体导通，所述散热器管束(2)的下端与所述凝结水管道(16)流体导通，所述凝结水管道(16)安装在所述空冷平台(1)上，两排所述散热器管束(2)呈倒V形结构安装设置，所述轴流风机(4)安装设置在两排所述散热器管束(2)形成的倒V形结构下方的所述空冷平台(1)上，所述监测线缆(17)沿所述散热器管束(2)的长度方向布置，所述数据采集器(18)的数据输出端与所述监测主机(19)的数据输入端连接；在所述散热器管束(2)上分别安装有管束位移测量装置(22)和管束温度测量装置(20)，所述监测线缆(17)的一端分别与所述管束位移测量装置(22)的数据输出端和所述管束温度测量装置(20)的数据输出端连接，所述监测线缆(17)的另一端分别与所述数据采集器(18)的数据输入端和所述无线模拟量采集控制器(24)的数据输入端连接，所述无线模拟量采集控制器(24)的数据输出端与无线模拟量采集接收器(23)的数据输入端采用无线微波通讯连接，所述无线模拟量采集接收器(23)的数据输出端与DCS操作员站(25)的数据输入端连接。
2.根据权利要求1所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，在所述空冷平台(1)上方且在轴流风机(4)两侧的位置安装有两块导流板(5)，所述冷凝器(2)内侧顶部在蒸汽管(3)正下方的位置安装有导流机构(6)，所述两块导流板(5)端部靠近轴流风机(4)中部的一侧通过螺栓固定有支臂(7)，所述支臂(7)通过下端的滑套并配合销轴连接支座(10)，所述支座(10)通过螺栓竖直固定在空冷平台(1)上部在轴流风机(4)外侧的位置，所述导流机构(6)包括安装架(61)、减速电机(62)、丝杠(63)、丝杆螺母(64)和两块次导流板(67)，所述减速电机(52)沿安装架(61)轴线方向安装在其上部，所述减速电机(52)的驱动轴连接丝杆(63)的上端，所述丝杆(63)安装在安装架(61)的轴线位置，所述丝杆螺母(64)螺纹连接丝杆(63)，所述两块次导流板(67)在安装架(61)的两侧。
3.根据权利要求2所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，所述导流机构(6)还包括连接座(65)和两根连杆(66)，所述连接座(65)焊接在丝杆螺母(64)的一侧，所述连接座(65)的两侧转动连接两根连杆(66)的一端，所述两根连杆(66)的另一端对应转动连接两块次导流板(67)端部的中间位置。
4.根据权利要求2所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，所述两块次导流板(67)端部的下次通过铰链连接，所述安装架(61)顶部通过螺栓连接冷凝器(2)内侧的顶部。
5.根据权利要求2所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，所述导流板(5)端部的另一侧转动连接直杆(15)的上端，所述直杆(15)的底端转动连接有连接耳(14)，所述连接耳(14)安装在滑座(13)的上部，所述滑座(13)滑动安装在轨道(12)的外部，所述滑座(13)朝向支座(10)的一侧连接液压缸(11)的活塞杆末端；所述液压缸(11)水平安装在空冷平台(1)上部相应位置，所述轨道(12)安装在空冷平台(1)上部在轴流风机(4)外侧的位置。
6.根据权利要求2所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，所述空冷平台(1)上部在导流板(5)下方的位置竖直安装有外框架(8)，所述外框架(8)内侧等距水平焊接有导流片(9)。
7.根据权利要求1所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，所述空冷平台(1)安装在立柱(0-5)的顶部，所述空冷平台(1)边缘的矮墙顶部在相互毗邻的冷凝器(2)之间竖直安装有立柱(0-11)，所述空冷平台(1)外侧的立柱(0-11)上部对应安装有四套喷管(0-8)，所述立柱(0-11)底部靠近空冷平台(1)中部的位置安装有滑轨(0-13)，所述滑轨(0-13)外部滑动安装有滑座(0-12)，所述滑座(0-12)上部的两侧竖直焊接有两根立轴(0-14)，所述立柱(0-11)的两侧对应通过铰链(0-16)连接两片围板(0-7)的一侧，所述两片围板(0-7)底部靠近立柱(0-11)的一侧焊接有两根次立轴(0-15)，所述两根立轴(0-14)通过两根推杆(0-17)对应连接两根次立轴(0-15)。
8.根据权利要求7所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，所述推杆(0-17)包括直杆(0-171)和两个连接套(0-172)，所述两个连接套(0-172)对应焊接在直杆(0-171)的两端，所述两个连接套(0-172)对应套接在立轴(0-14)和次立轴(0-15)的外部；所述滑座(0-12)在滑轨(0-13)背离立柱(0-11)的一侧连接液压缸(0-10)的活塞杆末端，所述液压缸(0-10)水平安装在空冷平台(0-1)上部的支架顶部。
9.根据权利要求7所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，所述喷管(0-8)管体下部的开口外部安装有喷头(0-18)，所述喷头(0-18)朝向冷凝器(2)，所述喷管(0-8)中部安装三通接头(0-19)，所述三通接头(0-19)下部的接口连接供水管(0-20)，所述供水管(0-20)的中部安装有电控阀(0-21)；所述喷管(0-8)水平安装在支架(0-9)的上部，所述支架(0-9)通过螺栓竖直固定在立柱(0-11)的顶端；相互毗邻的所述冷凝器(2)之间竖直安装有隔板(0-6)，所述空冷平台(1)底部在轴流风机(4)的外侧安装有与围板(0-7)相同安装结构的挡风板(0-22)。
10.根据权利要求7所述的空冷智慧模型动态最佳背压节能防冻自动控制一体化系统，其特征在于，在轴流风机(4)下方安装有进风支架(1-1)，所述进风支架(1-1)入口端设置有若干个呈弧形阵列等距均分的通孔，通孔内滑动安装有两组镜像对称的L形引风板(1-2)，所述L形引风板(1-2)伸入进风支架(1-1)内腔中并与其出口端贴合，通孔两侧均开设有弧形腔，弧形腔内设置有伸缩连接件，所述伸缩连接件包括伸缩板(1-7)、限位块(1-8)以及弹簧(1-9)，所述伸缩板(1-7)一端固定连接L形引风板(1-2)，所述伸缩板(1-7)另一端伸入弧形腔并固定连接限位块(1-8)；所述L形引风板(1-2)靠近伸缩板(1-7)的一端内部开设有容纳腔(201)，所述容纳腔(201)内设置有定位组件，定位组件包括两组镜像对称的J形插杆(1-11)、第一磁石(1-12)以及第二磁石(1-13)，两组J形插杆(1-11)相互靠近的一端依次固定设置第一磁石(1-12)以及第二磁石(1-13)，所述第一磁石(1-1)和第二磁石(1-13)为同名磁石；所述进风支架(1-1)的通孔侧壁上开设有若干个等距均分的定位槽(102)，所述J形插杆(1-11)一端插设在定位槽(102)内，所述J形插杆(1-11)另一端贯穿容纳腔(201)并固定连接压板；所述进风支架(1-1)出口端侧壁上开设有滑槽(101)，所述L形引风板(1-2)上固定设置有导向块(1-10)，所述导向块(1-10)与滑槽(101)滑动配合。
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| CN113036611A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-06-25 | 国网山东省电力公司青岛供电公司 | 一种配电柜防凝露保护系统及工作方法 |
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2020
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