CN113747762A - 一种防结露系统及防结露方法 - Google Patents

一种防结露系统及防结露方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防结露系统，包括机组冷却器、取水端球阀、排水端球阀，所述机组冷却器的入口通过第一管路与所述取水端球阀相连接，所述机组冷却器的出口通过第二管路与所述排水端球阀相连接，其结构特点是，还包括旁通管路、旁通调节阀、温度测量装置，所述旁通调节阀、温度测量装置设在所述旁通管路上，所述旁通管路的两端分别连接所述第一管路、第二管路，所述旁通管路中的水流方向为从靠近所述第二管路的一端流向靠近所述第一管路的一端。本发明的防结露系统及防结露方法可将技术供水温度提升，并可使其长期稳定保持在较高温度，同时满足机组冷却器的要求。

Description

一种防结露系统及防结露方法
技术领域
本发明涉及水电站散热冷却装置，特别是一种防结露系统及防结露方法。
背景技术
水电站发电机组散热大，需采用水库水（或河水）进行冷却，而这些厂外冷却水源的水温一般较低，供水管路进入厂房后，管壁温度一般均低于空气的露点温度，空气中的水分就会在水管外壁结露，结露形成滴水易造成地面湿滑。若滴露在电气设备上，将形成安全隐患。根据电厂反馈与调研，厂内结露潮湿的主要因素为供水管路外壁结露，此问题目前是水电站设计与运行单位无法彻底解决的难题。
按常理，供水管外敷保温层即可解决此问题，但水电站技术供水管内水压极大，如果设置保温层，则不能尽早准确地做出管道漏水的预判，从而有发生水淹厂房的重大安全事故的隐患。因此从安全角度考虑，目前行业内的部分建设单位要求技术供水管路不能设置保温层。其它解决方式也存在局限，如：设置多台常规除湿机易造成空间温度超标，设置水冷除湿机则水系统更为复杂，布置困难，而且需要长时间保持内部循环通风除湿，空气品质差。
目前水电站机组冷却技术供水取自水库，进入厂房后，与机组的换热器进行热交换，技术供水温度升高后，排至尾水或者下库，再从水库取低温水，进入机组冷却系统，从而周而复始运行，排除机组散热，保障机组正常运行。一般而言，水温越低越利于机组冷却散热。
根据湿空气焓湿学原理，管道外壁发生结露凝水的基础条件是管内水温低于室内空气温度的露点温度（管内水温与管外壁温度近似相等），所以防止管道外壁结露存在2个方案：
1）主动式方案：提高技术供水水温。该方案从釜底抽薪的角度去解决该问题，通过技术手段控制技术供水水温及水管外壁温度，使之一直高于室内空气的露点温度，则不会发生结露凝水的情况。但由于技术供水量极大（1200MW抽水蓄能电站技术供水量达1400m³/h），通过电加热等常规的加热方式提高水温不具备可行性，所以目前各项目的除湿设计中均未考虑本方案。
2）被动式方案：降低空气露点温度。该方案可以采用设置空调或除湿机的方式将空气中的部分水份凝结出来，降低空气含湿量与露点温度，水电站空调主机处理后的冷空气一般先送往发电机层或母线层等冷负荷较大且对温度要求高的区域，然后再被送入技术供水管所在的水轮机层与蜗壳层。如果为了水轮机层与蜗壳层水管不结露，则需将空调出风露点温度大幅降低，则需降低厂房送风量或者大幅降低发电机层空气温度，造成厂内空气流通不畅或发电机层人员强烈的冷感，如采用电加热升高风温，将再次造成大量的电能损耗。因此从全厂空气系统上无法大幅降低水轮机层与蜗壳层空气的露点温度。目前各项目普遍使用的方案是在潮湿结露区域设置多台除湿机就地“尽量”解决潮湿结露问题，事实证明，该方案仅在较低程度上缓解了潮湿结露现象，而且还造成了空气闷热、不舒适感强的“后遗症”。
因此，目前水电站地下区域普遍存在的技术供水管路凝水滴水的现象一直未能较好解决，亟需一种创新方法和手段，以解决上述技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种防结露系统及防结露方法，该防结露系统及防结露方法在电站通风空调系统正常运行、保持厂内空气参数满足要求的同时，技术供水管路所在区域不存在管路结露、凝水、滴水的情况。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种防结露系统，包括机组冷却器、取水端球阀、排水端球阀，所述机组冷却器的入口通过第一管路与所述取水端球阀相连接，所述机组冷却器的出口通过第二管路与所述排水端球阀相连接，其结构特点是，还包括旁通管路、旁通调节阀、温度测量装置，所述旁通调节阀、温度测量装置设在所述旁通管路上，所述旁通管路的两端分别连接所述第一管路、第二管路，所述旁通管路中的水流方向为从靠近所述第二管路的一端流向靠近所述第一管路的一端。
通过在机组冷却器的取水端、排水端设置旁通管，将流经机组冷却器前、后的技术供、排水管段连通，旁通管上设置旁通调节阀、温度测量装置等，根据工程经验与机组产品资料，技术供水进入机组冷却器吸收机组散热，将形成一定程度的温升（如6℃），设置旁通管路及相关阀件后，可开启旁通调节阀至一定的开度（如60%旁通率，不同电站在不同季节具有不同的开度要求，可通过计算得到），使升温后本来直接排至尾水或下库的水部分回流至机组冷却器的技术供水管（即第一管路）内，与40%的低温水混合后再次进入机组冷却器，进行下一个吸热升温的过程，周而复始。由此，根据迭代计算，可将技术供水温度提升，并可使其长期稳定保持在较高温度，同时满足机组冷却器的要求。本发明的防结露系统极大地提高了水管路的外表面温度，可以彻底解决技术供水管道外壁面结露滴水的难题。
进一步的，所述第一管路、第二管路上分别设有第一温度变送器、第二温度变送器。通过在技术供水段、技术排水段分别设置第一温度变送器、第二温度变送器，可收集、实时监测技术供水温度、技术排水温度。
进一步的，所述旁通管路上设有方向控制阀或止回阀，所述旁通管路中的水流方向通过所述方向控制阀或止回阀控制。
进一步的，所述温度测量装置为第三温度变送器，所述旁通调节阀为电动型旁通调节阀，所述第三温度变送器与所述电动型旁通调节阀电连接。第三温度变送器监测旁通管路上的温度，并将温度数据反馈给电动型旁通调节阀，自动调节至正确的开度。
基于同一种发明构思，本发明还提出一种防结露方法：
一种防结露方法，包括如前所述的防结露系统，其特点是，包括如下步骤：
S1：收集取水端水源温度Tw、机组冷却器要求的温度范围、空气露点温度；
S2：根据以下公式计算回水旁通率R：
Tg=(1-R)Tw+R×Tp
其中，Tp为技术排水温度，设置为机组冷却器要求的温度范围之内；
Tg为技术供水温度，技术供水温度Tg需高于空气露点温度，空气露点温度由步骤S1收集获得，且技术供水温度与技术排水温度的差值(Tg-Tp)为固定值[根据工程经验与机组产品资料，技术供水进入机组冷却器吸收机组散热，将形成一定程度的温升（如6℃）；
Tw为取水端水源温度，由步骤S1收集获得；
S3：根据回水旁通率R的计算结果，调节旁通管路的开度。
进一步的，还包括如下步骤：绘制技术供水温度Tg、回水旁通率R与取水端水源温度Tw的关系图。
进一步的，所述技术排水温度Tp设置为机组冷却器要求的温度范围的上限值。将排水温度Tp设置为机组冷却器要求的温度范围的上限值，既可以获得更高的技术供水温度Tg，从而更一步提高消除结露的可靠性，又可以提高供、排水温差，从而减少用水量与水管尺寸，降低工程投资。
进一步的，所述旁通调节阀为电动型旁通调节阀。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1）本发明的防结露系统及防结露方法通过在机组冷却器的取水端、排水端设置旁通管，将流经机组冷却器前、后的技术供、排水管段连通，旁通管上设置旁通调节阀、温度测量装置等，使升温后本来直接排至尾水或下库的水部分回流至机组冷却器的技术供水管（即第一管路）内，与取水端的低温水混合后再次进入机组冷却器，进行下一个吸热升温的过程。由此，可将技术供水温度提升，并可使其长期稳定保持在较高温度，同时满足机组冷却器的要求。
2）本发明的防结露系统及防结露方法极大地提高了水管路的外表面温度，可以彻底解决技术供水管道外壁面结露滴水的难题。
3）本发明的防结露系统及防结露方法从行业内认为是“死胡同”的主动式方案着手，通过技术手段控制技术供水水温及水管外壁温度，使之一直高于室内空气的露点温度，则不会发生结露凝水的情况。本发明采用的方法避免了常规电加热方式的不可操作性，可在设置了水冷却器的水电站及类似工程中适用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1为本发明一实施例的防结露系统的示意图。
图2为本发明一实施例的旁通率R与技术供水温度Tg的关系图（以取水端水源温度Tw为15℃时为示例）。
附图标记：
1-机组冷却器；2-取水端球阀；3-排水端球阀；4-第一管路；5-第二管路；6-旁通管路；7-旁通调节阀；8-第一温度变送器；9-第二温度变送器；10-止回阀；11-第三温度变送器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明至少一个实施例提供一种防结露系统，如图1所示，包括机组冷却器1、取水端球阀2、排水端球阀3、旁通管路6、旁通调节阀7、第三温度变送器11，所述机组冷却器1的入口通过第一管路4与所述取水端球阀2相连接，所述机组冷却器1的出口通过第二管路5与所述排水端球阀3相连接，所述旁通调节阀7、温度测量装置设在所述旁通管路6上，所述旁通管路6的两端分别连接所述第一管路4、第二管路5，所述旁通管路6中的水流方向为从靠近所述第二管路5的一端流向靠近所述第一管路4的一端。所述第一管路4、第二管路5上分别设有第一温度变送器8、第二温度变送器9。所述旁通管路6上设有方向控制阀或止回阀10，所述旁通管路6中的水流方向通过所述方向控制阀或止回阀10控制。所述旁通调节阀7为电动型旁通调节阀7，所述第三温度变送器11与所述电动型旁通调节阀7电连接。
通过在机组冷却器的取水端、排水端设置旁通管，将流经机组冷却器前、后的技术供、排水管段连通，旁通管上设置旁通调节阀、温度测量装置等，根据工程经验与机组产品资料，技术供水进入机组冷却器吸收机组散热，将形成一定程度的温升（如6℃），设置旁通管路及相关阀件后，可开启旁通调节阀至一定的开度（如60%旁通率，不同电站在不同季节具有不同的开度要求，可通过计算得到），使升温后本来直接排至尾水或下库的水部分回流至机组冷却器的技术供水管（即第一管路）内，与40%的低温水混合后再次进入机组冷却器，进行下一个吸热升温的过程，周而复始。由此，根据迭代计算，可将技术供水温度提升，并可使其长期稳定保持在较高温度，同时满足机组冷却器的要求。本发明的防结露系统极大地提高了水管路的外表面温度，可以彻底解决技术供水管道外壁面结露滴水的难题。
基于同一种发明构思，本发明还提出一种防结露方法。
一种防结露方法，包括如前所述的防结露系统，其特点是，包括如下步骤：
S1：收集取水端水源温度Tw、机组冷却器1要求的温度范围、空气露点温度；
S2：根据以下公式计算回水旁通率R：
Tg=(1-R)Tw+R×Tp
其中，
Tp为技术排水温度，设置为机组冷却器1要求的温度范围之内；
Tg为技术供水温度，技术供水温度Tg需高于空气露点温度，空气露点温度由步骤S1收集获得，且技术供水温度与技术排水温度的差值Tg-Tp为固定值；
Tw为取水端水源温度，由步骤S1收集获得；
S3：根据回水旁通率R的计算结果，调节旁通管路6的开度。
如图2所示，还可绘制技术供水温度Tg、回水旁通率R与取水端水源温度Tw的关系图，以供运行人员管理与操作。图2示出的是当取水端水源温度Tw为15℃时，回水旁通率R与技术供水温度Tg的轴线图。技术供水厂外的取水端水源温度Tw不受系统影响，是一个固定值，则技术供水温度Tg仅和回水旁通率R形成一一对应的关系。
优选的，所述技术排水温度Tp设置为机组冷却器1要求的温度范围的上限值。既可以获得更高的技术供水温度Tg，从而更一步提高消除结露的可靠性，又可以提高供、排水温差，从而减少用水量与水管尺寸，降低工程投资。
根据迭代计算，对于常见的1200MW抽水蓄能电站，只需数小时即可将技术供水温度Tg提升并可长期稳定保持在较高温度，同时满足机组冷却器的要求，对于厂外取水端水源温度的温度范围为5~22℃的技术供水系统，通过设置旁通管路系统，均可获得约28℃的技术供水温度，极大地提高了水管路外表面温度。对于设置有空调系统的电站，采用空调送风时，空气露点温度不大于20℃，大幅低于28℃，可以彻底解决技术供水管道外壁面结露滴水的难题。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (8)

1.一种防结露系统，包括机组冷却器（1）、取水端球阀（2）、排水端球阀（3），所述机组冷却器（1）的入口通过第一管路（4）与所述取水端球阀（2）相连接，所述机组冷却器（1）的出口通过第二管路（5）与所述排水端球阀（3）相连接，其特征在于，还包括旁通管路（6）、旁通调节阀（7）、温度测量装置，所述旁通调节阀（7）、温度测量装置设在所述旁通管路（6）上，所述旁通管路（6）的两端分别连接所述第一管路（4）、第二管路（5），所述旁通管路（6）中的水流方向为从靠近所述第二管路（5）的一端流向靠近所述第一管路（4）的一端。
2.根据权利要求1所述的防结露系统，其特征在于，所述第一管路（4）、第二管路（5）上分别设有第一温度变送器（8）、第二温度变送器（9）。
3.根据权利要求1所述的防结露系统，其特征在于，所述旁通管路（6）上设有方向控制阀或止回阀（10），所述旁通管路（6）中的水流方向通过所述方向控制阀或止回阀（10）控制。
4.根据权利要求1所述的防结露系统，其特征在于，所述温度测量装置为第三温度变送器（11），所述旁通调节阀（7）为电动型旁通调节阀（7），所述第三温度变送器（11）与所述电动型旁通调节阀（7）电连接。
5.一种防结露方法，包括根据权利要求1~3任一所述的防结露系统，其特征在于，包括如下步骤：
S1：收集取水端水源温度Tw、机组冷却器（1）要求的温度范围、空气露点温度；
S2：根据以下公式计算回水旁通率R：
Tg=(1-R)Tw+R×Tp
其中，
Tp为技术排水温度，设置为机组冷却器（1）要求的温度范围之内；
Tg为技术供水温度，技术供水温度Tg需高于空气露点温度，空气露点温度由步骤S1收集获得，且技术供水温度与技术排水温度的差值(Tg-Tp)为固定值；
Tw为取水端水源温度，由步骤S1收集获得；
S3：根据回水旁通率R的计算结果，调节旁通管路（6）的开度。
6.根据权利要求5所述的防结露方法，其特征在于，还包括如下步骤：绘制技术供水温度Tg、回水旁通率R与取水端水源温度Tw的关系图。
7.根据权利要求5所述的防结露方法，其特征在于，所述技术排水温度Tp设置为机组冷却器（1）要求的温度范围的上限值。
8.根据权利要求5所述的防结露方法，其特征在于，所述旁通调节阀（7）为电动型旁通调节阀（7）。
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