CN114396828A - 一种凝汽器传热管空化射流清洗装置及其清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种凝汽器传热管空化射流清洗装置及其清洗方法，其包括：凝汽器进水水室；凝气管板，所述凝气管板固定设置于所述凝汽器进水水室的左侧壁上；凝气器传热管，所述凝气器传热管设置有多个，每个所述凝气器传热管均通过凝气管板连通于所述凝汽器进水水室；定位机构，所述定位机构固定设置于所述凝汽器进水水室内，所述定位机构包括由二维机器人定位系统控制的滑座和滑块，所述滑座上安装有滑块。本发明通过高压水射流推动空化锥前进，水流经过空化锥时，产生空化效应，将空化锥附近污垢进行清洗，且从清洗效果角度来看，空化射流清洗效果好，主要有高效、安全、环保、节能等优点，而且不伤害设备母材。

Description

一种凝汽器传热管空化射流清洗装置及其清洗方法

技术领域

本发明具体涉及凝汽器传热管的清洗装置技术领域，具体是一种凝汽器传热管空化射流清洗装置及其清洗方法。

背景技术

长期以来，凝汽器污垢一直困扰火电燃煤机组的经济、环保、安全运行。

凝汽器传热管污垢的长期存在，将导致传热管导热系数下降，热阻增大，进而恶化凝汽器真空和降低汽轮机效率，造成发电煤耗升高；同时，凝汽器传热管污垢造成冷却水流通面积减小、流阻增大，凝汽器循环水压力损失和循环水泵功耗增加，导致用电率升高；凝汽器传热管污垢的进一步集聚，会造成传热管的腐蚀甚至泄漏，不仅严重影响传热管的使用寿命，停机检漏还将造成发电小时损失，机组利用率降低。

凝汽器污垢大致分为两类：硬垢和软垢；硬垢的主要成分是碳酸钙、碳酸镁等无机垢；软垢的主要成分是生物黏泥、腐蚀产物和淤泥等。

根据调查，生物黏泥等软垢是造成目前凝汽器清洁度下降的主要原因；生物黏泥在具有形成速度快的特点；某研究显示,凝汽器传热管清洗一周后,生物黏泥就导致传热管的实际传热系数由2.93kW/(m²℃)降低至1.98kW/(m²℃)；如此快的积垢速度和低的传热效率,导致凝汽器长期处于低效运行中。

开发效果好、效率高、普适性强的清洗技术和装备，对凝汽器传热管进行定期在线清洗，保持凝汽器传热管清洁度长期处于较高水平，是破解凝汽器低效运行的重要切入点和着力点。

国内普遍采用的在线清洗方法是向凝汽器水室内投放胶球，利用胶球与凝汽器传热管管壁的摩擦效应驱除污垢；但是胶球清洗的清洗效果并不尽如人意，而且胶球投放系统有时还受到收球率问题的困扰，因此难以从根本上解决凝汽器传热管污垢问题。

火电厂凝汽器传热管在线清洗机器人是近年出现的新兴技术，可以较为有效地实现凝汽器传热管的不停机清洗；目前，国内凝汽器传热管在线清洗方法及装置主要有四类：第一类是凝汽器传热管在线化学清洗，这类在线化学清洗方法及装置无法在开式循环机组使用，原因在于开式循环机组的循环水取自自然水体，排放也必须排放回江河湖海；若使用化学物质进行清洗，化学物质进入自然环境是无法避免的，这必然造成严重的生态污染；第二类是凝汽器传热管管口水射流清洗；第三类是凝汽器传热管管内移动喷头水射流清洗；第四类是凝汽器传热管管内超空泡水射流清洗；这三类方法均属于物理清洗方法。

空化是指由于液流系统的局部低压(低于相应温度下该液体的饱和蒸汽压)使液体蒸发而形成空化泡(即气核，半径一般在20微米以下)爆发性地生长；空化泡溃灭时会引起强大的微射流冲击，产生极短暂的强压脉冲，气泡周围微小空间形成局部热点产生极端高温、高压，同时伴随产生复杂的物理反应、化学反应、机械作用、电化学作用和热作用；据测算，游离型空化泡溃灭时，近壁处微射流流速可达70至180m/s，在物体表面产生的冲击力高达140至170Mpa，微射流直径约为2至3μm，表面受到微射流冲击次数约为100至1000次/(s·cm²)。

空化射流清洗技术，是将空化作用引入水射流清洗技术中而形成的新型水下设施清洗技术，即人为地产生高密度空化泡，利用大量的空化泡在物体表面局部微小区域溃灭产生的强大微射流冲击力而达到清洗污垢的目的；空化射流清洗主要有高效、安全、环保、节能等优点，而且不伤害设施母材，极少或者完全不伤害原有的防腐层，工作水深可达百米，可广泛应用于各类水下清洗作业，包括民用船舶、海军舰艇、海上采油平台、海底输油管路、海上清洁能源、水产养殖、岸堤维护等。

由于凝汽器传热管内壁处于封闭环境，难于在全管段产生空化泡，导致空化清洗技术在凝汽器传热管在线清洗领域一直处于空白。

发明内容

为此，本发明提出一种凝汽器传热管空化射流清洗装置及其清洗方法以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种凝汽器传热管空化射流清洗装置，其特征在于，其包括：

凝汽器进水水室；

凝气管板，所述凝气管板固定设置于所述凝汽器进水水室的左侧壁上；

凝气器传热管，所述凝气器传热管设置有多个，每个所述凝气器传热管均通过凝气管板连通于所述凝汽器进水水室；

定位机构，所述定位机构固定设置于所述凝汽器进水水室内，所述定位机构包括由二维机器人定位系统控制的滑座和滑块，所述滑座上安装有滑块；

以及清洗机构，所述清洗机构固定安装于所述滑块上，使得二维机器人定位系统通过控制滑块带动所述清洗机构进行X、Y平面位置调节。

进一步，作为优选，所述清洗机构包括空化锥、牵引线、牵引轮以及锥舱，所述锥舱固定安装在所述滑块上，所述锥舱的右端口处转动安装有牵引轮，所述牵引轮的外侧面上固定设置有牵引线的一端，所述牵引线的另一端固定连接有滑动设置于锥舱内的所述空化锥。

进一步，作为优选，所述锥舱与其邻近的一所述凝气器传热管的中心线都位于同一轴线上。

进一步，作为优选，所述空化锥包括空化锥体和两个空化锥轮，两个所述空化锥轮分别固定于所述空化锥体的左、右两端。

进一步，作为优选，所述空化椎体的最大外径比所述凝汽器传热管的内径小1～1.5mm。

进一步，作为优选，所述空化锥轮的最大外径比凝汽器传热管的内径大1～2mm。

一种凝汽器传热管空化射流清洗装置的清洗方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：二维机器人定位系统控制定位机构对锥舱和凝汽器传热管管口进行定位，使锥舱与凝汽器传热管的管口对中；

S2：在水流的推力作用下，牵引轮开始旋转并释放牵引线，空化锥离开锥舱，然后进入与锥舱对中的凝汽器传热管内；

S3：空化锥进入凝汽器传热管后，在水流的推力作用下，空化锥沿凝汽器传热管径向方向移动，在空化锥椎体最大外径处，水流通过凝汽器传热管的流通面积急剧减小，流速增大，产生空化效应，对凝汽器传热管的管壁产生强烈的清洗效应；

S4：空化锥在凝汽器传热管内受水流推力作用下，空化锥移动至凝汽器传热管的末端，此时，牵引轮开始反向旋转并回收牵引线，空化锥在牵引线的拉力作用下回到锥舱，便完成一根凝汽器传热管的来回两次空化清洗；

S5：清洗完一根凝汽器传热管后，二维机器人定位系统控制定位机构带动清洗机构对下一根凝汽器传热管进行定位、清洗，并按上述步骤进行循环作业，以完成整个凝汽器的空化清洗。

本发明采用以上技术,与现有的技术相比具有以下有益效果：

1.本发明装置从清洗机理角度来看，属于纯物理清洗方式，不存在环境污染的担忧。

2.本发明装置从清洗效果角度来看，空化射流清洗效果好，主要有高效、安全、环保、节能等优点，而且不伤害设备母材。

3.本发明装置从系统布局的角度来看，只需在凝汽器进口水室内布置清洗装置即可，无需要双侧布置清洗装置。

附图说明

图1为一种凝汽器传热管空化射流清洗装置的结构示意图；

图2为一种凝汽器传热管空化射流清洗装置的作业示意图；

图3为一种凝汽器传热管空化射流清洗装置中空化锥的结构示意图。

图中：1、凝汽器传热管；2、凝汽器管板；3、凝汽器进水水室；4、定位机构；5、空化锥；51、空化锥体；52、空化锥轮；6、牵引线；7、牵引轮；8、锥舱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：请参阅附图1-3，本发明提供一种技术方案：一种凝汽器传热管空化射流清洗装置，其包括：

凝汽器进水水室3；

凝气管板2，凝气管板2固定设置于凝汽器进水水室3的左侧壁上；

凝气器传热管1，凝气器传热管1设置有多个，每个凝气器传热管1均通过凝气管板2连通于凝汽器进水水室3；

定位机构4，定位机构4固定设置于凝汽器进水水室3内，定位机构4包括由二维机器人定位系统控制的滑座和滑块，滑座上安装有滑块；

以及清洗机构，清洗机构固定安装于滑块上，使得二维机器人定位系统通过控制滑块带动清洗机构进行X、Y平面位置调节。

本实施例中，清洗机构包括空化锥5、牵引线6、牵引轮7以及锥舱8，锥舱8固定安装在滑块上，锥舱8的右端口处转动安装有牵引轮7，牵引轮7的外侧面上固定设置有牵引线6的一端，牵引线6的另一端固定连接有滑动设置于锥舱8内的空化锥5。

本实施例中，锥舱8与其邻近的一凝气器传热管1的中心线都位于同一轴线上。

本实施例中，空化锥5包括空化锥体51和两个空化锥轮52，两个空化锥轮52分别固定于空化锥体51的左、右两端；具体的，空化锥轮52受凝气器传热管1内壁挤压，滚动钢珠后的弹簧将收缩，使得空化锥5可进入传热管，且在滚动钢珠后的弹簧挤压下空化锥5与凝气器传热管1的内壁贴合压紧。

本实施例中，空化椎体51的最大外径比凝汽器传热管1的内径小1～1.5mm。

本实施例中，空化锥轮52的最大外径比凝汽器传热管1的内径大1～2mm。

一种凝汽器传热管空化射流清洗装置的清洗方法，其包括以下步骤：

S1：二维机器人定位系统控制定位机构4对锥舱8和凝汽器传热管1管口进行定位，使锥舱8与凝汽器传热管1的管口对中；

S2：在水流的推力作用下，牵引轮7开始旋转并释放牵引线6，空化锥5离开锥舱8，然后进入与锥舱8对中的凝汽器传热管1内；

S3：空化锥5进入凝汽器传热管1后，在水流的推力作用下，空化锥5沿凝汽器传热管1径向方向移动，在空化锥5椎体最大外径处，水流通过凝汽器传热管1的流通面积急剧减小，流速增大，产生空化效应，对凝汽器传热管1的管壁产生强烈的清洗效应；

S4：空化锥5在凝汽器传热管1内受水流推力作用下，空化锥5移动至凝汽器传热管1的末端，此时，牵引轮7开始反向旋转并回收牵引线6，空化锥5在牵引线6的拉力作用下回到锥舱8，便完成一根凝汽器传热管1的来回两次空化清洗；

S5：清洗完一根凝汽器传热管1后，二维机器人定位系统控制定位机构4带动清洗机构对下一根凝汽器传热管进行定位、清洗，并按上述步骤进行循环作业，以完成整个凝汽器的空化清洗。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种凝汽器传热管空化射流清洗装置，其特征在于，其包括：

凝汽器进水水室(3)；

凝气管板(2)，所述凝气管板(2)固定设置于所述凝汽器进水水室(3)的左侧壁上；

凝气器传热管(1)，所述凝气器传热管(1)设置有多个，每个所述凝气器传热管(1)均通过凝气管板(2)连通于所述凝汽器进水水室(3)；

定位机构(4)，所述定位机构(4)固定设置于所述凝汽器进水水室(3)内，所述定位机构(4)包括由二维机器人定位系统控制的滑座和滑块，所述滑座上安装有滑块；

以及清洗机构，所述清洗机构固定安装于所述滑块上，使得二维机器人定位系统通过控制滑块带动所述清洗机构进行X、Y平面位置调节。

2.根据权利要求1所述的一种凝汽器传热管空化射流清洗装置，其特征在于：所述清洗机构包括空化锥(5)、牵引线(6)、牵引轮(7)以及锥舱(8)，所述锥舱(8)固定安装在所述滑块上，所述锥舱(8)的右端口处转动安装有牵引轮(7)，所述牵引轮(7)的外侧面上固定设置有牵引线(6)的一端，所述牵引线(6)的另一端固定连接有滑动设置于锥舱(8)内的所述空化锥(5)。

3.根据权利要求2所述的一种凝汽器传热管空化射流清洗装置，其特征在于：所述锥舱(8)与其邻近的一所述凝气器传热管(1)的中心线都位于同一轴线上。

4.根据权利要求3所述的一种凝汽器传热管空化射流清洗装置，其特征在于：所述空化锥(5)包括空化锥体(51)和两个空化锥轮(52)，两个所述空化锥轮(52)分别固定于所述空化锥体(51)的左、右两端。

5.根据权利要求4所述的一种凝汽器传热管空化射流清洗装置，其特征在于：所述空化椎体(51)的最大外径比所述凝汽器传热管(1)的内径小1～1.5mm。

6.根据权利要求5所述的一种凝汽器传热管空化射流清洗装置，其特征在于：所述空化锥轮(52)的最大外径比凝汽器传热管(1)的内径大1～2mm。

7.一种凝汽器传热管空化射流清洗装置的清洗方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1：二维机器人定位系统控制定位机构(4)对锥舱(8)和凝汽器传热管(1)管口进行定位，使锥舱(8)与凝汽器传热管(1)的管口对中；

S2：在水流的推力作用下，牵引轮(7)开始旋转并释放牵引线(6)，空化锥(5)离开锥舱(8)，然后进入与锥舱(8)对中的凝汽器传热管(1)内；

S3：空化锥(5)进入凝汽器传热管(1)后，在水流的推力作用下，空化锥(5)沿凝汽器传热管(1)径向方向移动，在空化锥(5)椎体最大外径处，水流通过凝汽器传热管(1)的流通面积急剧减小，流速增大，产生空化效应，对凝汽器传热管(1)的管壁产生强烈的清洗效应；

S4：空化锥(5)在凝汽器传热管(1)内受水流推力作用下，空化锥(5)移动至凝汽器传热管(1)的末端，此时，牵引轮(7)开始反向旋转并回收牵引线(6)，空化锥(5)在牵引线(6)的拉力作用下回到锥舱(8)，便完成一根凝汽器传热管(1)的来回两次空化清洗；

S5：清洗完一根凝汽器传热管(1)后，二维机器人定位系统控制定位机构(4)带动清洗机构对下一根凝汽器传热管进行定位、清洗，并按上述步骤进行循环作业，以完成整个凝汽器的空化清洗。

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