CN204422084U - 一种空冷凝汽器温度场在线监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种空冷凝汽器温度场在线监测装置，包括多条测温电缆、多个采集器、通讯设备及计算机，多条测温电缆中的一条或多条测温电缆与多个采集器中的一个采集器连接，每个采集器通过通讯设备与计算机连接，每条测温电缆上设置有多个温度传感器。在空冷凝汽器的第一侧面的外表面上设置第一测温电缆、第二测温电缆、第三测温电缆，在空冷凝汽器的第二侧面的外表面上设置第四测温电缆、第五测温电缆、第六测温电缆，在空冷凝汽器内部设置第七测温电缆，第七测温电缆与第一侧面和第二侧面的相交线平行且位于平分第一侧面和第二侧面的夹角的平面内。该监测装置测量精确，结构简单、制作方便、易于安装，可以实时直观地为工作人员提供数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及直接空冷系统温度测量技术领域，尤其涉及一种直接空冷凝汽器温度场在线监测装置。
背景技术
在我国的“三北”地区，即华北、东北、西北地区，煤炭资源丰富，但水资源十分匮乏，与传统的湿冷系统相比，直接空冷技术的冷却能力远小于水的冷却能力，但直接空冷技术对水的消耗量非常低，采用空冷系统比采用湿冷系统每年可以节约水资源在90％以上，直接空冷技术是富煤缺水地区火力发电机组主要采用的汽轮机乏汽冷却技术。因此，火电厂直接空冷技术在这些富煤缺水地区存在广阔的应用前景。
大型电站直接空冷凝汽器主要作用是把汽轮机低压缸来的乏汽通过1根或2根大排汽管道引到汽轮机房外的空冷平台上的直接空冷凝汽器处，通过带有翅片的换热管束与轴流风机送来的冷空气进行热交换，使换热管束内的蒸汽凝结成水进入集水管，通过凝结水泵返回锅炉供水系统。
研究表明，空冷凝汽器冬季运行时，由于换热初始温差ITD值很大，换热管束的散热能力比夏季明显增强，极易出现因过冷产生冰冻现象。特别是随着负荷和环境温度降低，空冷管束内部的蒸汽分布开始呈不均匀状态，也造成换热管束温度分布不均，如果凝结水过冷就容易发生冻结。目前电厂运行中的解决方案：一是冬季派人进行人工巡检，人工巡检工作环境恶劣，劳动强度大，最主要的是人工巡检不能做到实时在线，运行人员不能及时根据现场情况实时调整。二是在冬季运行时提高机组运行背压，机组呈高背压运行态，通过增加空冷凝汽器的进汽量来提高换热管束的防冻能力，这样直接造成发电机组出力和风机耗功增加，煤耗增加，机组运行的经济性和安全性明显降低。
因此，需要一种能方便、实时地监测空冷凝汽器的温度状况的装置。
实用新型内容
本实用新型提供了一种解决以上任何一个问题的空冷凝汽器温度场在线监测装置。该空冷凝汽器温度场在线监测装置能够对空冷凝汽器各个部位的温度状况进行实时监测。
本实用新型提供一种空冷凝汽器(1)温度场在线监测装置，所述在线监测装置包括多条测温电缆(2)、多个采集器(3)、通讯设备(4)及计算机(5)，所述多条测温电缆(2)中的一条或多条测温电缆与所述多个采集器(3)中的一个采集器连接，每个所述采集器(3)通过所述通讯设备(4)与所述计算机(5)连接，每条测温电缆(2)上设置有多个温度传感器(6)，其中，在空冷凝汽器(1)的第一侧面(11)的外表面上设置第一测温电缆(21)、第二测温电缆(22)、第三测温电缆(23)，在空冷凝汽器(1)的第二侧面(12)的外表面上设置第四测温电缆(24)、第五测温电缆(25)、第六测温电缆(26)，在空冷凝汽器内部设置第七测温电缆(27)，所述第七测温电缆与所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线平行且位于平分所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的夹角的平面内。
其中，所述第一侧面(11)上的所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)均与所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线平行，所述第一测温电缆(21)离所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线的距离为1～3米，所述第二测温电缆(22)离所述第一测温电缆(21)的距离为1～3米，所述第三测温电缆(23)离所述第二测温电缆(22)的距离为1～3米；并且，所述第二侧面(12)上的所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)均与所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线平行，所述第四测温电缆(24)离所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线的距离为1～3米，所述第五测温电缆(25)离所述第四测温电缆(24)的距离为1～3米，所述第六测温电缆(26)离所述第五测温电缆(25)的距离为1～3米。
其中，在所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)上设置多个温度传感器(6)，以使得所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)在空冷凝汽器(1)的第一侧面(11)上的每片管束内均分别设置至少两个所述温度传感器(6)；在所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)上设置多个温度传感器(6)，以使得所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)在空冷凝汽器(1)的第二侧面(12)上的每片管束内均分别设置至少两个所述温度传感器(6)。
其中，在所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)、所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)上每隔0.9～1.2米设置一个所述温度传感器(6)。
其中，在所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)、所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)上每隔1.131米设置一个所述温度传感器(6)。
其中，所述第七测温电缆(27)沿着空冷凝汽器(1)内侧的风机桥架检修步道铺设。
其中，在所述第七测温电缆(27)上每隔5.5～6.5米设置一个所述温度传感器(6)。
其中，在所述第七测温电缆(27)上每隔5.655米设置一个所述温度传感器(6)。
其中，所述温度传感器(6)为单总线式数字温度传感器DS18B20。
其中，所述通讯设备(4)为RS485通讯线缆。
本实用新型提供的空冷凝汽器温度场在线监测装置通过在空冷凝汽器的第一侧面和第二侧面的外表面上设置相应的测温电缆，以及在空冷凝汽器的内部相应位置设置测温电缆，并在测温电缆的相应位置上设置温度传感器，来实时监测空冷凝汽器各个部位的温度状况。该监测装置性能稳定，测量精确，结构简单、制作方便、易于安装，可以实时直观地为工作人员提供数据，在冬季可以减少运行人员巡检工作量，及时采取防冻措施，在夏季可以指导运行人员优化运行，判断积灰程度，适时冲洗，达到节能、节水的目的。
附图说明
图1示例性地示出了本实用新型所提供的一种空冷凝汽器温度场在线监测装置；
图2示例性地示出了本实用新型所提供的一种空冷凝汽器温度场在线监测装置纵向切面图；
图3示例性地示出了空冷凝汽器一个侧面外部的测温电缆中设置温度传感器的示意图；以及
图4示例性地示出了空冷凝汽器内部测温电缆中设置温度传感器的示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，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任意组合。
本实用新型的基本思想是，提供一种空冷凝汽器温度场在线监测装置，包括多条测温电缆、多个采集器、通讯设备及计算机，每条所述测温电缆与每个所述采集器连接，每个所述采集器通过通讯设备与计算机连接，每条测温电缆上设置有多个温度传感器。其中，在空冷凝汽器第一侧面和第二侧面的外表面上各设置三条测温电缆，在空冷凝汽器内部设置一条测温电缆。并且其中，空冷凝汽器内部的测温电缆与第一侧面和第二侧面的相交线平行且位于平分第一侧面和第二侧面的夹角的平面内。
下面结合附图对本实用新型所提供的空冷凝汽器温度场在线监测装置进行详细描述。
如图1所示，图1示例性地示出了本实用新型所提供的一种空冷凝汽器温度场在线监测装置。本实用新型提供的一种空冷凝汽器温度场在线监测装置包括测温电缆2、采集器3、通讯设备4及计算机5。测温电缆设置于空冷凝汽器1外侧及内部。每条测温电缆2与每个采集器3连接，采集器3通过通讯设备4与计算机5相连。每条测温电缆2中设置多个温度传感器6。
测温电缆2的设置方式如图2所示。在空冷凝汽器1第一侧面11的外表面设置第一测温电缆21、第二测温电缆22及第三测温电缆23，在空冷凝汽器1第二侧面12的外表面设置第四测温电缆24、第五测温电缆25及第六测温电缆26。在空冷凝汽器1的内部设置第七测温电缆27。并且，该第七测温电缆27与第一侧面11和所述第二侧面12的相交线平行，且位于平分第一侧面11和第二侧面12的夹角的平面内，如图2所示。在铺设第七测温电缆27时，可以将其沿着空冷凝汽器1内侧的风机桥架检修步道130铺设，该风机桥架检修步道130位于空冷凝汽器1的A型组件的中间位置。
如图2所示，第一侧面(11)上的第一测温电缆21、第二测温电缆22、第三测温电缆23均与第一侧面11和第二侧面12的相交线平行，并且第二侧面12上的第四测温电缆24、第五测温电缆25、第六测温电缆26均与第一侧面11和第二侧面12的相交线平行。第一测温电缆21、第二测温电缆22、第三测温电缆23、第四测温电缆24、第五测温电缆25及第六测温电缆26在空冷凝汽器1的第一侧面11和第二侧面12的外表面的布置方式可以根据具体要求进行设置。
例如，为便于监测温度场，第一测温电缆21离第一侧面11和第二侧面12的相交线的距离为1～3米，第二测温电缆22离第一测温电缆21的距离为米，第三测温电缆23离第二测温电缆22的距离为1～3米；第四测温电缆24离第一侧面11和第二侧面12的相交线的距离为1～3米，第五测温电缆25离第四测温电缆24的距离为1～3米，第六测温电缆26离第五测温电缆25的距离为1～3米。
下面结合一个具体的空冷凝汽器说明如何在测温电缆上设置温度传感器以实现最佳的测温效果。
以600MW空冷机组的空冷凝汽器为例，该空冷凝汽器一般由8列A型组件组成，每列A型组件有7个单元，总长度约79.170米，每个单元对应1台空冷通风机，每单元长度约11.310米。一个单元有10片管束组成A型单元，A型单元单侧为5片管束，顺逆流比为4:1，即每列单侧顺流管束28片和逆流管束7片。逆流单元比较特殊，逆流单元为顺逆流管束混合组成，每列逆流管束采用分开布置，为两个顺逆流混合单元组成，顺、逆流管束每片宽度2.262米，每个单元合起来长度为11.310米。
如图2所示，在A型单元的第一侧面11和第二侧面12上各设置三条平行的测温电缆，三条测温电缆分别穿过每个管束的上、中、下部分。例如，图2中，第一管束110为第一侧面11上的一个管束，第二管束120为第二侧面12上的一个管束，第一测温电缆21、第二测温电缆22、第三测温电缆23分别穿过第一管束110的上、中、下部分，第四测温电缆24、第五测温电缆25、第六测温电缆26分别穿过第二管束120的上、中、下部分。
通过对空冷岛的观察，空气侧温度场的分布并不均匀，对防冻的需要主要是监测管束和管束之间的温度差别，甚至管与管之间的差别，这样在单条测温电缆上布置较多的温度传感器有利于防冻监测。因此，在第一测温电缆21、第二测温电缆22、第三测温电缆23上设置多个温度传感器6，以使得第一测温电缆21、第二测温电缆22、第三测温电缆23在第一侧面11上的每片管束内均分别设置至少两个温度传感器6；在第四测温电缆24、第五测温电缆25、第六测温电缆26上设置多个温度传感器6，以使得第四测温电缆24、第五测温电缆25、第六测温电缆26在第二侧面12上的每片管束内均分别设置至少两个温度传感器6。按照该要求，可以在上述这些测温电缆上每隔0.9～1.2米设置一个温度传感器6。
如上所述，顺、逆流管束每片宽度a＝2.262米，因此当第一测温电缆21、第二测温电缆22、第三测温电缆23、第四测温电缆24、第五测温电缆25、第六测温电缆26分别在每片管束内均设置至少两个温度传感器6时，就需要间隔b＝1.131米设置一个温度传感器6。图3示出了第一测温电缆21、第二测温电缆22、第三测温电缆23中设置温度传感器6的示意图。当然，也可以以更小的间隔设置更多的温度传感器6，以获得更好的测温效果。
另外，也可以对空冷凝汽器每一侧的多条测温电缆上的温度传感器进行错位布置。也就是说，每条测温电缆上的各个温度传感器的位置不是相互一致的，而是一条测温电缆上的各个温度传感器与另一条测温电缆上的各个温度传感器是相互交错地布置的。同样，也可以对空冷凝汽器每一侧的设置多条测温电缆。这样，就可以进一步减少温度测量死区的存在。
同时，间隔1.131米布置一个温度传感器6，这样保证安装时温度传感器6都能位于每片管束的中间，内侧支撑每片管束的钢结构也不会影响管束空气的流通。翅片管和翅片管之间较大的缝隙一般多发生在管束之间，管束内部的翅片管间的缝隙会好一些，这样使温度传感器6最大限度的避免缝隙间的冷空气对测温的影响。
按照上述布置温度传感器6的方式，每条测温电缆布置70个温度传感器6，外部的六条测温电缆上就设置有420个温度传感器6。
图4示例性地示出了第七测温电缆27中温度传感器6的分布方式。第七测温电缆27中温度传感器6可以在空冷凝汽器1风机13出口处设置多个，且温度传感器6的间隔可以根据具体要求进行设置。一般，在第七测温电缆27上可以每隔5.5～6.5米设置一个温度传感器6。具体地，空冷凝汽器1宽度一般为c＝11.310米，则温度传感器6的间隔可以为d＝5.655米，这样可以更便于计算热回流、监测自然风的影响、预测背压的突然上升；计算各单元的温升、优化空冷运行；监测逆流单元回暖时的状态。
需要说明的是，由于空冷凝汽器是长期使用的设备，因而为使测温电缆安全可靠、便于更换，可以先在空冷凝汽器1第一侧面11的换热管束和第二侧面12的换热管束的上方铺设骨架7，并将第一测温电缆21、第二测温电缆22、第三测温电缆23、第四测温电缆24、第五测温电缆25及第六测温电缆26架设于骨架7上方。或者，在每列A型组件的两侧固定有钢丝绳，通过将测温电缆与钢丝绳绑定在一起来固定测温电缆。
本实用新型提供的在线监测装置的温度传感器可以根据具体要求进行选择，可以使用单总线式数字温度传感器DS18B20。
本实用新型提供的在线监测装置的通讯设备可以根据具体情况进行选择，可以使用RS485通讯电缆。
温度传感器测得的温度数据被收集到采集器中，并通过通讯设备传输到计算机上，计算机可对温度数据进行分析，以供运行人员根据温度分布数据调节风机运行，实现防冻的需要和空冷凝汽器性能的提高。这样能够有效降低机组背压，降低轴流风机功耗，提高机组安全经济运行。
根据本实用新型的空冷凝汽器温度场在线监测装置特点为：(1)利用空冷系统温度场监测装置，通过监测全空冷岛的温度场，帮助判断空气侧流动的不均匀性，避免造成局部过冷的情况；(2)当环境空气温度低于0℃，通过监测散热管束出口空气温度，间接判断管束内部的散热状态，可以达到帮助判断管束内是否结冰；(3)结合机组背压、凝结水温度、过冷度等数据，对散热器管束出口热空气的最低温度作出规定，并与凝结水温度作关联，可实现空冷系统防冻预警，在空冷管束冻结前采取相应的防冻措施；(4)可以解决冬季运行人员巡检工作量，实时直观为运行人员提供数据，及时采取防冻措施；(5)夏季可以指导运行人员优化运行，判断积灰程度，适时冲洗，实现节能、节水。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包含一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
上面描述的内容可以单独地或者以各种方式组合起来实施，而这些变型方式都在本实用新型的保护范围之内。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种空冷凝汽器(1)温度场在线监测装置，其特征在于，所述在线监测装置包括多条测温电缆(2)、多个采集器(3)、通讯设备(4)及计算机(5)，所述多条测温电缆(2)中的一条或多条测温电缆与所述多个采集器(3)中的一个采集器连接，每个所述采集器(3)通过所述通讯设备(4)与所述计算机(5)连接，每条测温电缆(2)上设置有多个温度传感器(6)，
其中，在空冷凝汽器(1)的第一侧面(11)的外表面上设置第一测温电缆(21)、第二测温电缆(22)、第三测温电缆(23)，在空冷凝汽器(1)的第二侧面(12)的外表面上设置第四测温电缆(24)、第五测温电缆(25)、第六测温电缆(26)，在空冷凝汽器内部设置第七测温电缆(27)，所述第七测温电缆与所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线平行且位于平分所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的夹角的平面内。
2.如权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述第一侧面(11)上的所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)均与所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线平行，所述第一测温电缆(21)离所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线的距离为1～3米，所述第二测温电缆(22)离所述第一测温电缆(21)的距离为1～3米，所述第三测温电缆(23)离所述第二测温电缆(22)的距离为1～3米；
并且，所述第二侧面(12)上的所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)均与所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线平行，所述第四测温电缆(24)离所述第一侧面(11)和所述第二侧面(12)的相交线的距离为1～3米，所述第五测温电缆(25)离所述第四测温电缆(24)的距离为1～3米，所述第六测温电缆(26)离所述第五测温电缆(25)的距离为1～3米。
3.如权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，在所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)上设置多个温度传感器(6)，以使得所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)在空冷凝汽器(1)的第一侧面(11)上的每片管束内均分别设置至少两个所述温度传感器(6)；
在所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)上设置多个温度传感器(6)，以使得所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)在空冷凝汽器(1)的第二侧面(12)上的每片管束内均分别设置至少两个所述温度传感器(6)。
4.如权利要求3所述的在线监测装置，其特征在于，在所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)、所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)上每隔0.9～1.2米设置一个所述温度传感器(6)。
5.如权利要求4所述的在线监测装置，其特征在于，在所述第一测温电缆(21)、所述第二测温电缆(22)、所述第三测温电缆(23)、所述第四测温电缆(24)、所述第五测温电缆(25)、所述第六测温电缆(26)上每隔1.131米设置一个所述温度传感器(6)。
6.如权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述第七测温电缆(27)沿着空冷凝汽器(1)内侧的风机桥架检修步道铺设。
7.如权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，在所述第七测温电缆(27)上每隔5.5～6.5米设置一个所述温度传感器(6)。
8.如权利要求7所述的在线监测装置，其特征在于，在所述第七测温电缆(27)上每隔5.655米设置一个所述温度传感器(6)。
9.如权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述温度传感器(6)为单总线式数字温度传感器DS18B20。
10.如权利要求1所述的在线监测装置，其特征在于，所述通讯设备(4)为RS485通讯线缆。
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