CN204694149U - 一种高精度胶球监测装置 - Google Patents

Abstract

在一些胶球使用量大的机组中，系统清洗的时候，某些胶球会连续通过监测传感器，此时很容易出现计数误判，甚至堵塞的现象。针对这个问题，本实用新型提出一种新的高精度胶球监测装置。首先，装置将在循环水管道中运行的胶球通过分流仓的作用，分流到多个前分流流道内；在圆台形前分流流道的加速作用下，落入其中的胶球加速分离至安装有光电传感器和流量传感器的后分流流道；接着通过合理分析实际胶球通过的时间和单一胶球通过的时间，对实际通过的胶球个数进行校正，从而实现高精度在线监测胶球的目的，大大减轻现场工作人员的劳动强度。另外，该装置还具有成本低廉、结构相对简单、便于铸造、较易成形、占地空间少和功耗低等显著优点。

Description

一种高精度胶球监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用在电站凝汽器循环水管道上监测清洗胶球个数的在线运行装置，属于机械电子器件设计技术领域，也可以应用在其他相关或类似场合。

背景技术

凝汽器是汽轮机组的重要部件之一，也是电力热力循环中的重要一环，对整个火电厂的安全、经济运行都起着决定性影响；按照制冷方式，凝汽器可以分为水冷凝汽器和空冷凝汽器，其中水冷凝汽器在现代电站中广泛存在。然而由于循环水质及温度等原因，将会导致凝汽器管道内壁出现不同程度的污垢，从而造成机组真空降低，减小热交换效率和燃料利用率等不良后果。解决这个问题的最有效的方法就是采用胶球对凝汽器管道进行定期清洗，于是收球率的大小成为该系统的一个重要指标。但是现实生产过程中，由于循环水杂质、系统死角或者胶球自身缺陷等原因，收球率往往达不到机组要求；根据需要，胶球监测环节便成为电站凝汽器中一个不可或缺的部分。

常见的胶球监测方法有：（1）人工定期检查法：该方法检测时间较长，劳动强度较大，非常不适合在胶球清洗较为频繁的机组中使用，然而目前国内外某些地区的很多电厂却仍然采用的是这样方法；（2）机械计数法：该方法的原理是当胶球通过监测装置时，拨动装置中的传动机构，进而实现累计计算功能；如中国专利CN201210216321.6名称为“一种用于胶球清洗装置上的胶球计数设备”所涉及的就是这样一种装置。这种设备长期运行后很容易导致机械磨损；（3）图像分析法：在这个监测过程中，安装一个高速摄像机，对通过监视窗口的胶球进行拍照，然后实施图像分析技术，最后实现胶球的计数目的；如在《节能》（2008年2期，29-32页）上发表的名称为“凝汽器胶球清洗自动监测装置”中，所涉及的正是这样一种设备；但是这种方法需要复杂的图像分析技术，而且当胶球重叠时也会发生计数错误的情况，更重要的是，这种设备需要在管道上开一个相对较大的透明视窗，从而很有可能导致管道的机械强度受到破坏；（4）声光电开关法：这种方法是目前使用最多的一种方法，它利用超声波或者光在胶球通过时的通断进行计数；如中国专利CN200910010097.3名称为“基于光纤传感器技术的电厂凝汽器胶球清洗在线监测装置”所涉及的正是这样一种监测方法；再如中国专利201210102567.0名称为“胶球清洗监测装置”所涉及的正是一种针对一般声光电开关胶球监测设备精度不高的缺点，利用分流部件将胶球分散到各个监测管道的胶球监测装置，提高了胶球监测的精度；然而，实际生产过程中，胶球回收的速度很快，通常5分钟后收球率即可达到90%以上；在一些胶球使用量很大的机组中，清洗的时候，某些胶球将会连续通过监测传感器，使用上述监测装置将很容易导致计数误判，甚至堵塞现象，因此，提出一种新的高精度胶球监测装置。

发明内容

（一）要解决的技术问题。

本实用新型的目的在于：凝汽器在进行胶球清洗的时候，避免某些胶球连续通过监测传感器后，造成计数误判，甚至堵塞的现象，同时提高监测的精度。

（二）技术方案。

本实用新型所采用的技术方案是：该胶球监测装置包括扩径仓、分流仓、控制显示器、收径仓、多个光电传感器、多个流量传感器以及连接控制显示器、光电传感器和流量传感器的电气连接线。

其中，由扩径仓入口法兰、扩径仓仓盖和扩径仓出口法兰组成的扩径仓的结构是这样的：扩径仓入口法兰与循环水管道相互连接；扩径仓仓盖连接扩径仓入口法兰和扩径仓出口法兰；扩径仓出口法兰与分流仓入口法兰相互连接。

由分流仓入口法兰、分流仓本体、分流仓出口法兰、分流半球、多条前分流流道，多条后分流流道，多个光电传感器、多个流速传感器和一个控制显示器组成的分流仓的结构是这样的：分流仓入口法兰和扩径仓出口法兰相互连接；分流仓本体前端端面中心部分焊接有分流半球；沿分流仓本体前端端面中心的圆周方向均匀分布若干条前分流流道，每一条前分流流道后端均连通有相应的后分流流道；每一条后分流流道与分流仓本体外壳距离最近的方向上安装有光电传感器和流速传感器；光电传感器、流速传感器通过电气连接线和控制显示器相互连接；分流仓出口法兰与收径仓入口法兰连接。

由收径仓入口法兰、收径仓仓盖和收径仓出口法兰组成的收径仓的结构是这样的：收径仓入口法兰和分流仓出口法兰相互连接；收径仓仓盖连接收径仓入口法兰和收径仓出口法兰；收径仓出口法兰与循环水管道连接。

（三）有益效果。

从上述技术方案可以看出，本实用新型具有以下有益效果：该胶球监测装置作为一部独立工作的监测装置，即可以灵活地加入或拆解于凝汽器清洗系统，不会对凝汽器系统的其它参数和功能造成不利影响；当有大量胶球同时通过该装置时，循环水管道内的胶球受到分流半球和前分流流道的作用，得到相应的分散，然后通过控制显示器、光电传感器和流速传感器合理协调工作，实现对胶球的高精度监测目的，从而大大减轻现场工作人员的劳动强度；另外，该装置还具有成本低廉、结构相对简单、便于铸造、较易成形、占地空间少和功耗低等显著优点。

附图说明

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型的一种外部结构示意图。

图2是图1的顶视图。

图3是图2中M-M剖面的示意图。

图4是图2中K-K剖面的示意图。

图5是图2中J-J剖面的示意图。

图6是本实用新型的一种现场安装方式示意图。

图中序号说明：1 扩径仓、2 分流仓、3 控制显示器、4收径仓、5扩径腔、6 收径腔、7 凝汽器、8 循环水管道、9 胶球监测装置、 10 二号收球室、11 胶球泵、12 一号收球室、101 扩径仓入口法兰、102 扩径仓仓盖、103 扩径仓出口法兰、201 分流仓入口法兰、202 分流仓本体、203 分流仓出口法兰、204 分流半球、205 前分流流道、206后分流流道、301 光电传感器、302 流速传感器、401 收径仓入口法兰、402 收径仓仓盖、403 收径仓出口法兰。

具体实施方式

下面结合图1~6详细说明本实用新型的具体结构和工作工程，并且附图中描述是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

该胶球监测装置包括以下部分：扩径仓1、分流仓2、控制显示器3、收径仓4、多个光电传感器301、多个流量传感器302以及连接控制显示器3、光电传感器301和流量传感器302的电气连接线（图中未标出）。

扩径仓1用于连接循环水管道8和分流仓2，包括扩径仓入口法兰101、扩径仓仓盖102和扩径仓出口法兰103；其中扩径仓入口法兰101与循环水管道8相互连接；扩径仓仓盖102连接扩径仓入口法兰101和扩径仓出口法兰103，并形成扩径腔5；扩径仓出口法兰103与分流仓2的分流仓入口法兰201相互连接，而且扩径仓入口法兰101的直径小于扩径仓出口法兰103的直径。

分流仓2用于将循环水中的胶球与水分流到前分流流道205内，包括分流仓入口法兰201、分流仓本体202、分流仓出口法兰203、分流半球204、多条前分流流道205，多条后分流流道206，控制显示器3、多个光电传感器301、多个流速传感器302以及连接控制显示器3、光电传感器301和流量传感器302的电气连接线；其中分流仓入口法兰201和扩径仓1的扩径仓出口法兰103相互连接；成圆柱形的分流仓本体202前端端面中心部分焊接有一个成半球状的分流半球204；沿分流仓本体202前端端面中心的圆周方向均匀分布若干条前分流流道205，每一条分流流道205后端均连通有相应的后分流流道206；成圆台形的前分流流道205从前往后截面直径逐渐缩小，即成渐缩管形状；后分流流道206前后截面直径相等，即成圆柱形，其直径略大于系统所用胶球的直径（避免胶球长期使用后膨胀）；每一条后分流流道206与分流仓本体202外壳距离最近的方向安装有光电传感器301和流速传感器302；光电传感器301和流速传感器302通过电气连接线和控制显示器3相互连接（图中未标出）。分流仓本体202外面安装有负责控制装置运行、信号处理和结果显示的控制显示器3，即控制显示器3可以对通过所有分流流道内的胶球进行统计计数；分流仓出口法兰203与收径仓4的收径仓入口法兰401连接。

收径仓4用于连接分流仓2和循环水管道8，包括收径仓入口法兰401、收径仓仓盖402和收径仓出口法兰403；其中收径仓入口法兰401和分流仓2的分流仓出口法兰203相互连接；收径仓仓盖402用于连接收径仓入口法兰401和收径仓出口法兰403，并形成收径腔6；收径仓出口法兰403与循环水管道8连接，并且收径仓出口法兰403的直径小于收径仓入口法兰401的直径。

该胶球监测装置在现场运行时的工作原理是这样的：循环水管道8中的水和胶球依次通过一号收球室12、循环水管道8、凝汽器7、循环水管道8、本装置的扩径仓1、本装置的分流仓2和本装置的收径仓4、二号收球室10、胶球泵11，最后回到一号收球室12。其中，当循环水管道8中的胶球通过扩径仓1进入扩径腔5后，撞击到分流半球204上随机的向四周散开，并进入相应的前分流流道205；由于前分流流道205为渐缩形管道，致使其中的胶球加速分离后进入后分流流道206；由于后分流流道206直径限制只允许1个胶球通过，所以胶球不可能在后分流流道206内出现径向重叠的现象；此时，处于后分流流道206内的光电传感器301用于记录实际胶球通过的时间t _a（该值可能是一个胶球通过光电传感器301感应面的时间，也可能是连续多个胶球通过的时间），流速传感器302用于实时记录当前后分流流道206内流体的流速v后，及时校正单个胶球通过的时间t ₁，t ₁校正的方法利用式（1）完成，其中Ф为系统所用胶球的直径。这样，如果|t _a-t ₁|×v<e，则认为此时有一个胶球通过后分流流道206，即 =1，其中e可以取胶球的膨胀误差尺寸，也可以根据需要取其他值；否则认为此时有多个胶球连续通过后分流流道206，这时候利用t _a和t ₁的值，再通过式（2）校正实际通过后分流流道206的胶球个数B_n，其中符号⌈⌉可以表示四舍五入取整规则，也可以根据需要取其他取整规则。

t ₁=Ф /v (1)。

B_n≈⌈t _a/t ₁⌉ (2)。

为了避免胶球监测时重复计数，本装置工作时需要按照下面的步骤进行操作。

（1）关闭一号收球室12，开启二号收球室10，并同时开启本胶球监测装置9后，等待数分钟。此时胶球泵11还未启动，循环水管道中不存在流动动力，所有胶球停留在一号收球室12；本胶球监测装置9显示的计数结果应该为0。

（2）待控制显示器3所有程序初始化完毕后，开启胶球泵11。此时胶球在胶球泵11的动力下，从一号收球室12放出后，依次进入循环水管道8、凝汽器7、循环水管道8、本胶球监测装置9和二号收球室10。等待本胶球监测装置9计数值稳定后（等待的时长与机组具体情况相关），认为清洗凝汽器7的所有胶球均得到监测，此时本胶球监测装置9的统计通过各个后分流流道206胶球的结果即为胶球清洗系统中所有胶球的数量。

（3）开启一号收球室12，关闭二号收球室10，直到所有胶球进入一号收球室12后，停止所有设备，完成一次监测过程，并准备好下次监测工作。

Claims (3)

1.一种高精度胶球监测装置，其特征在于，包括：扩径仓，所述扩径仓包括扩径仓入口法兰、扩径仓仓盖和扩径仓出口法兰；分流仓，所述分流仓包括分流仓入口法兰、分流仓本体、分流仓出口法兰、分流半球、多条前分流流道，多条后分流流道，多个光电传感器、多个流速传感器和一个控制显示器；收径仓，所述收径仓包括收径仓入口法兰、收径仓仓盖和收径仓出口法兰；所述扩径仓入口法兰与循环水管道相互连接；所述扩径仓仓盖连接扩径仓入口法兰和所述扩径仓出口法兰；扩径仓出口法兰与所述分流仓入口法兰相互连接；所述分流仓入口法兰和所述扩径仓出口法兰相互连接；所述分流仓本体前端端面中心部分焊接所述分流半球；沿分流仓本体前端端面中心的圆周方向均匀分布若干条所述前分流流道，每一条前分流流道后端均连通有相应的所述后分流流道；每一条后分流流道与分流仓本体外壳距离最近的方向上安装有所述光电传感器和流速传感器；光电传感器、流速传感器通过电气连接线和所述控制显示器相互连接；所述分流仓出口法兰与所述收径仓入口法兰连接；所述收径仓入口法兰和所述分流仓的分流仓出口法兰相互连接；所述收径仓仓盖连接收径仓入口法兰和收径仓出口法兰；收径仓出口法兰与循环水管道连接。

2.根据权利要求1所述的一种高精度胶球监测装置，其特征在于，所述前分流流道从前往后截面直径逐渐缩小，即成渐缩管形状；所述后分流流道与所述分流仓本体外壳距离最近的方向安装有所述光电传感器和流速传感器。

3.根据权利要求1所述的一种高精度胶球监测装置，其特征在于，所述后分流流道内的所述光电传感器记录实际胶球通过的时间t _a，所述流速传感器实时记录后分流流道内流体的流速v后，及时校正单个胶球通过的时间t ₁，t ₁校正的方法利用式（1）完成，其中Ф为系统所用胶球的直径；如果|t _a-t ₁|×v <e，则认为此时有一个胶球通过后分流流道，即 =1，其中e可以取胶球的膨胀误差尺寸，也可以根据需要取其他值；否则认为此时有多个胶球连续通过后分流流道，这时候利用t _a和t ₁的值，再通过式（2）校正实际通过后分流流道的胶球个数B_n，其中符号⌈ ⌉可以表示四舍五入取整规则，也可以根据需要取其他取整规则；

t ₁=Ф /v (1)；

B_n≈⌈t _a/t ₁ ⌉ (2) 。