CN206319914U - 一种汽轮机冷却循环水节能装置 - Google Patents

Abstract

一种汽轮机冷却循环水节能装置，包括冷却机组和控制系统，冷却机组包括依次连通构成循环回路的水泵、汽轮机凝汽器、冷却塔及冷却塔集水池；控制系统包括电连接在一起的PLC控制器和若干检测模块，检测模块设置于冷却机组中，冷却机组的运行状态信号和各检测模块的检测信号及时反馈给PLC控制器，PLC控制器通过设定的程序进行运算，根据PLC控制器所接收的信号，调整水泵的供水量大小和冷却塔风机的风量大小，有效提高汽轮机冷却循环水量利用率，及冷却塔风机风量利用率，节省电能，达到明显的节电效果，并且可以降低管理成本，延长水泵、风机的使用寿命。

Description

一种汽轮机冷却循环水节能装置

技术领域

本实用新型涉及一种汽轮机冷却循环水节能装置，属于电力生产技术领域。

背景技术

目前，热电厂和余热发电主要使用汽轮机，都是利用蒸汽作为动力推动汽轮机做功。汽轮机是将蒸汽的热能转换为机械能的回转式原动机，用于拖动发电机发电，是火电和核电的主要设备之一。就凝汽式汽轮机而言，从锅炉产生的新蒸汽经由主阀门进入高压缸，再进入中压缸，再进入低压缸，最终进入凝汽器。蒸汽的热能在汽轮机内消耗，变为蒸汽的动能，然后推动装有叶片的汽轮机转子，最终转化为机械能。高压蒸汽从汽轮机高压缸进入，从低压缸末端排出。进入汽轮机的蒸汽压力是一定的，如果末端的压力越低，蒸汽的流速就越高，给汽轮机叶片的驱动力就越大。为了得到最大的蒸汽效益，就在汽轮机低压缸末端设置一个凝汽器，凝汽器里都是水管，水管里面通过冷却水，将末端出来的蒸汽排到凝汽器里，蒸汽与通有冷却水的管道壁接触，蒸汽冷却凝结为水，其体积大幅度减小，使得凝汽器里的压力大幅度下降直至接近真空状态，这样就使得高压缸进入的蒸汽能够以最快的速度吹动汽轮机叶片来做功。

热电生产中，由于上网电量的变化，导致汽轮机做功随之变化，从而使送到汽轮机的蒸汽量发生变化，导致上述凝汽器内放热量随之变化。

余热发电中，由于蒸汽量受生产量的变化影响，其蒸汽的发生量也随之变化，凝汽器内凝结放热的热量也随之变化。

以上变化是随时有可能发生的，具有很大的不确定性，很难人工干预。

当发电量大的时候，凝汽器内放热量随之变大，需要冷凝的蒸汽量就越大，需要冷凝的蒸汽量就越多，这时如果外界天气情况不变的情况下，需要增加冷却水的供给量以带走更多的热量；反之，当发电量少的时候，凝汽器内放热量随之变少，需要冷凝的蒸汽量就少，冷却水带走的热量就越少，这时如果外界天气情况不变的情况下，可以适量减少冷却水供给量就可以带走这时蒸汽冷凝产生的热量，如果冷却水供给量维持不变，则会产生水和电的浪费。

冷却系统散热受外界天气的变化影响巨大，在外界气温高、湿度大的情况下，散热能力下降，这时需要加大冷却水的供给量去带走系统所产生的热量；而当外界气温低、湿度小的情况下，散热能力就会增强，这时可以减少冷却水的供给量就可以带走系统所产生的热量。假设此时系统发热量在衡定的情况下，其冷却水的供给量可以适当减少，但现系统冷却水的送水量是以工频运行，衡定不变，则会产生水和电的浪费。

汽轮机发电时，其乏汽端的真空度越小，对发电越有利；真空度大，就会对发电产生不利影响，经调查，汽轮机的真空度不能高于0.068Mpa左右。凝汽器的冷却效果越好，越有利于提高乏汽真空度；凝汽器的冷却效果不佳，则不利于提高乏汽真空度。凝汽器的真空度受冷却水散热能力大小和发电量高低的双重影响，在无法随时改变冷却水散热能力的前提下，为保证正常发电，只能以维持最大的散热能力来涵盖冷却水散热能力大和发电量小的情况，而冷却水散热能力大和发电量小的这种情况占有相当的时间，根据我国的气候条件，我国的大部分北方地区夏冬季温差大、昼夜温差大，其气候条件下散热能力强的时间相对较长，这时维持最大散热能力的送水量和最大冷却塔风量就导致巨大的电能浪费。

综合上面这些因素，可以得出现在汽轮机冷却循环水系统存在很大的节能空间的。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种汽轮机冷却循环水节能装置，其能够根据汽轮机和冷却机组实时运行情况及环境情况，调整水泵的供水量大小和冷却塔风机的风量大小，达到节约能源的效果。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种汽轮机冷却循环水节能装置，包括冷却机组和控制系统冷却机组包括依次连通构成循环回路的水泵、汽轮机凝汽器、冷却塔及冷却塔集水池；

控制系统包括电连接在一起的程序运行载体和若干检测模块，检测模块包括设置在冷却塔集水池的液位检测模块；

设置在冷却机组外部的环境温度检测模块，设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一温度检测模块，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二温度检测模块；

设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一流量检测模块，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二流量检测模块；

设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一压力检测模块，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二压力检测模块，设置在汽轮机凝汽器的真空压力检测模块；

程序运行载体采集冷却机组的工作信号和接收检测模块的信号，通过设定的程序进行运算，根据程序运行载体所接收的信号，调整水泵的供水量大小和冷却塔风机的风量大小。

所述检测模块还包括分别设置在水泵、汽轮机凝汽器、冷却塔、冷却塔集水池及冷却机组外部的若干通信模块，所述通信模块与程序运行载体连接。

所述水泵设置有水泵变频器，程序运行载体通过控制水泵变频器实现水泵的启动、停止或频率变化，水泵与水泵变频器为380V、6000V、10000V或其他常见的电压等级，水泵与水泵变频器的电压匹配。

所述冷却塔设置有风机变频器，程序运行载体控制风机变频器实现风机的启动、停止或频率变化，风机与风机变频器为380V、6000V、10000V或其他常见的电压等级，风机与风机变频器的电压匹配。

所述水泵变频器及风机变频器还设置有手动旁路控制装置或自动旁路控制装置，当系统故障时可用自动旁路或手动旁路绕开变频器回路进行人工操作，实现汽轮机冷却循环水节能装置的持续正常运行。

所述汽轮机凝汽器安装在汽轮机上，汽轮机设置在火力发电装置或余热回收发电装置上，所述汽轮机冷却循环水节能装置与汽轮机为一体式安装结构、或者为后期加装式结构。

所述检测模块分别设置有用于显示数据的仪表，所述液位检测模块为液位探头，环境温度检测模块、第一温度检测模块、第二温度检测模块分别为温度探头，第一压力检测模块、第二压力检测模块、真空压力检测模块分别为压力探头，第一流量检测模块、第二流量检测模块分别为流量计。

所述冷却塔集水池连接有用于维持较高液位的液位控制器。

所述冷却塔为配置有风机的方形或圆形冷却塔，或自然通风冷却塔。

所述程序运行载体可以是PLC可编程逻辑控制器或普通电脑。

所述控制系统还设置有实现远程监控和操作的远程数据端口，以及用于显示数据及进行操作的触摸屏或液晶显示器。

通过采用上述技术方案，本实用新型有益效果如下：

本实用新型在满足电力生产的同时，能够根据汽轮机和冷却机组实时运行情况及环境情况，调整水泵的供水量大小和冷却塔风机的风量大小，既不多投入水量和风量也不少投入水量和风量，并通过液位控制将冷却水集水池液位维持在一个相对较高的液位，降低冷却循环水泵的有效扬程，从而实现汽轮机冷却循环水之节能的目的。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的冷却机组示意图。

图2为本实用新型一实施例的冷却机组和控制系统示意图。

图3为本实用新型一实施例的变频器主回路示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。

第一实施例

参见图1-图3，本汽轮机冷却循环水节能装置，冷却循环水节能装置中冷却循环水指的是汽轮机乏汽端冷却用循环水，包括冷却机组和控制系统冷却机组，包括依次连通构成循环回路的水泵、汽轮机凝汽器、冷却塔及冷却塔集水池；

控制系统包括电连接在一起的程序运行载体和若干检测模块。

检测模块包括设置在冷却塔集水池的液位检测模块L0，用于测定集水池的液位高度；

设置在冷却机组外部的环境温度检测模块T2，例如可以设置在厂区合适位置；

设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一温度检测模块TO，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二温度检测模块T1；

设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一流量检测模块Q1，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二流量检测模块Q2；

设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一压力检测模块P0，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二压力检测模块P2，设置在汽轮机凝汽器的真空压力检测模块P1；

进一步地，检测模块还包括分别设置在水泵、汽轮机凝汽器、冷却塔、冷却塔集水池及冷却机组外部的若干通信模块，通信模块与程序运行载体连接，冷却机组实时工作状况反馈给程序运行载体，以便程序运行载体进行实时监测和传输控制信号。

进一步地，水泵设置有水泵变频器，安装在水泵线路的主回路，程序运行载体通过控制水泵变频器实现水泵的启动、停止或频率变化，改变水泵转速，达到控制水流量大小的目的。水泵与水泵变频器为380V、6000V、10000V或其他常见的等级，水泵与水泵变频器的电压匹配。

进一步地，冷却塔设置有风机变频器，安装在风机线路的主回路，程序运行载体控制风机变频器实现风机的启动、停止或频率变化，改变风机转速，达到控制风机风量大小的目的。风机与风机变频器为380V、6000V、10000V或其他常见的等级，风机与风机变频器的电压匹配。

根据实际生产情况，配置对应电压等级的水泵、风机及变频器。

进一步地，水泵变频器及风机变频器还设置有手动旁路控制装置或自动旁路控制装置，当系统故障时可用自动旁路或手动旁路绕开变频器回路进行人工操作，实现汽轮机冷却循环水节能装置的持续正常运行。

程序运行载体采集冷却机组的工作信号和接收检测模块的信号，并将信号转成数字模式，通过设定的程序进行运算，根据程序运行载体所接收的信号，得出满足该当时汽轮机工作状态、环境温度、进水温度、出水温度、进水压力、出水压力、凝汽器真空等相关条件的最小水量及最小冷却塔风量。并通过相关数模转换模块转成数字信号输出到水泵变频器及风机变频器，让变频器以该频率运行实现控制相应水量及风量的目的。

当水量及风量改变后，其散热能力也随之改变，散热能力改变后又直接影响上述温度压力及真空，于是，核心控制器再采集上述参数，并验证之前的改变对上述参数的影响是正面还是负面的，再根据验证结果进行修正，从此循环往复达到以最小水量及风机风量满足当时发电机散热要求，从而实现动态跟踪、动态调整、实时高效节能的目的。

进一步地，检测模块分别设置有用于显示数据的仪表，所述液位检测模块为液位探头，环境温度检测模块T2、第一温度检测模块TO、第二温度检测模块T1分别为温度探头，第一压力检测模块P0、第二压力检测模块P2、真空压力检测模块P1分别为压力探头，第一流量检测模块Q1、第二流量检测模块Q2分别为流量计。

进一步地，冷却塔集水池连接有用于维持较高液位的液位控制器，通过液位控制将集水池液位维持在一个相对较高的液位，降低冷却循环水泵的有效扬程，从而实现汽轮机冷却循环水之节能的目的。

进一步地，冷却塔为配置有风机的方形或圆形冷却塔，或自然通风冷却塔。

进一步地，程序运行载体可以是PLC可编程逻辑控制器或普通电脑。

进一步地，控制系统还设置有实现远程监控和操作的远程数据端口，以及用于显示数据及进行操作的触摸屏或液晶显示器，方便通过网络形式对汽轮机冷却循环水节能装置进行实时监控和操作。

进一步地，汽轮机凝汽器安装在汽轮机上，汽轮机设置在火力发电装置或余热回收发电装置上，所述汽轮机冷却循环水节能装置与汽轮机为一体式安装结构、或者为后期加装式结构。由此引申出第二实施例、第三实施例及第四实施例。

第二实施例

本新型本汽轮机冷却循环水节能装置，其与第一实施例的主要区别在于，当原有汽轮机冷却机组已有上述的检测模块，则只需在原有装置的基础上，进行改造即可实现实施例一同等的循环水节能功能。

第一步，在各检测模块增设电阻信号或电流信号分配器，将原有信号分为两路，其中一路信号传输给仪表，另外一路信号传输给程序运行载体。

第二步，再通过在水泵、冷却塔风机等各装置或其开关柜的状态输出端通过驳接信号线，将装置的工作状态信号传输给程序运行载体。

通过上述两个步骤，加以编写对应程序以及各部分的适应性改造，即可构成前述的控制系统，实现原有汽轮机冷却机组的改装。

其他未述部分，同第一实施例，不再重复。

第三实施例

本新型本汽轮机冷却循环水节能装置，其与第一实施例的主要区别在于，当原有汽轮机冷却机组有安装相应变频器但没有上述的控制系统，则需在汽轮机冷却机组基础上适当改造并加装检测装置和程序运行载体，构成控制系统，实现原有汽轮机冷却机组的改装。

其他未述部分，同第一实施例，不再重复。

通过采用上述技术方案，本实用新型有益效果如下：

本实用新型在满足电力生产的同时，能够根据汽轮机和冷却机组实时运行情况及环境情况，调整水泵的供水量大小和冷却塔风机的风量大小，既不多投入水量和风量也不少投入水量和风量，有效提高汽轮机冷却循环水量利用率，及冷却塔风机风量利用率，从而实现汽轮机冷却循环水之节能的目的。

第四实施例

本新型汽轮机冷却循环水节能装置，其与第一实施例的主要区别在于，当原有汽轮机冷却机组中的冷却塔风机和水泵是固定的工频运行，则需要分别将冷却塔风机和水泵加装相应变频器或替换或改装成具有变频功能的冷却塔风机和水泵。

其他未述部分，同第一实施例，不再重复。

上述实施例只是本实用新型的优选方案，本实用新型还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

Claims (10)

1.一种汽轮机冷却循环水节能装置，包括冷却机组和控制系统，其特征在于，冷却机组包括依次连通构成循环回路的水泵、汽轮机凝汽器、冷却塔及冷却塔集水池；

控制系统包括电连接在一起的程序运行载体和若干检测模块，检测模块包括设置在冷却塔集水池的液位检测模块；

设置在冷却机组外部的环境温度检测模块，设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一温度检测模块，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二温度检测模块；

设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一流量检测模块，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二流量检测模块；

设置在汽轮机凝汽器进水水管处的第一压力检测模块，设置在汽轮机凝汽器出水水管处的第二压力检测模块，设置在汽轮机凝汽器的真空压力检测模块；

程序运行载体采集冷却机组的工作信号和接收检测模块的信号，根据程序运行载体所接收的信号，调整水泵的供水量大小和冷却塔风机的风量大小。

2.根据权利要求1所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述检测模块还包括分别设置在水泵、汽轮机凝汽器、冷却塔、冷却塔集水池及冷却机组外部的若干通信模块，所述通信模块与程序运行载体连接。

3.根据权利要求1所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述水泵设置有水泵变频器，程序运行载体通过控制水泵变频器实现水泵的启动、停止或频率变化，水泵与水泵变频器为380V、6000V或10000V电压等级，水泵与水泵变频器的电压匹配；

所述冷却塔设置有风机变频器，程序运行载体控制风机变频器实现风机的启动、停止或频率变化，风机与风机变频器为380V、6000V或10000V电压等级，风机与风机变频器的电压匹配。

4.根据权利要求3所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述水泵变频器及风机变频器还设置有手动旁路控制装置或自动旁路控制装置，当系统故障时可用自动旁路或手动旁路绕开变频器回路进行人工操作，实现汽轮机冷却循环水节能装置的持续正常运行。

5.根据权利要求1所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述汽轮机凝汽器安装在汽轮机上，汽轮机设置在火力发电装置或余热回收发电装置上，所述汽轮机冷却循环水节能装置与汽轮机为一体式安装结构、或者为后期加装式结构。

6.据权利要求1所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述检测模块分别设置有用于显示数据的仪表，所述液位检测模块为液位探头，环境温度检测模块、第一温度检测模块、第二温度检测模块分别为温度探头，第一压力检测模块、第二压力检测模块、真空压力检测模块分别为压力探头，第一流量检测模块、第二流量检测模块分别为流量计。

7.根据权利要求1所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述冷却塔集水池连接有用于维持较高液位的液位控制器。

8.根据权利要求1所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述冷却塔为配置有风机的方形或圆形冷却塔，或自然通风冷却塔。

9.根据权利要求1所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述程序运行载体可以是PLC可编程逻辑控制器或普通电脑。

10.根据权利要求1所述的汽轮机冷却循环水节能装置，其特征在于：所述控制系统还设置有实现远程监控和操作的远程数据端口，以及用于显示数据及进行操作的触摸屏或液晶显示器。