發電廠空冷島溫度場在線監測係統/空冷島溫度場監控的作用
1、實現防凍預警
2、監測熱風回流現象
3、監測空冷散熱管束積灰汙染情況，指導清洗操作
4、優化空冷運行

空冷設備溫度場在線監控係統

一、項目背景

隨著我國用電需求大幅度增長的需要，近年建設了許多大型火力發電廠，並且采用了高參數大容量的機組。為(wei) 了應對北方嚴(yan) 重缺水的局麵，許多大機組都采用了直接空氣冷卻的凝汽器，我們(men) 通常簡稱為(wei) “空冷凝汽器”。空冷凝汽器的運行與(yu) 濕冷塔的濕冷係統相比有很大的不同，在經濟性、安全性方麵都有特別的要求，並且對汽輪機的運行也造成很大的影響。因此，能夠對直接空冷係統進行大麵積溫度場的在線監測，能夠很好的分析空冷係統的特性以及對汽輪機的影響，是保證機組穩定、經濟、安全運行的有效的輔助手段。

空冷係統分類

直接空冷係統（係統亦稱為(wei) ACC係統）和間接空冷係統。間接空冷係統指混合式凝汽器的間接空冷係統（海勒式間接空冷係統）和具有表麵式凝汽器間接空冷係統（哈蒙式間接空冷係統）及其它。

1、直接空冷係統（係統亦稱為(wei) ACC係統）——係利用機械通風使汽輪機排汽直接在翅片管式空冷凝汽器中凝結，一般由大管徑排汽管道、空冷凝汽器、軸流冷卻風機和凝結水泵等組成；

2、帶表麵式凝汽器的間接空冷係統——亦稱哈蒙係統，由表麵式凝汽器、空冷散熱器、循環水泵以及充氮保護係統、循環水補充水係統、散熱器清洗等係統與(yu) 空冷塔構成。該係統與(yu) 常規的濕冷係統基本相仿，不同之處是用空冷塔代替濕冷塔，用密閉式循環冷卻水係統代替敞開式循環冷卻水係統，循環水采用除鹽水。

空冷機組容易出現的問題

不論是直接空冷係統（係統亦稱為(wei) ACC係統）還是間接空冷係統，在實際使用中，隨著環境的變化，都會(hui) 有著一些的問題，大概歸結有如下幾點：

1 、空冷凝汽器的防凍

2 、大風影響

3 、熱風再回流

4 、空冷凝汽器表麵積灰

二、空冷設備溫度場在線監測係統的作用

1、實現防凍預警

①空冷係統冬季防凍是空冷機組冬季運行的一個(ge) 很重要的問題，空冷管束內(nei) 結冰，不但容易凍壞空冷翅片管，造成泄漏，更嚴(yan) 重的是危及汽輪機的安全運行。

②空冷係統容易產(chan) 生結冰的部位是順流換熱管束的下部和逆流換熱管束的上部。特別是三排管繞片管束，更容易出現凍結現象。

③造成空冷散熱器結冰的主要原因是，進入空冷係統蒸汽流量太小，散熱負荷太低，即使風機全部停運采用自然通風的方式，也不能避免局部出現低溫。

④造成空冷散熱器結冰的另一個(ge) 原因是，自然通風的方式下，很容易造成空冷島空氣的流動不均勻，因此局部過冷就會(hui) 造成管束局部結冰。

⑤利用空冷係統溫度場監測裝置，通過監測全空冷島的溫度場，幫助判斷空氣側(ce) 流動的不均勻性，造成局部過冷的情況。

⑥通過監測溫度場，幫助判斷蒸汽側(ce) 在小流量情況下流量分配不均造成局部過冷的情況。

⑦當環境空氣溫度低於(yu) 0℃後，通過監測散熱管束出口空氣溫度，間接判斷管束內(nei) 部的散熱狀態，可以達到幫助判斷管束內(nei) 是否結冰的可能性。

⑧結合背壓、凝結水溫度、過冷度等數據，對散熱器管束出口熱空氣的低溫度作出規定，並與(yu) 凝結水溫度作關(guan) 聯，可以實現空冷係統防凍預警，在空冷管束凍結前采取相應的防凍措施。

2、監測熱風回流現象

①空冷島受自然風影響流場容易發生混亂(luan) ，經空冷係統加熱過的空氣又回到空冷係統入口被空冷風機重新吸入，發生熱風回流現象。

②通過監測空冷散熱器入口空氣溫度，可以幫助判斷發生熱回流的程度，並計算熱回流率。

③通過監測空冷溫度場判斷熱回流現象發生時，在熱回流影響到汽輪機之前操作人員及時做出反應，進行預知性調節，避免停機、停爐或甩負荷。

3、監測空冷散熱管束積灰汙染情況，指導清洗操作

空冷散熱器容易積灰，影響換熱效果。空冷係統夏季對積灰汙染等影響非常敏感，通過溫度場監測製定合理的高壓衝(chong) 洗方案，評價(jia) 衝(chong) 洗效果，評價(jia) 散熱器局部和整體(ti) 潔淨程度。

4、優(you) 化空冷運行

①空冷凝汽器和濕冷凝汽器一樣，也存在端差、空氣溫升等評價(jia) 空冷凝汽器運行的小指標。但是由於(yu) 測量的困難，當前不對空冷凝汽器端差進行考核，這是目前空冷係統運行管理的一個(ge) 盲點，不利於(yu) 節能。利用空冷溫度場監測裝置，可以彌補這一缺陷。

②空冷係統龐大，空氣流動場和蒸汽側(ce) 流量分配都容易造成不均勻，通過監測空冷係統溫度場，為(wei) 運行人員調節提供必要的依據，可以在保證機組安全運行的前提下，大限度地降低背壓，提高真空，實現節能降耗，優(you) 化空冷運行的目的。

三、公司簡介

公司簡介：多年來，我公司一直從(cong) 事著物聯網係統、遠程測控係統的研發生產(chan) 銷售，公司始終堅持質量，服務至上的企業(ye) 宗旨，把質量信譽和客戶滿意當作全體(ti) 員工的精神追求。
公司主要產(chan) 品：糧情測控係統、遠程溫濕度監控係統、空冷塔、空冷島溫度場在線監測係統、水產(chan) 養(yang) 殖物聯網係統、檔案室恒溫恒濕監控係統、水產(chan) 養(yang) 殖物聯網係統、煤堆煤層溫度測控係統等。

四、空冷溫度場在線監測係統概述

空冷島的散熱片溫度監測由於(yu) 測量組件的安裝、供電、網絡通信連接等難題一直困擾著眾(zhong) 多電廠和空冷島生產(chan) 廠家。在尋求解決(jue) 方案的過程中，無線測溫初被確認為(wei) 一種方案，但由於(yu) 無線測溫的不穩定性及供電時間受限（至多半年）的致命缺陷，該方案經過眾(zhong) 多專(zhuan) 家的論證被否定了。

針對這一難題，我公司積極探索，在有線和無線之間尋求一種*平衡，開發的溫度采集器，很好地解決(jue) 了空冷島溫度場的監視實施方案。

溫度采集器的測溫傳(chuan) 感器采用總線方式，傳(chuan) 感器不需要現場焊接，不破壞原有結構，集成在一條總線上，緊貼測量麵，解決(jue) 了安裝難題。每條傳(chuan) 感器總線集成1-64個(ge) 溫度傳(chuan) 感器，總線采用防水、防腐設計，能抗強紫外線長期照射，安裝使用方便。溫度采集器供電采用24VDC總線供電方式，通信接口采用RS485總線。溫度采集器把采集到的溫度數據可以通過RS485總線傳(chuan) 輸給中繼器，或直接給軟件係統進行數據處理。

空冷凝汽器溫度場在線監測裝置是通過特製的測溫電纜在線測量每個(ge) 空冷單元進、出口空氣溫度，通過前置器、總線電纜將溫度數據上傳(chuan) 至上位機，由各個(ge) 空冷單元進、出口空氣實時溫度組成整個(ge) 空冷單元機組的實時溫度場，通過上位機軟件對實時溫度場數據的分析、處理，預防空冷散熱器被凍，優(you) 化空冷機組背壓調節，判斷空冷散熱器積灰汙染程度，提前預知熱風回流的發生並計算回流率的大小，節約運行成本，提高空冷運行的安全性和經濟性。

1、空冷溫度場在線監控係統方案、配置與(yu) 性能

①、空冷島溫度場組網方案

空冷凝汽器溫度場在線監測裝置是通過特製的測溫電纜在線測量每個(ge) 空冷單元進、出口空氣溫度，通過前置器、總線電纜將溫度數據上傳(chuan) 至上位機，由各個(ge) 空冷單元進、出口空氣實時溫度組成整個(ge) 空冷單元機組的實時溫度場，通過上位機軟件對實時溫度場數據的分析、處理，預防空冷散熱器被凍，優(you) 化空冷機組背壓調節，判斷空冷散熱器積灰汙染程度，提前預知熱風回流的發生並計算回流率的大小，節約運行成本，提高空冷運行的安全性和經濟性。

在整個(ge) 空冷溫度場在線監控係統中，現場測點的布置是個(ge) 關(guan) 鍵性問題。我們(men) 既要考慮測點分布的覆蓋麵，又要考慮測點分布的安全性，同時也要考慮施工的便利。測點覆蓋麵不廣，無法檢測漏點，整個(ge) 測溫係統的價(jia) 值無從(cong) 考慮；同一個(ge) 側(ce) 麵逆流部分比較容易受凍，逆流部分測點的要相對集中。一根測溫電纜上測點太集中，一旦有故障，係統安全無法保障。測點分布不合理，施工也會(hui) 帶來不便。

a、總則

考慮到逆流管束和順流管束的流動情況，主要在A型塔散熱器外側(ce) 上、下布置溫度測點。溫度測點要有一定的密度，以保證容易結冰的區域能夠實現安全準確的監測目標。綜合其他廠發生過空冷管束結冰現象的事實和運行人員的反映，空冷管束結冰往往隻發生在幾個(ge) 管束上，所以監測的溫度測點應保證一定密度，並盡量覆蓋到所有管束。

b、係統的安裝及與(yu) 軟件通訊

係統的安裝包括采集器、通訊線、電源線、主機、電源等。空冷島上需提供220V電源，經轉換模塊轉換成安全電源向采集器供電。主控計算機可以安放在電子間，所有溫度數據可以通過 RS485接口，MODBUS RTU的通訊方式送入到軟件中。監測軟件能顯示並存儲(chu) 數據，顯示曆史趨勢，還能滿足許多用戶特定的需求。下圖為(wei) 軟件界麵：

②、設備技術參數

A. 總線傳(chuan) 感器電纜技術指標:

長度：可定製

溫度傳(chuan) 感器數：       1-64個(ge) /根

溫度傳(chuan) 感器分布：    每個(ge) 溫度傳(chuan) 感器平均分布於(yu) 電纜上，總線長度可達150米左右.

通信接口：           內(nei) 部總線

通訊總線長度：       長可達100米

防護等級：           IP67

工作溫度：           -50～+100℃

B. 溫度采集器技術指標:

溫度測量範圍：          -50～+100℃

濕度測量範圍：          0%～99%RH

溫 度 分辨率：          0.1℃

溫度測量精度：          ±0.5℃

濕度測量精度：          ±2%RH

通 信 接  口：           RS-485（冗餘(yu) ）

工 作 電  壓：           9-36VDC

通 信 距  離：           1.2 km

功 率 消  耗：           < 1W

工 作 溫  度：           -40～85℃

工 作 濕  度：           35～85%（不結露）

防 護 等  級：           可達IP66

C. 保護箱技術指標：

外殼：               不鏽鋼

防護等級：           IP66

D．風向、風速傳(chuan) 感器

風向測量範圍：       0-359.9º（*）  

風向分辨率：         0.1º

風向測量精度：       ±3 º

風速測量範圍：       0-60m/s

風速分辨率：         0.01m/s

風速測量精度：       ±(0.3+0.03V)m/s

2、實例分析

***熱電有限公司#2機組均安裝了空冷凝汽器溫度場在線監測係統。參見附圖中抓取的#2機部分界麵和現場安裝圖片，顯示界麵數據反映了實際作用及效果。界麵數據說明：

①環境溫度為(wei) 0.72℃時，在逆流管束上部明顯出現了低溫，並且出現局部低於(yu) 零度現象。由於(yu) 環境溫度測點安裝的位置並不在空冷島上，因此環境測點溫度和實際空冷島的溫度有差別，環境溫度測點不能代表空冷島上的低溫度。知道了冷凝汽器的實時溫度，對設備的健康診斷和優(you) 化運行提供了必要條件。

②在左側(ce) 逆流段管束從(cong) 下到上存在0.94℃、0.38℃、-0.06℃和2.0℃、0.19℃、0.06℃的局部翅片管低溫區域，如果環境溫度進一步降低，有凍結的危險。運行人員通過數據變化趨勢可提前采取積極的防凍措施。

③抽空氣管上的溫度為(wei) 31.63℃，是逆流段抽空氣管道的總平均溫度，不能反映翅片管束局部換熱情況。在上部的順流管束區域，也出現了局部溫度降低較大的現象。運行人員通過實時數據可判斷積灰程度，適時衝(chong) 洗，實現節能、節水。

五、客戶使用空冷島溫度場在線監測係統後的效果

1、能夠讓工作人員更直觀的以數據方式，了解空冷設備各項運行數據，以及空冷設備周圍自然環境數據。

2、通過溫度數據變化，有效的降低了換熱管束凍結的風險，預防了積灰導致的散熱不均，排除了因清洗過頻造成的工作量大的問題，從(cong) 而節約了勞動力和大量水資源。

3、對工作人員進行熱風回流提醒，幫助工作人員進行預知性調節，避免停機、停爐或甩負荷。

4、通過換熱管束頂端和低端的溫度對比和環境溫度，可以明確地判斷出，是否需要開啟軸流冷卻風機，從(cong) 而可以節約電資源。

六、目前部分已使用該係統的電廠

和豐(feng) 煤電公司#1機組

山西省大唐雲(yun) 岡(gang) 熱電有限公司1#、#2機組

山西神頭發電責任公司

山西大同市大唐雲(yun) 岡(gang) 熱電有限責任公司

華電寧夏靈武電廠

新疆東(dong) 方希望有色金屬有限公司新塑電廠

陝西國華錦界煤電

華電重工股份有限公司

中國神華工程有限公司