凝汽器污臟程度在線監(jiān)測(cè)儀的研制

摘要：提出了一種在線監(jiān)測(cè)凝汽器污臟程度的新方法。該方法將傳熱端差作為研究對(duì)象，綜合考慮各因素對(duì)端差的影響，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模技術(shù)成功地實(shí)現(xiàn)了凝汽器污臟、工況參數(shù)變化對(duì)端差影響的分離，可準(zhǔn)確地在線監(jiān)測(cè)凝汽器污臟程度。介紹了根據(jù)此方法研制的以DSP為核心的監(jiān)測(cè)儀，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果證明了該儀器的有效性。

    關(guān)鍵詞：凝汽器污臟 傳熱端差 在線監(jiān)測(cè) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) DSP

凝汽器是火力發(fā)電廠的大型換熱設(shè)備，其作用是將汽輪機(jī)做功后的低溫蒸汽凝結(jié)為水，以提高熱力循環(huán)的效率。圖1為表面式凝汽器的結(jié)構(gòu)示意圖。

凝汽器運(yùn)行時(shí)，冷卻水從前水室的下半部分進(jìn)來(lái)，通過(guò)冷卻水管（換熱管）進(jìn)入后水室，向上折轉(zhuǎn)，再經(jīng)上半部分冷卻水管流向前水室，最后排出。低溫蒸汽則由進(jìn)汽口進(jìn)來(lái)，經(jīng)過(guò)冷卻水管之間的縫隙往下流動(dòng)，向管壁放熱后凝結(jié)為水。在此工作過(guò)程中，由于冷卻水質(zhì)的不潔凈，致使銅管內(nèi)壁積聚了一些不利于傳熱的固態(tài)混合物（稱之為污垢）。污垢的存在降低了換熱面的傳熱能力，從而降低了汽輪機(jī)效率，因此必須對(duì)其進(jìn)行清洗。如何定量地測(cè)定凝汽器的污臟程度，以便為凝汽器的合理清洗提供依據(jù)，是許多學(xué)者都在探討的問(wèn)題。歸納起來(lái)，已提出的方法大致有以下幾種：

（1）通過(guò)測(cè)量污垢熱阻來(lái)判斷凝汽器污臟程度。

（2）通過(guò)測(cè)量凝汽器出口、入口水室之間的水流阻力來(lái)判斷凝汽器污臟程度。

（3）通過(guò)計(jì)算傳熱系數(shù)來(lái)判斷凝汽器污臟程度。

熱阻法能較準(zhǔn)確地測(cè)定凝汽器的污臟程度，但需在換熱管上埋設(shè)鎧裝熱以檢測(cè)管壁溫度，凝汽器換熱管數(shù)量眾多，在工程上較難實(shí)現(xiàn)；水流阻力可反映污垢的數(shù)量，但不能體現(xiàn)出污垢的導(dǎo)熱性質(zhì)，用該方法確定凝汽器污臟程度顯示不夠準(zhǔn)確；傳熱系數(shù)體現(xiàn)了凝汽器的換熱性能，但目前計(jì)算傳熱系數(shù)均采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)公式，而且未考慮蒸汽中不凝結(jié)氣體（空氣）對(duì)傳熱效果的影響，因而當(dāng)凝汽器變工況運(yùn)行時(shí)，存在較大誤差。

    傳熱端差是反映凝汽器熱交換狀況的重要性能指標(biāo)，與傳熱系數(shù)相比，該參數(shù)容易測(cè)量，能夠連續(xù)觀察其變化而積累數(shù)據(jù)，因而本文選用它來(lái)體現(xiàn)凝汽器的污臟狀態(tài)。但傳熱端差除了主要取決于換熱面的污臟程度外，還與凝汽器的工況參數(shù)如蒸汽流量、冷卻水量等密切相關(guān)，因此，如何從眾多參數(shù)中分離出換熱面污臟對(duì)端差的影響，成為準(zhǔn)確測(cè)定凝汽器污臟程度的關(guān)鍵。

1 測(cè)量原理

傳熱端差定義為：

δt=ts-two   （1）

式中，δt——凝汽器的傳熱端差

ts——凝汽器壓力所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度

two——冷卻水出口溫度

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