[发明专利]一种空冷岛冻结状态在线监测方法

说明书

本发明提供一种空冷岛冻结状态在线监测方法，其包括了空冷岛冻结状态监测系统及空冷单元冻结预测方法；其中所述空冷岛冻结状态监测系统的硬件部分包括：汽轮机排汽管道、各空冷单元温度测点系统、监测数据测量装置、数据处理服务器及监测平台；软件部分包括冻结系数、凝结水过冷度的参量实时计算。本发明基于空冷单元的冻结状态在线监测系统，提出基于供需传热平衡的冻结系数计算方法，通过放热侧和吸热侧传热能力的比较，可本质预测换热管束发生冻结的趋势和程度；基于供需传热平衡的冻结系数和基于凝结水过冷度和逆流段真空抽气温度的复合冻结预警系统，有效提高了机组防冻调节的准确性和操作灵活性，保障了机组冬季运行的安全性和高效性。

技术领域

本发明涉及能源动力技术领域，具体涉及一种空冷岛冻结状态在线监测方法。

背景技术

目前，大型直接空冷发电机组已广泛应用于我国北方地区，直接空冷凝汽器多采用轴流风机驱动环境空气对汽轮机排汽进行冷却。在我国北方大部分地区，冬夏两季及日夜气温相差悬殊，冬季最低气温可低至零下40℃。由于许多电厂在设计之初为了保证机组夏季满发，将凝汽器的冷却面积选取的很大，这就给冬季的运行防冻带来很大挑战，尤其是机组在冬季启、停机及低负荷运行时，凝汽器管束极易发生冻结，严重影响机组的安全运行。

直接空冷系统设备庞大，空冷单元数量多、结构复杂，各空冷单元运行受设备自身结构条件及外界因素的影响显著，造成各单元运行状况存在较大差异。在冬季低气温条件下，空冷凝汽器发生大面积冻结的可能性不大，更多是在实际运行中由于热力或流量不均造成的局部冷却管束冻结。现有的预测冻结手段主要是监测易冻部位温度与冻点温度差值的变化。但其经常出现：当现有系统测温仪表示出监测部位温度异常时，冷却管束已严重冻结，无法准确、快速地将凝汽器受冻情况实时给出。而且，现有的直接空冷系统的温度测点有限，且测点的布置缺乏针对性，对空冷岛内个别空冷单元局部冻结的监测显得力不从心。所以，有必要给出一种行之有效的空冷岛冻结状态在线监测方法，加强对易冻部位的实时监测，并给出相应的防冻措施。

发明内容

针对目前空冷凝汽器冬季易发生管束冻结的问题，本发明的目的在于提供一种空冷岛冻结状态在线监测技术，其以空冷岛内的各散热单元为监测对象，提出基于供需传热平衡的冻结系数计算方法，可有效提高机组防冻调节的准确性和操作灵活性。在维持机组空冷凝汽器较高真空的条件下，提高了机组冬季运行的安全性，为机组冬季低背压运行的实施提供了技术保障。

为了实现以上所述目标要求，本发明所采取的技术方案是：提供一种空冷岛冻结状态在线监测方法，其包括了空冷岛冻结状态监测系统及空冷单元冻结预测方法；其中所述空冷岛冻结状态监测系统的硬件部分包括：汽轮机排汽管道、各空冷单元温度测点系统、监测数据测量装置、数据处理服务器及监测平台；软件部分包括冻结系数、凝结水过冷度等参量实时计算。

空冷散热单元冻结系数计算方法为：

(1)空冷单元实时传热系数K

基于空冷凝汽器热负荷Dc和各空冷单元监测的运行参数：空冷单元热负荷为D_ci、冷凝温度t_c、进口空气温度t_a1，根据传热原理计算给出空冷单元蒸汽充分冷凝时所需的实时传热系数K。

(2)空冷单元热系数K_min

冬季低温条件下，降低风机转速或空冷风机停转能够降低翅片管发生冻结的风险，但不能完全避免冻结的发生；空冷风机停转，凝汽器内蒸汽仍能依靠自然通风等低速冷却气流进行冷却，此时的热系数以K_min表示。

空冷岛散热单元呈Λ型，两个Λ型散热翅片之间形成的空间是▽形，认为空气的温度变化发生在散热单元的中间位置，则由自然对流产生的热压差为：

Δp＝(ρ′-ρ″)gh/2