CN114088303B - 一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统和方法，该系统包括冷却水水位测量及控制系统、凝结水取样测量系统、数据采集及分析系统；冷却水水位测量及控制系统包括设置在凝汽器上的冷却水进水室空气阀、冷却水进水室液位计、冷却水进水室放水阀、冷却水出水室空气阀、冷却水出水室液位计和冷却水出水室放水阀；凝结水取样测量系统包括依次连接的取样装置、取样阀、取样流量计、氢电导率检测系统；数据采集及分析系统包括凝汽器泄漏换热管定位模块。各系统间协同工作，可将发生泄漏的换热管定位在某一排，大幅缩小查漏范围。本发明具有快速、准确、成本低、易实施、可靠性高的特点，可为发电厂不停机处理凝汽器泄漏提供可靠的决策依据。
Description
技术领域
本发明涉及在线化学仪表测量领域，尤其涉及一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统和方法。
背景技术
凝汽器是发电厂重要的冷却设备，其运行状态直接影响整台机组的安全经济运行。凝汽器换热管中流动的是含盐量很高的冷却水，管外是几乎没有杂质的纯净蒸汽，一旦运行中凝汽器换热管发生泄漏，高含量的冷却水就会漏入纯净的凝结水中，快速污染凝结水，造成机组的水汽品质恶化，尤其是海水冷却电厂。因此，凝汽器在基建阶段均配备了换热管泄漏检漏装置。但是，现有的检漏装置仅能诊断出是哪一个水室发生了泄漏，而具体是哪根换热管发生了泄漏，检漏装置就无能为力。
对于凝汽器查漏来说，凝汽器检漏装置是初检，属于粗检，一般凝汽器共有4个水室，凝汽器检漏装置只能确定出是哪一个水室发生了泄漏，即把查找范围缩小至1/4，而具体是这个水室的哪几根管子发生了泄漏，就无能为力了。对于600MW机组，每个水室有大约10000根换热管，检修人员需要通过薄膜覆盖法、泡沫法、蜡烛火焰法、氦质谱法等检漏方法对每一根换热管进行详细检测，以确定是哪几根管子发生了泄漏，工作量很大，费时费力，而且运行中检漏时凝汽器内处于高温高湿的有限空间，条件非常恶劣，人员安全存在较大隐患。
因此，如果能对发生泄漏的换热管进行更准确的定位，进一步缩小查漏范围，不仅可以缩短检漏时间，最大限度避免或减少冷却水泄漏对机组的危害，也可以大大减小检修人员的工作量，降低安全风险。
对于典型的600MW机组，每个凝汽器水室大约有174排换热管，每排平均约有60根换热管，每排换热管高度2.5cm。如果定位精度为5cm，则可以将查漏范围缩小至2排，查漏工作量缩小至1/87；如果定位精度小于2.5则可以把范围缩小至1排，查漏工作量缩小至1/174。这对于查漏来说，是非常有意义的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种专门用于定位凝汽器泄漏换热管位置的系统和方法，可以与现有的凝汽器检漏装置配套使用，以进一步缩小查漏范围。
为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统，包括冷却水水位测量及控制系统、凝结水取样测量系统、数据采集及分析系统；
所述冷却水水位测量及控制系统包括设置在凝汽器上的冷却水进水室空气阀、液位计、冷却水进水室放水阀、冷却水出水室空气阀和冷却水出水室放水阀；
所述凝结水取样测量系统包括取样装置、取样阀、取样流量计、氢电导率检测系统；取样装置、取样阀、取样流量计、氢电导率检测系统依次连接；
所述数据采集及分析系统包括凝汽器泄漏换热管定位模块，所述氢电导率检测系统、冷却水水位测量及控制系统均与凝汽器泄漏换热管定位模块电连接。
作为本发明的进一步改进，所述取样装置设置在凝汽器热井的水位线以下。
作为本发明的进一步改进，所述液位计采用冷却水进水室液位计和冷却水出水室液位计中的至少一个，液位计的“0”位线以水室的底板为基准，最高水位不低于凝汽器最顶排换热管的高度，显示精度不低于1cm。
作为本发明的进一步改进，所述取样阀和取样流量计之间还设置有热井取样泵；热井取样泵与凝汽器泄漏换热管定位模块连接。
一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统的定位方法，包括以下步骤：
若凝汽器发生泄漏，在确定发生泄漏的换热管所在水室后，降低机组负荷，凝汽器泄漏换热管定位模块控制冷却水进水室空气阀和冷却水出水室空气阀打开，调节冷却水进水室放水阀及冷却水出水室放水阀的开度；
打开取样阀，启动取样泵，取样流量计测得取样流量S1，已知由取样装置到氢电导率检测系统的管路容积为V1，取样滞后时间t1＝V1/S1；
凝汽器泄漏换热管定位模块实时采集氢电导率检测系统测得的氢电导率数据，记录凝结水氢电导率突变点以及此时的时间t2，泄漏的凝汽器换热管所在位置对应的液位高度为t2-t1时间冷却水液位所在的高度h，进而得到在线快速判断凝汽器泄漏管管排位置。
作为本发明的进一步改进，调节冷却水进水室放水阀及冷却水出水室放水阀的开度时，控制冷却水室水位下降速度在10～30mm/min。
作为本发明的进一步改进，凝汽器泄漏换热管定位模块还绘制成时间-凝汽器水室冷却水水位-凝结水氢电导率双坐标轴曲线，并根据氢电导率曲线突变点推断出泄漏凝汽器管对应的凝汽器水室冷却水水位。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明可以在检修人员不进入凝汽器水室的前提下，对发生泄漏的换热管进行定位，大幅缩小查漏工作量，减轻检修人员的工作强度，提高工作效率，降低安全风险；本发明通过在线实时检测，节省查漏时间。现有所有凝汽器泄漏换热管的定位方法，都需要将水室冷却水放空后由检修人员进入水室进行查漏，而本方法是在放水过程中就可以将泄漏换热管的位置缩小至某一排或某几排，后续检修人员进入水室的查漏工作量已大幅缩小，因此，可以大幅节省查漏时间。
本方法的定位方法充分利用凝汽器配套的检漏装置，只需要再增加冷却水水位控制系统和数据采集分析系统，就可实现对泄漏凝汽器换热管的定位，成本较低，易于实现。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。在附图中：
图1是本发明一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统示意图；
图2是时间-凝汽器水室冷却水水位-凝结水氢电导率双坐标轴曲线。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统，该系统包括冷却水水位测量及控制系统、凝结水取样测量系统、数据采集及分析系统；
所述冷却水水位控制系统包括冷却水进水室空气阀1、冷却水进水室液位计2、冷却水进水室放水阀3、冷却水出水室空气阀2、冷却水出水室液位计11、冷却水出水室放水阀10；冷却水进水室空气阀1、冷却水进水室液位计2、冷却水进水室放水阀3、冷却水出水室空气阀12、冷却水出水室液位计11和冷却水出水室放水阀10设置在凝汽器上。
所述凝结水取样测量系统包括取样装置4、取样阀5、热井取样泵6、取样流量计7、氢电导率检测系统；取样装置4、取样阀5、热井取样泵6及取样流量计7依次连接；取样流量计7与氢电导率检测系统8连接；取样装置4设置在凝汽器底部。
所述数据采集及分析系统包括凝汽器泄漏换热管定位模块9以及相关数据传输线路。所述数据采集及分析系统包括凝汽器泄漏换热管定位模块9，所述氢电导率检测系统8与凝汽器泄漏换热管定位模块9连接。
本发明系统在确定发生泄漏的换热管所在水室后，降低机组负荷，放掉发生泄漏水室中的冷却水，在放水过程中密切监测凝结水的氢电导率和水室内冷却水的水位，建立冷却水水位与时间的对应关系，当凝结水的氢电导率突然降低时，当前时间减去水样取样滞后时间所对应的冷却水水位就是发生泄漏的换热管所在位置高度，从而将发生泄漏的换热管位置定位在某一排，大幅缩小查漏范围，降低查漏工作量。本发明方法具有快速、准确、成本低、易实施、可靠性高的特点，可为发电厂不停机处理凝汽器泄漏提供可靠的决策依据。
具体的，冷却水水位控制系统中冷却水进水室液位计2及冷却水出水室液位计11可以实时显示所在水室的水位，并具有水位信号传输功能。水位计的“0”以水室的底板为基准，最高水位不低于最顶排换热管的高度，显示精度不低于1cm。
所述的凝结水取样测量系统中凝结水水样通过打开取样阀5，启动热井取样泵6，热井凝结水由取样装置4抽出，经过取样流量计7到达氢电导率检测系统8。
所述的数据采集及分析系统中凝汽器泄漏换热管定位模块9可分别控制冷却水水位控制系统及凝结水取样测量系统中各阀门元件，实时采集来自于冷却水进水室液位计2、冷却水出水室液位计13和氢电导率检测系统8的凝汽器水室冷却水水位和凝结水氢电导率，并绘制成时间-凝汽器水室冷却水水位-凝结水氢电导率双坐标轴曲线，并根据氢电导率曲线突变点推断出泄漏凝汽器管对应的凝汽器水室冷却水水位。
本发明第二个目的是提供一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统的定位方法，包括以下步骤：
凝汽器发生泄漏，在通过凝汽器检漏装置确定发生泄漏的换热管所在水室后，降低机组负荷，凝汽器泄漏换热管定位模块9控制冷却水进水室空气阀1和冷却水出水室空气阀14自动打开，调节冷却水进水室放水阀3及冷却水出水室放水阀12的开度，控制冷却水室水位下降速度在10～30mm/min；
打开取样阀5，启动热井取样泵6，取样流量计7采集取样速度S1，已知由取样装置4到氢电导率检测系统8的管路容积为V1，那么取样滞后时间t1＝V1/S1。
凝汽器泄漏换热管定位模块9实时采集氢电导率检测系统8测得的氢电导率数据，记录凝结水氢电导率由差变好的突变点以及此时的时间t2，那么泄漏的凝汽器换热管所在位置对应的液位高度为t2-t1时间冷却水液位所在的高度h，通过该方法可在线快速判断凝汽器泄漏管排位置。
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
实施例
以600MW超临界机组为例，当凝汽器发生泄漏时，在通过凝汽器检漏装置确定发生泄漏的换热管所在水室后，降低机组负荷至70％以下，凝汽器泄漏换热管定位模块9控制冷却水进水室空气阀1和冷却水出水室空气阀14自动打开，调节冷却水进水室放水阀3及冷却水出水室放水阀12的开度，控制冷却水室水位下降速度在20mm/min左右；
打开取样阀5，启动热井取样泵6，取样流量计7采集取样速度S1，已知由取样装置4到氢电导率检测系统8的管路容积为V1，那么取样滞后时间t1＝V1/S1；
凝汽器泄漏换热管定位模块9实时采集氢电导率检测系统8测得的氢电导率数据，记录凝结水氢电导率由差变好的突变点以及此时的时间t2，那么泄漏的凝汽器换热管所在位置对应的液位高度为t2-t1时间冷却水液位所在的高度h，通过该方法可在线快速判断凝汽器泄漏管排位置。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。
Claims (6)
1.一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统的定位方法，其特征在于，系统包括冷却水水位测量及控制系统、凝结水取样测量系统、数据采集及分析系统；
所述冷却水水位测量及控制系统包括设置在凝汽器上的冷却水进水室空气阀(1)、液位计、冷却水进水室放水阀(3)、冷却水出水室空气阀(12)和冷却水出水室放水阀(10)；
所述凝结水取样测量系统包括取样装置(4)、取样阀(5)、取样流量计(7)、氢电导率检测系统(8)；取样装置(4)、取样阀(5)、取样流量计(7)、氢电导率检测系统(8)依次连接；
所述数据采集及分析系统包括凝汽器泄漏换热管定位模块(9)，所述氢电导率检测系统(8)、冷却水水位测量及控制系统均与凝汽器泄漏换热管定位模块(9)电连接；
所述定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
若凝汽器发生泄漏，在确定发生泄漏的换热管所在水室后，降低机组负荷，凝汽器泄漏换热管定位模块(9)控制冷却水进水室空气阀(1)和冷却水出水室空气阀(12)打开，调节冷却水进水室放水阀(3)及冷却水出水室放水阀(10)的开度；
打开取样阀(5)，启动取样泵(6)，取样流量计(7)测得取样流量S1，已知由取样装置(4)到氢电导率检测系统(8)的管路容积为V1，取样滞后时间t1＝V1/S1；
凝汽器泄漏换热管定位模块(9)实时采集氢电导率检测系统(8)测得的氢电导率数据，记录凝结水氢电导率突变点以及此时的时间t2，泄漏的凝汽器换热管所在位置对应的液位高度为t2-t1时间冷却水液位所在的高度h，进而得到在线快速判断凝汽器泄漏管管排位置。
2.根据权利要求1所述的一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统的定位方法，其特征在于，所述取样装置(4)设置在凝汽器热井的水位线以下。
3.根据权利要求1所述的一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统的定位方法，其特征在于，所述液位计采用冷却水进水室液位计(2)和冷却水出水室液位计(11)中的至少一个，液位计的“0”位线以水室的底板为基准，最高水位不低于凝汽器最顶排换热管的高度，显示精度不低于1cm。
4.根据权利要求1所述的一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统的定位方法，其特征在于，所述取样阀(5)和取样流量计(7)之间还设置有热井取样泵(6)；热井取样泵(6)与凝汽器泄漏换热管定位模块(9)连接。
5.根据权利要求1所述的一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统的定位方法，其特征在于，调节冷却水进水室放水阀(3)及冷却水出水室放水阀(10)的开度时，控制冷却水室水位下降速度在10～30mm/min。
6.根据权利要求1所述的一种定位凝汽器泄漏换热管位置的系统的定位方法，其特征在于，凝汽器泄漏换热管定位模块(9)还绘制成时间-凝汽器水室冷却水水位-凝结水氢电导率双坐标轴曲线，并根据氢电导率曲线突变点推断出泄漏凝汽器管对应的凝汽器水室冷却水水位。
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