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CN111736501A - 一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置及其方法 - Google Patents

一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置及其方法 Download PDF

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CN111736501A
CN111736501A CN202010448234.8A CN202010448234A CN111736501A CN 111736501 A CN111736501 A CN 111736501A CN 202010448234 A CN202010448234 A CN 202010448234A CN 111736501 A CN111736501 A CN 111736501A
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CN
China
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gas
reed switch
cooling water
water system
exhaust device
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CN202010448234.8A
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赵丰
温福新
牛宗涛
杨爱生
张清
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Northwest Electric Power Research Institute of China Datang Corp Science and Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Northwest Electric Power Research Institute of China Datang Corp Science and Technology Research Institute Co Ltd
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    • G05B19/0423—Input/output
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Abstract

本发明公开的一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置及排气方法，包括气体监测室，气体监测室底端通过上法兰连接集气室，气体监测室顶端依次连接有电动阀和排气管，气体监测室还与控制器相电连接；本发明所述一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，通过设置集气室能有效收集气体，有助于顺利排除气体；通过设置磁铁、干簧管和控制器，保证随时监测浮球位置，从而明确运行过程中是否有气体进入；通过电动阀和控制器的设置，保证能远程操作电动阀的开合，使系统顺利排气；本发明的排气方法，操作简单，解决了有效监测及自动排出冷却水系统侵入气体排出的问题，有很好的实用价值。

Description

一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置及其方法
技术领域
本发明属于发电厂冷却水系统领域，具体涉及一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，本发明还涉及一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气方法。
背景技术
在发电领域，火力发电厂冷却水有两种：闭式冷却水和开式冷却水。
火力发电厂依赖闭式冷却水冷却锅炉、汽轮机及发电机的辅助设备。闭式冷却水同时连通机、炉、电三大系统，其故障对整体系统设备运行有着极其不利的影响，严重时造成停机；考虑经济性，部门发电厂会采用开式冷却水冷却部分锅炉、汽轮机及发电机的辅助设备。
空气压缩机(简称空压机)是发电厂重要辅助设备，大功率空压机一般通过冷却水冷却。空气压缩过程中水分液化，在其他杂质作用下不断腐蚀空压机冷却器内壁，可能会蚀穿冷却器内壁，导致高压气体侵入冷却水系统的情况发生。
冷却水系统侵入一定量的气体时，会引起冷却水压力波动，影响各辅机冷却器工作，形成运行风险。截止至目前，国内已发生过多次空气压缩机冷却器漏水故障，引起气体侵入冷却水系统。气体造成了压力波动，且积聚在冷却水系统的局部高位，如发电机氢气冷却器外部水管中，形成气塞，严重影响了氢气冷却器的正常运行。
冷却水气体侵入问题一旦发生，其故障点查找耗时较长，现场工作人员需检查多个设备方能确定；有火力发电厂出现过故障点、但还未确定故障点，机组却已经跳闸的状况。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，解决了现有设备无法将冷却水系统的侵入气体排出的问题。
本发明的第二个目的是提供一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气方法。
本发明所采用的第一个技术方案是，一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，包括气体监测室，气体监测室底端通过上法兰连接集气室，气体监测室顶端依次连接有电动阀和排气管，气体监测室还与控制器相电连接。
本发明的特征还在于，
气体监测室包括相互连接的圆台状上壳体和倒钟状下壳体；
上壳体中心设置有柱状内通道，内通道内壁设置有能竖直方向相对运动的磁铁，沿上壳体径向还设置有干簧管a和干簧管b，干簧管a、干簧管b、电动阀均与控制器相电连接；
内通道底端还设置有透气固定件；
下壳体内设置有竖直状连杆，连杆一端连接浮球，连杆另一端固接磁铁。
干簧管a和干簧管b分别位于上壳体的上下两端。
上壳体和下壳体接触处还设置有密封圈。
控制器包括单片机，单片机分别与隔离光耦a和隔离光耦b相电连接，隔离光耦a与干簧管a相电连接，隔离光耦b与干簧管b相电连接；
单片机还依次与功率放大模块和电动阀相电连接；
单片机还依次与EEPROM模块、按键与显示模块和485通讯模块相电连接，485通讯模块与DCS系统相电连接。
单片机型号为STM32F407；
隔离光耦a和隔离光耦b均采用型号为TLP521的隔离光耦芯片；
功率放大模块具体包括型号为JQX-62F-2Z的继电器。
EEPROM模块采用EEPROM芯片，EEPROM芯片型号为AT25256；
按键与显示模块包括LCD控制芯片，LCD控制芯片型号为ILI9320；
485通讯模块包括型号为ADM3485E的485通讯芯片。
本发明所采用的第二个技术方案是，一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气方法，包括以下步骤：
步骤1，冷却水系统投入运行前，初始化气体侵入监测排气装置
开启电动阀，积存在气体侵入监测排气装置内部的气体通过透气固定件由内通道、排气管排出，浮球在冷却水浮力作用下，上浮并与密封圈接触，此时连杆带动磁铁靠近干簧管a并使干簧管a吸合，干簧管a吸合动作信息通过隔离光耦a进入单片机，干簧管a动作信息被存储至EEPROM模块内，同时干簧管a动作信息通过485通讯模块传输至DCS系统，此时，关闭电动阀；
步骤2，初始化结束后，冷却水系统投入运行
当进入集气室的冷却水中无气体时，气体侵入监测排气装置内部充满液体，此时电动阀关闭，浮球浮起并处于下壳体内部顶端，且与密封圈紧密接触，此时连杆带动磁铁靠近干簧管a并使干簧管a长时间吸合，干簧管a吸合状态信息通过隔离光耦a进入单片机，干簧管a状态信息被存储至EEPROM模块内，同时干簧管a状态信息定期通过485通讯模块传输至DCS系统；
进入集气室的冷却水中携带有气体时，气体通过透气固定件进入内通道，随着气体逐渐增多，压迫浮球向下运动，磁铁在浮球、连杆的作用下也向下运动，当磁铁靠近干簧管b并使干簧管b吸合时，干簧管b动作信息通过隔离光耦b进入单片机，干簧管b动作信息存储至EEPROM模块内，此时，干簧管b动作信息通过485通讯模块传输至DCS系统，反馈给运行人员，同时，单片机通过功率放大模块控制电动阀打开，气体排出同时浮球、连杆及磁铁逐渐随液面上升，当排气结束后干簧管a吸合，干簧管a吸合动作信息通过隔离光耦a进入单片机，干簧管a动作信息被存储至EEPROM模块内，同时干簧管a动作信息通过485通讯模块传输至DCS系统，单片机通过功率放大模块控制电动阀关闭，装置恢复至无气体侵入的状态。
本发明的有益效果是：本发明所述一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，通过设置集气室能有效收集气体，有助于顺利排除气体；通过设置磁铁、干簧管和控制器，保证随时监测浮球位置，从而明确运行过程中是否有气体进入；通过电动阀和控制器的设置，保证能远程操作电动阀的开合，使系统顺利排气；本发明的排气方法，操作简单，解决了有效监测及自动排出冷却水系统侵入气体排出的问题，有很好的实用价值。
附图说明
图1是本发明一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置的结构示意图；
图2是本发明一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置中控制器的结构示意图；
图3是本发明一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置的使用状态图。
图中，1.集气室，1-1.侧法兰，1-2.上法兰，2.气体监测室，2-1.上壳体，2-2.下壳体，2-3.浮球，2-4.连杆，2-5.磁铁，2-6.密封圈，2-7.透气固定件，2-8.干簧管a，2-9.干簧管b，2-10.内通道，3.电动阀，4.控制器，5.排气管，6.EEPROM模块，7.单片机，8.隔离光耦a，9.隔离光耦b，10.485通讯模块，11.DCS系统，12.按键与显示模块，13.功率放大模块；
011-冷却水泵一、012-冷却水泵二、021-冷却水冷却器一、022-冷却水冷却器二、031-空压机冷却器一、032-空压机冷却器二、0311-空压机冷却器一进水阀、0312-空压机冷却一出水阀、0321-空压机冷却器二进水阀、0322-空压机冷却器二出水阀、041-发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置一、042-发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置二、051-发电机氢冷器一、052-发电机氢冷器二。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，如图1所示，包括气体监测室2，气体监测室2底端通过上法兰1-2连接集气室1，气体监测室2顶端依次连接有电动阀3和排气管5，气体监测室2还与控制器4相电连接。控制器4用于接收气体监测室2中干簧管a2-8、干簧管b2-8吸合信号，控制电动阀3开关，发出气体侵入报警。
电动阀3采用带信号反馈电动球阀。
集气室1两端均通过侧法兰1-1与外部水管相连接；集气室1内部水平方向横截面随水流方向逐渐变大，保证气体容易进入气体监测室2。
气体监测室2包括相互连接的圆台状上壳体2-1和倒钟状下壳体2-2；
上壳体2-1中心设置有柱状内通道2-10，内通道2-10内壁设置有能竖直方向相对运动的磁铁2-5，沿上壳体2-1径向还设置有干簧管a2-8和干簧管b2-9，干簧管a2-8、干簧管b2-9、电动阀3均与控制器4相电连接；
内通道2-10底端还设置有透气固定件2-7；
下壳体2-2内设置有竖直状连杆2-4，连杆2-4一端连接浮球2-3，连杆2-4另一端穿过透气固定件2-7固接磁铁2-5。
干簧管a2-8和干簧管b2-9分别位于上壳体2-1的上下两端，干簧管a2-8、干簧管b2-8分别与磁铁2-5吸合，表示气体监测室2中气体的位置，发出气体侵入报警。
上壳体2-1和下壳体2-2接触处还设置有密封圈2-6，保证气体监测室2内密封不漏气。
如图2所示，控制器4包括单片机7，单片机7分别与隔离光耦a8和隔离光耦b9相电连接，隔离光耦a8与干簧管a2-8相电连接，隔离光耦b9与干簧管b2-9相电连接；
单片机7还依次与功率放大模块13和电动阀3相电连接；
单片机7还依次与EEPROM模块6、按键与显示模块12和485通讯模块10相电连接，485通讯模块10与DCS系统11相电连接。
单片机7型号为STM32F407；隔离光耦a8和隔离光耦b9均采用型号为TLP521的隔离光耦芯片；功率放大模块13具体包括型号为JQX-62F-2Z的继电器。
EEPROM模块6采用EEPROM芯片，EEPROM芯片型号为AT25256；按键与显示模块12包括LCD控制芯片，LCD控制芯片型号为ILI9320；485通讯模块10包括型号为ADM3485E的485通讯芯片。
干簧管a2-8、干簧管b2-9用于感知装置内部液位。磁铁2-5靠近干簧管a2-8、干簧管b2-9时会使其吸合。干簧管a2-8吸合表明液体已达到最高位置，说明装置内部无气体；干簧管b2-9吸合表明液体已达到最低位置，说明装置内部气体集满。
隔离光耦用于在电隔离的前提下将干簧管信合信号发送至单片机。干簧管a2-8的吸合状态信息通过隔离光耦a8发送至单片机7，干簧管b2-9的吸合状态信息通过隔离光耦b9发送至单片机7。
485通讯模块10用于单片机7与DCS系统11的通讯。
功率放大模块13用于将单片机7发出的小功率电动阀3控制信号放大，以控制电动阀3开关。
按键与显示模块12为人机接口，用于就地状态显示与参数设置。
按键与显示模块12用于装置的状态就地显示与设定。
EEPROM芯片6用于储存人工设置的参数及干簧管a2-8、干簧管b2-9的动作历史等信息。
单片机7用于将干簧管a2-8、干簧管b2-9动作信息通过485通讯模块10发送至DCS系统11，并控制电动阀3开关，从而实现冷却水系统内气体的监测与排出。
本发明一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气方法：
步骤1，冷却水系统投入运行前，初始化气体侵入监测排气装置
开启电动阀3，积存在气体侵入监测排气装置内部的气体通过透气固定件2-7由内通道2-10、排气管5排出，浮球2-3在冷却水浮力作用下，上浮并与密封圈2-6接触，此时连杆2-4带动磁铁2-5靠近干簧管a2-8并使干簧管a2-8吸合，干簧管a2-8吸合动作信息通过隔离光耦a8进入单片机7，干簧管a2-8动作信息被存储至EEPROM模块6内，同时干簧管a2-8动作信息通过485通讯模块10传输至DCS系统11，此时，关闭电动阀3；
步骤2，初始化结束后，冷却水系统投入运行
当进入集气室1的冷却水中无气体时，气体侵入监测排气装置内部充满液体，此时电动阀3关闭，浮球2-3浮起并处于下壳体2-2内部顶端，且与密封圈2-6紧密接触，此时连杆2-4带动磁铁2-5靠近干簧管a2-8并使干簧管a2-8长时间吸合，干簧管a2-8吸合状态信息通过隔离光耦a8进入单片机7，干簧管a2-8状态信息被存储至EEPROM模块6内，同时干簧管a2-8状态信息定期通过485通讯模块10传输至DCS系统11；
进入集气室1的冷却水中携带有气体时，气体通过透气固定件2-7进入内通道2-10，随着气体逐渐增多，压迫浮球2-3向下运动，磁铁2-5在浮球2-3、连杆2-4的作用下也向下运动，当磁铁2-5靠近干簧管b2-9并使干簧管b2-9吸合时，干簧管b2-9动作信息通过隔离光耦b9进入单片机7，干簧管b2-9动作信息存储至EEPROM模块6内，此时，干簧管b2-9动作信息通过485通讯模块10传输至DCS系统11，反馈给运行人员，同时，单片机7通过功率放大模块13控制电动阀3打开，气体排出同时浮球2-3、连杆2-4及磁铁2-5逐渐随液面上升，当排气结束后干簧管a2-8吸合，干簧管a2-8吸合动作信息通过隔离光耦a8进入单片机7，干簧管a2-8动作信息被存储至EEPROM模块6内，同时干簧管a2-8动作信息通过485通讯模块10传输至DCS系统11，单片机7通过功率放大模块13控制电动阀3关闭，装置恢复至无气体侵入的状态。
当冷却水系统有大量气体持续侵入并被集气室1收集后，浮球2-3随着侵入气体上下波动，干簧管a2-8、干簧管b2-9吸合状态频繁改变；为防止剧烈的气体侵入对本发明装置造成不利影响，在EEPROM模块6内设置有电动阀3开启最短时间TONMIN和电动阀电动阀关闭最低时间TOFFMIN，可以通过按键与显示模块12或DCS系统设置。
当电动阀3开启后直至时间达到TONMIN内，无论干簧管a2-8、干簧管b2-9信号状态，电动阀3被强制开启。
当电动阀3关闭后直至时间达到TOFFMIN内，无论干簧管a2-8、干簧管b2-9信号状态，电动阀3被强制关闭。
实施例
如图3所示，冷却水在冷却水泵一011、冷却水泵二012的带动下，经过冷却水冷却器一021、冷却水冷却器二022冷却后输送给各冷却器，具体包括空压机冷却器一031、空压机冷却器二032、发电机氢冷器一051及发电机氢冷器二052等；各冷却器回水再次进入冷却水泵一011、冷却水泵二012。
发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置一041、发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置二042分别安装于空压机冷却器一031、空压机冷却器二032出水侧。空压机冷却器一进水阀0311安装于空压机冷却器一031进水侧，空压机冷却一出水阀0312安装于空压机冷却器一031出水侧，空压机冷却器二进水阀0321安装于空压机冷却器二032进水侧，空压机冷却器二出水阀0322安装于空压机冷却器二032出水侧。
当空压机冷却器一031或空压机冷却器二032故障导致气体侵入冷却水系统时，气体从故障空压机冷却器出水侧进入冷却水系统，并随着水循环进入冷却水系统的局部高位，如发电机氢冷器一051及发电机氢冷器二052。而发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置一041或发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置二042监测到气体侵入后，将气体侵入信号发送至DCS并排气。当工作人员将故障空压机冷却器进水阀、出水阀关闭后故障彻底排除，冷却水系统气体侵入停止。

Claims (8)

1.一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，其特征在于，包括气体监测室(2)，所述气体监测室(2)底端通过上法兰(1-2)连接集气室(1)，所述气体监测室(2)顶端依次连接有电动阀(3)和排气管(5)，所述气体监测室(2)还与控制器(4)相电连接。
2.根据权利要求1所述的一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，其特征在于，所述气体监测室(2)包括相互连接的圆台状上壳体(2-1)和倒钟状下壳体(2-2)；
所述上壳体(2-1)中心设置有柱状内通道(2-10)，所述内通道(2-10)内壁设置有能竖直方向相对运动的磁铁(2-5)，沿所述上壳体(2-1)径向还设置有干簧管a(2-8)和干簧管b(2-9)，所述干簧管a(2-8)、干簧管b(2-9)、电动阀(3)均与控制器(4)相电连接；
所述内通道(2-10)底端还设置有透气固定件(2-7)；
所述下壳体(2-2)内设置有竖直状连杆(2-4)，所述连杆(2-4)一端连接浮球(2-3)，所述连杆(2-4)另一端固接磁铁(2-5)。
3.根据权利要求2所述的一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，其特征在于，所述干簧管a(2-8)和干簧管b(2-9)分别位于所述上壳体(2-1)的上下两端。
4.根据权利要求1所述的一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，其特征在于，所述上壳体(2-1)和下壳体(2-2)接触处还设置有密封圈(2-6)。
5.根据权利要求1所述的一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，其特征在于，所述控制器(4)包括单片机(7)，所述单片机(7)分别与隔离光耦a(8)和隔离光耦b(9)相电连接，所述隔离光耦a(8)与干簧管a(2-8)相电连接，所述隔离光耦b(9)与干簧管b(2-9)相电连接；
所述单片机(7)还依次与功率放大模块(13)和电动阀(3)相电连接；
所述单片机(7)还依次与EEPROM模块(6)、按键与显示模块(12)和485通讯模块(10)相电连接，所述485通讯模块(10)与DCS系统(11)相电连接。
6.根据权利要求5所述的一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，其特征在于，所述单片机(7)型号为STM32F407；
所述隔离光耦a(8)和隔离光耦b(9)均采用型号为TLP521的隔离光耦芯片；
所述功率放大模块(13)具体包括型号为JQX-62F-2Z的继电器。
7.根据权利要求5所述的一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置，其特征在于，所述EEPROM模块(6)采用EEPROM芯片，EEPROM芯片型号为AT25256；
所述按键与显示模块(12)包括LCD控制芯片，LCD控制芯片型号为ILI9320；
所述485通讯模块(10)包括型号为ADM3485E的485通讯芯片。
8.一种如权利要求1-7任一所述的一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置的气体侵入监测与排气方法，包括以下步骤：
步骤1，冷却水系统投入运行前，初始化气体侵入监测排气装置
开启电动阀(3)，积存在气体侵入监测排气装置内部的气体通过透气固定件(2-7)由内通道(2-10)、排气管(5)排出，浮球(2-3)在冷却水浮力作用下，上浮并与密封圈(2-6)接触，此时连杆(2-4)带动磁铁(2-5)靠近干簧管a(2-8)并使干簧管a(2-8)吸合，干簧管a(2-8)吸合动作信息通过隔离光耦a(8)进入单片机(7)，干簧管a(2-8)动作信息被存储至EEPROM模块(6)内，同时干簧管a(2-8)动作信息通过485通讯模块(10)传输至DCS系统(11)，此时，关闭电动阀(3)；
步骤2，初始化结束后，冷却水系统投入运行
当进入集气室(1)的冷却水中无气体时，所述气体侵入监测排气装置内部充满液体，此时电动阀(3)关闭，浮球(2-3)浮起并处于下壳体(2-2)内部顶端，且与密封圈(2-6)紧密接触，此时连杆(2-4)带动磁铁(2-5)靠近干簧管a(2-8)并使干簧管a(2-8)长时间吸合，干簧管a(2-8)吸合状态信息通过隔离光耦a(8)进入单片机(7)，干簧管a(2-8)状态信息被存储至EEPROM模块(6)内，同时干簧管a(2-8)状态信息定期通过485通讯模块(10)传输至DCS系统(11)；
进入集气室(1)的冷却水中携带有气体时，气体通过透气固定件(2-7)进入内通道(2-10)，随着气体逐渐增多，压迫浮球(2-3)向下运动，磁铁(2-5)在浮球(2-3)、连杆(2-4)的作用下也向下运动，当磁铁(2-5)靠近干簧管b(2-9)并使干簧管b(2-9)吸合时，干簧管b(2-9)动作信息通过隔离光耦b(9)进入单片机(7)，干簧管b(2-9)动作信息存储至EEPROM模块(6)内，此时，干簧管b(2-9)动作信息通过485通讯模块(10)传输至DCS系统(11)，反馈给运行人员，同时，单片机(7)通过功率放大模块(13)控制电动阀(3)打开，气体排出同时浮球(2-3)、连杆(2-4)及磁铁(2-5)逐渐随液面上升，，当排气结束后干簧管a(2-8)吸合，干簧管a(2-8)吸合动作信息通过隔离光耦a(8)进入单片机(7)，干簧管a(2-8)动作信息被存储至EEPROM模块(6)内，同时干簧管a(2-8)动作信息通过485通讯模块(10)传输至DCS系统(11)，单片机(7)通过功率放大模块(13)控制电动阀(3)关闭，装置恢复至无气体侵入的状态。
CN202010448234.8A 2020-05-25 2020-05-25 一种发电厂冷却水系统气体侵入监测排气装置及其方法 Pending CN111736501A (zh)

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