空冷岛温度场在线监测与运行优化系统研究 科技项目责任书技术要求.docx
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空冷岛温度场在线监测与运行优化系统研究 科技项目责任书技术要求.docx
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空冷岛温度场在线监测与运行优化系统研究科技项目责任书技术要求
一、主要研究内容
主要技术内容
1、项目研发主要针对什么问题和需求
随着对水资源的日益重视和环保意识的逐渐增强,直接空冷系统在水资源相对缺乏的地区应用越来越广泛,但是该技术在国内电厂运行过程中遇到了不少问题:
机组日常运行背压偏高,与理论值差距明显;机组背压受环境因素影响较大,背压变化比较频繁;机组夏季高温时段负荷能力受限;机组冬季运行时低温时段防冻压力较大;机组空冷风机厂用电率偏高,空冷运行方式不合理,空冷系统翅片管表面较脏,清洗频次不合理等。
空冷凝汽器温度场监测与运行优化系统,采用无线温度监测系统具有高可靠性和安全性,通过采集数据分析造成结冰现象发生的主要影响因素,总结影响规律,建立冬季防冻模型,确定空冷系统防冻运行逻辑;基于环境温度,建立机组不同负荷下的最佳背压计算模型,通过实际测试风机耗电量和机组出力的数据优化冬季机组运行背压,在保证散热器不发生冻结的前提下,安全降低机组背压;优化空冷风机运行方式;针对散热管积灰清洗方案进行优化。
用过以上优化可以有效提高机组运行安全和经济性。
发电有限公司直接空冷凝气器系统就面临相同的问题,如下:
发电公司2×660MW空冷凝汽器设计之初,为降低背压,采用三排管直接空冷凝汽器,在寒冷的冬季环境温度较低情况有发生冰冻的危险,尤其是在设备启动过程中、负荷较低时及系统中聚集不可凝气体的地方容易发生冰冻。
这是空冷岛系统面临的一个最为严重的问题。
空冷岛系统结冰,会使管束和凝结水管变形,严重时会将散热管束冻裂,造成相关的设备停运,空冷系统冷却面积减少,机组背压升高,影响机组的安全性和经济性。
其中1号机7列由于管束冻结损坏封堵359根管束,1号机共计78块散热管束单元变形严重,造成同等条件下1号机背压较2号机高1-2KPa,严重影响机组经济性。
2、将要解决哪些科学问题
通过对空冷凝汽器温度场监测与运行优化系统,采用无线温度监测系统具有高可靠性和安全性,通过采集数据分析造成结冰现象发生的主要影响因素,总结影响规律,建立冬季防冻模型,确定空冷系统防冻运行逻辑;基于环境温度,建立机组不同负荷下的最佳背压计算模型,通过实际测试风机耗电量和机组出力的数据优化冬季机组运行背压,在保证散热器不发生冻结的前提下,安全降低机组背压;优化空冷风机运行方式;针对散热管积灰清洗方案进行优化。
用过以上优化可以有效提高机组运行安全和经济性。
2.1温度场在线测量:
采集空冷散热器组件内、外侧总计超过2000个空气温度计散热器温度测点,覆盖空冷系统所有散热面积,实现空冷组件入口温度、出口温度和温升、端差等温度监测和计算,可为运行操作提供原始信息方面的依据。
采集关键区域散热器表面温度,进行散热器温度直接测量,实现冬季空冷系统冻结预警。
温度场测量的精确度和实时性决定了整套系统工作的可靠性。
系统采用前沿的网络传输技术,实现了温度远距离遥测。
2.2运行优化控制模型建立:
基于环境温度,建立机组不同负荷下的最佳背压计算模型,通过实际测试风机耗电量和机组出力的数据统计对模型进行修正。
2.3空冷岛清洗优化:
频繁清洗虽然只发生在夏季,但是温度场检测系统可以优化清洗间隔。
春秋季节适当进行清洗,可以降低电耗。
夏季对空冷系统进行高标准清洗,用高压除盐水清除积附与空冷凝汽器表面的污垢和杂物,可提高机组出力5%-10%左右。
3、预期成果
通过对空冷系统温度场监测与运行优化系统,采用无线温度监测系统具有高可靠性和安全性,通过采集数据分析造成结冰现象发生的主要影响因素,总结影响规律,建立冬季防冻模型,确定空冷系统防冻运行逻辑;基于环境温度,建立机组不同负荷下的最佳背压计算模型,通过实际测试风机耗电量和机组出力的数据优化冬季机组运行背压,在保证散热器不发生冻结的前提下,安全降低机组背压;优化空冷风机运行方式;针对散热管积灰清洗方案进行优化。
用过以上优化可以有效提高机组运行安全和经济性。
通过对空冷系统全面监视散热器表面温度和风机优化调节,在保证不发生冻结的基础上可安全降低机组背压2-4Kpa。
背压每降低1Kpa折合发电标准煤煤耗减少2.2g/KWh。
频繁清洗虽然只发生在夏季,但是温度场检测系统可以优化清洗间隔。
春秋季节适当进行清洗,可以降低电耗。
夏季对空冷系统进行高标准清洗,用高压除盐水清除积附与空冷凝汽器表面的污垢和杂物,可提高机组出力5%-10%左右。
主要技术难点及创新点
1、主要技术难点:
在随机组负荷变换和温度环境变化调节降低风机最低运行转速,顺流风机实现反转功能,在保证减速机正常供油的情况下,将风机最低转速由原来的26RPM通过热工控制调整至8RPM,有效降低运行风机最小出力,减少冷风进入,达到空冷管束换热的最佳流量。
同时,取消电机逆止器,通过变频调节实现风机反转功能。
当出现单元大部分散热管束温度低于0℃时,及时进行风机反转吸收棚布内热量,为散热管束立即化冻,恢复其正常换热功能提供良好保证。
增加新型测温装置,通过外部管束温场及内部管束温度的变化,及时指导监盘人员调整。
2、主要创新点:
通过对空冷系统温度场监测与运行优化系统,采用无线温度监测系统具有高可靠性和安全性,通过采集数据分析造成结冰现象发生的主要影响因素,总结影响规律,建立冬季防冻模型,确定空冷系统防冻运行逻辑;基于环境温度,建立机组不同负荷下的最佳背压计算模型,通过实际测试风机耗电量和机组出力的数据优化冬季机组运行背压,在保证散热器不发生冻结的前提下,安全降低机组背压;优化空冷风机运行方式;针对散热管积灰清洗方案进行优化。
本项目解决了国内高寒地区大型直接空冷火电机组中普遍存在的共性问题,成果具有重要的理论意义和实用价值。
二、项目最终目标和验收考核指标
(包括项目最终成果的内容,应达到的主要技术指标和水平,应获得的发明专利等知识产权,及其他应考核的指标)
1.通过对空冷系统全面监视散热器表面温度和风机优化调节,在保证不发生冻结的基础上可安全降低机组背压2-4Kpa。
背压每降低1Kpa折合发电标准煤煤耗减少2.2g/KWh。
2.频繁清洗虽然只发生在夏季,但是温度场检测系统可以优化清洗间隔。
春秋季节适当进行清洗,可以降低电耗。
夏季对空冷系统进行高标准清洗,用高压除盐水清除积附与空冷凝汽器表面的污垢和杂物,可提高机组出力5%-10%左右。
3.提交技术研究报告1份;
4.发表科技论文2篇;
5.获得集团级以上科技成果奖励1项。
6.培养人才5名。
“考核指标”,指相应成果的数量指标、技术指标、质量指标、应用指标和产业化指标等,其中,数量指标可以为论文、专利、产品等的数量;技术指标可以为关键技术、产品的性能参数等;质量指标可以为产品的耐震动、高低温、无故障运行时间等;应用指标可以为成果应用的对象、范围和效果等;产业化指标可以为成果产业化的数量、经济效益等。
同时,对各项考核指标需填写立项时已有的指标值/状态以及项目完成时要到达的指标值/状态。
三、月度计划内容及考核目标
月度计划内容及考核目标
3.1
【1月-2月】
主要内容:
(1)完成科技项目责任书。
(2)ERP完成科技项目前期立项、启动申请。
考核目标:
(1)达不到预期目标,项目负责人列入绩效考核
3.2
【3月】
主要内容:
(1)通过外出考察形成可行性报告、技术方案审定。
(2)技术协议、商务合同签定。
(3)技术服务人员到达现场进行现场确认及安全三级教育。
考核目标:
(1)达不到预期目标,项目负责人列入绩效考核
3.3
【4月】
主要内容:
(1)设备到达现场,进行现场施工,在施工过程中确保工程质量同时保证人身安全。
(2)在ERP系统完成科技项目相关流程
考核目标:
(1)在工程实施过程中,如出现不安全事件及设备安装质量问题的将按照签订合同的条款进行考核。
(2)延迟供货周期,将按照签订合同的条款进行考核。
3.4
【5月】
主要内容:
(1)设备到达现场,进行现场施工,在施工过程中确保工程质量同时保证人身安全。
(2)在ERP系统完成科技项目相关流程
考核目标:
(1)在工程实施过程中,如出现不安全事件及设备安装质量问题的将按照签订合同的条款进行考核。
(2)延迟供货周期,将按照签订合同的条款进行考核。
3.5
【6月】
主要内容:
(1)设备到达现场,进行现场施工,在施工过程中确保工程质量同时保证人身安全。
(2)在ERP系统完成科技项目相关流程。
考核目标:
(1)在工程实施过程中,如出现不安全事件及设备安装质量问题的将按照签订合同的条款进行考核。
(2)延迟供货周期,将按照签订合同的条款进行考核。
3.6
【7月】
主要内容:
(1)对工程项目进行调试、验收。
考核目标:
(1)达不到预期效果及经济目标,将按照签订合同的条款进行考核。
3.7
【8月】
主要内容:
(1)对工程项目进行性能试验。
考核目标:
(1)达不到预期效果及经济目标,将按照签订合同的条款进行考核。
3.8
【9月】
主要内容:
(1)项目工程验收竣工报告后评估
(2)在ERP系统完成工程验流程
考核目标:
(1)达不到预期效果及经济目标,将按照签订合同的条款进行考核。
3.9
【10月】
主要内容:
(1)整理科技项目相关资料,并申请职工科技项目成果奖
考核目标:
3.10
【11月-12月】
主要内容:
(1)完成相关科技项目收尾工作,并对项目进行资产转固。
考核目标:
*逐条写清楚,条目不限,页数不限。
工作内容和考核目标要具体、明确,具有可检查性,各单位每月按照计划内容上报项目进度,公司将根据完成情况进行执行情况检查,检查结果列入各单位月度绩效考核。
四、课题拟采取的研究方法,课题技术路线(或实施方案)
1、方案整体研究方法:
A、实现空冷岛防冻预报警,监测系统根据局部最低温度发出防冻预报警的判断。
B、实现空冷岛温度分布的在线采集、监测、分析的功能,并做出报警、对比、历史纪录等处理。
C、显示空冷岛温度分布的实时温度值。
D、生成温度分析报表和温度变化曲线,并可打印。
E、系统中每个温度测点的报警值都可以独立设置,并具有多种报警功能:
软件弹出报警窗口、系统画面自动切换到报警位置。
软件能对系统进行自检,维护简单。
2、空冷岛温度场在线监测系统安装方案:
3、无线温度传感器布置方案
3.1所有温度信号均进入智能前端,在空冷岛A形散热装置端部挡风墙一侧安装采集器,所有连接电缆与通讯电缆均通过电缆线槽跨越通道及实现采集设备之间连接。
3.2温度传感器从A形装置内侧安装部分,要求传感器感温部分插入管束中深度50mm,并且牢固固定。
连线要求隐蔽行走,固定牢靠。
3.3安装时不得破坏空冷设备,不得在空冷散热管上钻孔;所有温度传感器要求布线简单,连线少,可靠性高,维护量低。
1号台机组共48台顺流风机、16台逆流风机,每台机组空冷岛布置8列空冷管束,每列空冷管束由8个冷却单元构成,其中第2、6单元为逆流管束,其它均为顺流冷却管束。
由于所处地区冬季气温很低,机组冬季运行防冻压力较大,且三排管散热管束迎风面和背风面不同管束之间温差明显。
需要对1号机组空冷系统的1、2、3、6、7、8列迎风面管束温度和背风面作在线测量,以保证机组的安全运行,避免由于空冷岛散热管冻结引起的设备损伤和机组非停。
基于预防空冷岛冻结角度,在逆流散热单元相邻处密集布置温度测点;在顺流单元稀疏布置温度测点。
空冷岛两侧顺流区测点布置在散热器边缘,顺流区和逆流区相邻处重点布置测点,空冷岛中间顺流区测点均匀布置。
曾发生过冻结区域重点布置测点。
空冷岛无线测温系统测点布置图(1列单侧)
1号机空冷岛1-3列和6-8列空冷风机两侧散热管束加装温度测点,并通过DCS系统匹配的通讯模块,使所有温度测点与DCS系统上进行显示(由于空冷岛4、5列进汽量较大,冬季不能出现结冻现象,故不安装温度监控测点),6列A形装置,内侧加装热温度传感器960支,外侧加装热温度传感器960点,共计加装温度传感器1920支。
4、空冷岛通信电缆及动力电缆布置方案
空冷岛内485通信电缆及动力电缆布置方案
RS-485总线用于连接所有的分布于现场的无线温度监测仪,动力电缆连接控制电源;485总线电缆连接无线温度监测仪后,沿步梯一侧下降至电缆沟,然后连接至集控室。
下降电缆采用固定措施,承担电缆重力。
运行优化控制模型建立
5.1机组最佳背压计算模型:
基于环境温度,建立机组不同负荷下的最佳背压计算模型,通过实际测试风机耗电量和机组出力的数据对模型进行修正。
5.2防冻模型:
影响空冷凝汽器运行的主要因素有:
排气量、背压、风机转速和环境温度,空冷凝汽器所以发生结冰现象,主要是基于管内壁温度达到冰点所致。
在理论分析的基础上,结合机组实际运行条件,对结冰现象以及结冰机理进行研究分析,寻找造成结冰现象发生的主要因素,找出影响规律,建立冬季防冻模型。
优化冬季机组运行背压,确定空冷系统防冻运行逻辑。
五、项目负责单位提供的技术与条件保障
(包括现有设备、技术基础和承诺提供的资金、人员安排等其他保证条件)
针对空冷岛管束在冬季出现冻损现象,采用红外线测温技术,确定:
图2空冷岛无线测温系统测点布置图(1列单侧)
a)空冷岛温度分布和冻结实例
图1某660MW机组空冷岛温度场分布(红外测温仪测量结果)
风机转速55%风机转速85%
图2某660MW机组空冷岛温度场分布(红外测温仪测量结果)
机组正常运行时,逆流区存在较明显的低温区,在环境温度稳定的情况下,此区域的分界线随风机转速发生变化(图2),逆流区温度变化可直观体现空冷岛换热情况,并作为空冷机组防冻预警和优化运行的基础。
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