一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统及其方法。湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，包括环境参数采集装置，其用于采集湿式冷却塔上方的环境信息；及塔内热力性能参数采集装置，其用于采集各个测点处的相应塔内热力性能参数；其中，除水器上方气温、除水器上方风速、填料上方水温和填料下方水温的测点分别按不同标高共布置至少两层，每层沿十字半径布置，各层的测点数量利用等面环原理来确定；水池表面水温的测点按照等面环原理布置在集水池表面；循环水进塔水温的测点的数量至少为两个，且对称均匀布置于配水竖井内，循环水出塔水温的测点的数量至少为两个，且均匀对称布置于集水池出口处。

【技术实现步骤摘要】
一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统及其方法
本专利技术属于能源动力工程领域，尤其涉及一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统及其方法。
技术介绍
湿式冷却塔作为冷端系统的主要设备之一，冷却塔性能的好坏在很大程度上影响发电厂的经济性和稳定性。冷却塔的低效率将会使循环水的温度升高，而循环水温的升高将使凝汽器的真空降低，汽轮机组的工作效率下降，从而导致设备的出力降低，使发电的煤耗量增加，影响了机组的热效率。湿式冷却塔体积大，塔内空气动力场和温度场较为复杂，塔内不同位置处气水比分布不均，不同位置处的温度、风速分布也不均匀。因此，单独某个位置处的温度(或速度)并不能代表全塔的温度(或速度)。侧风环境下，外界侧风导致冷却塔的周向进风不均，因此塔内不同半径处的通风更加不均，使得塔内流场更加复杂，即不同位置处的传热传质性能有较大差异，导致冷却塔的总体传热传质性能恶化。目前发电厂的监控系统(如DCS、SIS等)中，与冷却塔相关的性能参数，除了凝汽器的进出口水温之外，对湿式冷却塔的性能参数并没有体现，因此不能实时监控整个冷却塔的热力性能参数，比如填料区、雨区、配水区的相关性能参数，因此，不利于整个冷端系统的优化运行。因此，亟需一种在线监测系统来准确可靠获得塔内不同位置处的性能参数，开发湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，实现从湿式冷却塔到控制室的数据远传，在控制室内即可实时监控湿式冷却塔的典型性能参数，可实时准确评价湿式冷却塔的热力性能，以此跟踪冷端系统的性能，为湿式冷却塔的优化运行提供指导，并为下一步湿式冷却塔的节能改造和优化设计奠定理论基础，提供方向指导。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术的第一目的是提供一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，其在塔内不同位置布置测点监控相关热力性能参数，并实现数据实时远传，在电厂控制室或厂房办公室的监测终端实时监测，实现运行管理人员对湿式冷却塔相关热力性能参数的实时监控。本专利技术的等面环原理为：将测试区域划分为沿径向分布的数个同心圆环区域，各圆环区域面积相等，具体划分圆环区域数量视现场情况而定。本专利技术的第一目的提供的一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，湿式冷却塔的热力性能参数包括环境参数和塔内热力性能参数，塔内热力性能参数包括除水器上方气温、除水器上方风速、填料上方水温、填料下方水温、水池表面水温和循环水进出塔水温；该系统包括环境参数采集装置，其用于采集湿式冷却塔上方的环境信息；及塔内热力性能参数采集装置，其用于采集各个测点处的相应塔内热力性能参数；其中，除水器上方气温、除水器上方风速、填料上方水温和填料下方水温的测点分别按不同标高共布置至少两层，每层沿十字半径布置，各层的测点数量利用等面环原理来确定；水池表面水温的测点按照等面环原理布置在集水池表面；循环水进塔水温的测点的数量至少为两个，且对称均匀布置于配水竖井内，循环水出塔水温的测点的数量至少为两个，且均匀对称布置于集水池出口处。进一步的，除水器上方气温和除水器上方风速的测点均安装在同一支架上，所述支架固定于除水器上方。进一步的，填料上方水温的测点安装固定于勺型收水管内，勺型收水管的上端固定在除水器上，填料上方水温的测点端放置于填料上方，勺型收水管的扩口段用于收集喷淋水并保持水温测点完全浸没在水中。其中，勺型收水管采用PVC或钢结构制作。需要说明的是，勺型收水管也可采用其它塑料材质制作。进一步的，填料下方水温的测点安装固定于竖直收水管内，竖直收水管固定在填料支撑装置上，填料下方水温的测点端紧靠填料下侧，竖直收水管的扩口段用于收集经填料冷却过的循环水并保持水温测点完全浸没于水中。其中，竖直收水管采用PVC或钢结构制作。需要说明的是，竖直收水管也可采用其它塑料材质制作。进一步的，水池表面水温的测点固定安装于冷却塔支撑立柱上。进一步的，该系统还包括中心主站，所述中心主站与环境参数采集装置及塔内热力性能参数采集装置分别相连。进一步的，中心主站与环境参数采集装置及塔内热力性能参数采集装置均通过Zigbee网络相互通信。其中，Zigbee网络发数据传输方式可实现实时同步采集数据，并具有抗干扰能力强、组网灵活的特点。进一步的，所述中心主站还与远程监控终端相连。本专利技术的第二目的是提供一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统的监测方法。本专利技术的湿式冷却塔的热力性能在线监测系统的监测方法，包括：利用环境参数采集装置采集湿式冷却塔上方的环境信息；以及利用塔内热力性能参数采集装置采集各个测点处的相应塔内热力性能参数；其中，除水器上方气温、除水器上方风速、填料上方水温和填料下方水温的测点分别按不同标高共布置至少两层，每层沿十字半径布置，各层的测点数量利用等面环原理来确定；水池表面水温的测点按照等面环原理布置在集水池表面；循环水进塔水温的测点的数量至少为两个，且对称均匀布置于配水竖井内，循环水出塔水温的测点的数量至少为两个，且均匀对称布置于集水池出口处。进一步的，该方法还包括：环境参数采集装置及塔内热力性能参数采集装置所采集的数据均通过Zigbee网络传送至中心主站，在中心主站内将同一塔内热力性能参数的测点处的数据累加后求平均，得到湿式冷却塔的相应热力性能参数测量值；中心主站再将得到湿式冷却塔的相应热力性能参数测量值传送至远程监控终端进行实时监控。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术填补了当前电厂监测系统中冷却塔冷却性能参数的空缺，实现了对湿式冷却塔热力性能的实时监控，本专利技术除了可将数据传递到塔周的计算机，还可进一步将数据通过中继器传递到电厂的监测系统(如DCS系统，SIS系统等)，实现在办公地点的实时监控。(2)本监测系统可以完成不同环境风速下的性能参数的在线监测，即本监测系统不受环境风速大小的限制。(3)本专利技术克服了湿式冷却塔由于塔内水汽分布不均，流场复杂而导致性能参数测量困难的不足，针对湿式冷却塔，基于等面环的原理在不同标高处布置测点，分别测算湿式冷却塔配水区、填料区和雨区的热力性能和阻力性能参数，从而可准确评价整塔的传热传质特性，并实现在湿式冷却塔附近监控终端的实时监测，能够监测并获取塔内不同位置处的性能参数(如风速、温度等)，以此准确计算出湿式冷却塔的传热传质性能，对实时跟踪冷端系统的性能，进而对监控整个机组的循环热效率具有重大意义，为下一步湿式冷却塔的节能改造和优化设计奠定理论基础，提供方向指导。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是塔内各层测点分布示意图；图2是塔内测点布置横截面安装示意图；图3是除水器上方某半径上测点分布示意图；图4是填料上方水温测点布置示意图；图5是填料下方水温测点布置示意图；图6是循环水进塔水温测点布置示意图；图7是水池表面水温测点布置示意图；图8是湿式冷却塔的热力性能在线监测系统结构示意图。其中，1.湿式冷却塔塔筒；2.除水器上方气温及风速测点；3.填料上方水温测点；4.填料下方水温测点；5.循环水出塔水温测点；6.集水池；7.除水器；8.填料；9.勺型收水管；10.淋水喷头；11.竖直收水管；12.循环水进塔水温测点；13.配水竖井；14.十字走廊；15.冷却塔支撑立柱。具体实施方式应该指出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，其特征在于，湿式冷却塔的热力性能参数包括环境参数和塔内热力性能参数，塔内热力性能参数包括除水器上方气温、除水器上方风速、填料上方水温、填料下方水温、水池表面水温和循环水进出塔水温；该系统包括环境参数采集装置，其用于采集湿式冷却塔上方的环境信息；及塔内热力性能参数采集装置，其用于采集各个测点处的相应塔内热力性能参数；其中，除水器上方气温、除水器上方风速、填料上方水温和填料下方水温的测点分别按不同标高共布置至少两层，每层沿十字半径布置，各层的测点数量利用等面环原理来确定；水池表面水温的测点按照等面环原理布置在集水池表面；循环水进塔水温的测点的数量至少为两个，且对称均匀布置于配水竖井内，循环水出塔水温的测点的数量至少为两个，且均匀对称布置于集水池出口处。

【技术特征摘要】
1.一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，其特征在于，湿式冷却塔的热力性能参数包括环境参数和塔内热力性能参数，塔内热力性能参数包括除水器上方气温、除水器上方风速、填料上方水温、填料下方水温、水池表面水温和循环水进出塔水温；该系统包括环境参数采集装置，其用于采集湿式冷却塔上方的环境信息；及塔内热力性能参数采集装置，其用于采集各个测点处的相应塔内热力性能参数；其中，除水器上方气温、除水器上方风速、填料上方水温和填料下方水温的测点分别按不同标高共布置至少两层，每层沿十字半径布置，各层的测点数量利用等面环原理来确定；水池表面水温的测点按照等面环原理布置在集水池表面；循环水进塔水温的测点的数量至少为两个，且对称均匀布置于配水竖井内，循环水出塔水温的测点的数量至少为两个，且均匀对称布置于集水池出口处。2.如权利要求1所述的一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，其特征在于，除水器上方气温和除水器上方风速的测点均安装在同一支架上，所述支架固定于除水器上方。3.如权利要求1所述的一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，其特征在于，填料上方水温的测点安装固定于勺型收水管内，勺型收水管的上端固定在除水器上，填料上方水温的测点端放置于填料上方，勺型收水管的扩口段用于收集喷淋水并保持水温测点完全浸没在水中。4.如权利要求1所述的一种湿式冷却塔的热力性能在线监测系统，其特征在于，填料下方水温的测点安装固定于竖直收水管内，竖直收水管固定在填料支撑装置上，填料下方水温的测点端紧靠填料下侧，竖直收水管的扩口段用于收集经填料冷却过的循环水并保持水温测点完全浸没于水中。5.如权利要求1所述的一种湿式冷却塔的热力性能在线监...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明，邹健，张贯虹，史月涛，何锁盈，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37