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空冷岛（塔）出现的问题

在缺水的北方地区空冷机组得到了迅速的发展，但在其运行过程中，空冷系统冬季防冻是空冷机组冬季运行的一个很重要的问题。

由于蒸汽提前凝结在顺流管束下部和逆流管束上部都容易出现低温区，管束下端凝结水流量增多，无论顺流管束还是逆流管束都容易在管束下部出现冻结现象。虽然逆流管束的上部随着凝结过程完成蒸汽量减少，同时凝结水量也减少，但是不凝气体含有的水蒸汽凝华仍有可能形成絮状结冰，堵塞翅片管的流通面积。空冷系统容易产生结冰的部位是顺流换热管束的下部和逆流换热管束的上部。

造成空冷散热器结冰的主要原因有：进入空冷系统蒸汽流量太小，散热负荷太低，即使风机全部停运采用自然通风的方式，也不能避免局部出现低温；自然通风的方式下，很容易造成空冷岛空气的流动不均匀，因此局部过冷就会造成管束局部结冰，通常逆流单元比顺流单元更容易结冰，空冷岛边缘处的单元比内部单元更容易结冰。

空冷系统运行中还有一些其它问题，如：夏季背压高，背压设定缺乏根据，在机组启、停过程期间以及夜间或低负荷运行等汽轮机排汽量较少的工况下，空冷系统散热器易发生配汽不均匀现象，为保证空冷散热器防冻以及安全运行，通常需要将机组背压控制在15KPa以上，使空冷岛不能在最经济的背压区间运行。

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空冷岛（塔）测温的作用

2.1 防冻预警

利用空冷系统温度场监测装置，通过监测温度场帮助判断空气侧流动的不均匀性，迼成局部过冷的情况，帮助判断蒸汽侧在小流量情况流量分配不均造成局部过冷的情况，当环境空气温度低于0℃后，通过监测散热管束出口空气温度，间接判断管束的散热状态，可以达到帮助判断管束内是否结冰的可能性，结合背压、凝结水温度、过冷度等数据，对散热器管束出口热空气的低温度作出规定，并与凝结水温度作关联，可以实现空冷系统防冻预警，在空冷管束冻结前采取相应的防冻措施。

2.2 监测热风回流现象

空冷岛受自然风影响流场容易发生混乱，经空冷系统加热过的空气又回到空冷系统入口被空冷风机重新吸入，发生热风回流现象，通过监测空冷散热器入口空气温度，可以帮助判断发生热回流的程度，并计算热回流率，通过监测空冷温度场判断热回流现象发生时，在热回流影响到汽轮机之前操作人员及时做出反应，进行预知性调节，减少停机、停炉或甩负荷。

2.3 监测空冷散热管束积灰污染

空冷散热器容易积灰影响换热，通过温度场监测制定合理的高压冲洗方案，评价散热器局部和整体洁净程度并指导清洗操作。

2.4 优化空冷运行

空冷凝汽器和湿冷凝汽器一样，也存在端差、温升等评价空冷凝汽器运行的小指标，利用空冷温度场监测装置，可以弥补这一缺陷，空冷系统庞大，空气流动场和蒸汽侧流量分配都容易造成不均匀，通过监测空冷系统温度场，为运行人员调节提供依据，可以在机组运行的前提下，减少背压，增加真空，实现节能降耗，优化空冷运行的目的。

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测温电缆在空冷岛（塔）上的应用

3.1 测温电缆在空冷岛上的应用

空冷岛示意图

在A型散热塔两侧垂直高度方向每隔一米布置一根测温电缆，水平方向每隔960mm安置一个测温点。每一组散热片安装一台温度采集器，数据总线电缆连接所有的采集器，通过RS485接口连接至网络通讯箱，转成光纤信号通过光纤进行远距离传输至控制室，由数据处理服务器，进行处理和显示。 

空冷岛测温系统图

测温电缆采用钢丝制护管，外面用耐高压、耐温、防腐蚀、防水、阻燃的工业级橡胶护套中安装数字式温度传感器的电缆，温度测量范围-55℃～+125.0℃，精度±0.5℃。高强度，抗拉耐磨。

空冷岛散热塔测温电缆布置图

3.2 测温电缆在空冷塔上的应用

在空冷塔冷却三角散热器上布置内置测温传感器的测温电缆，垂直高度方向每隔一米布置一根测温电缆。测温电缆连接至采集箱，通过RS485接口连接至网络通讯箱，转成光纤信号通过光纤进行远距离传输至控制室，由数据处理服务器进行处理和显示。

空冷塔测温系统图

3.3 服务器软件简介

服务器软件处理及显示功能，可以汇总、分析管理所有温度数据，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表，单个服务器支持高达100万点、256个并发客户同时存储和检索数据、每秒检索单个变量超过20000 条记录的强大功能，准确显示测温点位置，温度范围30-60℃显示绿色为正常值，不在此范围显示红色。高于126℃显示紫色。

实时显示报警系统软件

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轨道平台热成像测温在空冷岛（塔）上的应用

4.1 轨道平台热成像测温在空冷岛上的应用

在空冷岛散热器上端安装固定支架，并在固定支架上安装导轨，导轨上安装可移动的智能小车，小车上装有自动对焦镜头的在线式热成像仪。实现对直冷机组散热器温度信息的采集。

小车每移动到两组 A 型塔中间控制热成像仪旋转一周对空冷岛散热器温度进行采集，热成像仪采集的温度信息通过光纤传输到远程数据服务器。通过热红外分析软件对实时采集的热像进行处理、记录和报警。

空冷岛轨道平台热成像仪在线测温系统图

4.2 轨道平台热成像测温在空冷塔上的应用

沿空冷塔三角散热器布置一圈轨道，长度约 490米，高度24米，轨道与塔壁用支架支撑固定，轨道平台系统分三段接入，搭载3套在线式双光热成像仪。每套小车每行走10米对散热设备做垂直扫描运动。分段进行视频监测和散热器温度数据的采集，并通过电力载波方式和监测中心的数据服务器通讯。每套系统行走长度160米，巡查一次的时间在16分钟左右。

空冷塔轨道平台热成像仪在线测温系统图

4.3 红外测温软件简介

系统软件对不同工况下的散热片表面温度进行数据分析，分析结果可以按不同 时间段、不同工况进行查询，通过温度异常报警及时提醒工作人员，保证机组安全。

系统软件实时工作图

工作界面分三部分，上半部分是轨道机器人的视频和热成像的图像显示信息，右侧是轨道机器人的功能控制。控制方式分为手动和自动模式，点击可切换。选择自动模式时，轨道机器人 按设置程序运行；选手动模式时，手动控制轨道机器人的前进，后退，图标圆绿点为当前轨道机器人所在位置，充电站是始发站，当前进时3号位红点红点闪烁，当倒退时1号位红点闪烁，闪烁频率1hz。

下半部分显示热成像仪采集的间冷塔散热器对应点温度数值。

系统软件温度值实时显示图

4.4 轨道平台通讯方式

采用基于SH-PLC（智能宽带电力线载波通信）技术的电力载波方式，采用OFDM调制解调，通过轨道平台的2条铜制平行导轨进行传输，传输距离可达到1.5公里，最大传输速率可以达到 240Mbps。可以同时传输视频信号、热成像信号、RS485信号。