本實(shí)用新型涉及一種汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置，屬于電力生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，熱電廠和余熱發(fā)電主要使用汽輪機(jī)，都是利用蒸汽作為動(dòng)力推動(dòng)汽輪機(jī)做功。汽輪機(jī)是將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的回轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)，用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，是火電和核電的主要設(shè)備之一。就凝汽式汽輪機(jī)而言，從鍋爐產(chǎn)生的新蒸汽經(jīng)由主閥門(mén)進(jìn)入高壓缸，再進(jìn)入中壓缸，再進(jìn)入低壓缸，最終進(jìn)入凝汽器。蒸汽的熱能在汽輪機(jī)內(nèi)消耗，變?yōu)檎羝膭?dòng)能，然后推動(dòng)裝有葉片的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。高壓蒸汽從汽輪機(jī)高壓缸進(jìn)入，從低壓缸末端排出。進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽壓力是一定的，如果末端的壓力越低，蒸汽的流速就越高，給汽輪機(jī)葉片的驅(qū)動(dòng)力就越大。為了得到最大的蒸汽效益，就在汽輪機(jī)低壓缸末端設(shè)置一個(gè)凝汽器，凝汽器里都是水管，水管里面通過(guò)冷卻水，將末端出來(lái)的蒸汽排到凝汽器里，蒸汽與通有冷卻水的管道壁接觸，蒸汽冷卻凝結(jié)為水，其體積大幅度減小，使得凝汽器里的壓力大幅度下降直至接近真空狀態(tài)，這樣就使得高壓缸進(jìn)入的蒸汽能夠以最快的速度吹動(dòng)汽輪機(jī)葉片來(lái)做功。

熱電生產(chǎn)中，由于上網(wǎng)電量的變化，導(dǎo)致汽輪機(jī)做功隨之變化，從而使送到汽輪機(jī)的蒸汽量發(fā)生變化，導(dǎo)致上述凝汽器內(nèi)放熱量隨之變化。

余熱發(fā)電中，由于蒸汽量受生產(chǎn)量的變化影響，其蒸汽的發(fā)生量也隨之變化，凝汽器內(nèi)凝結(jié)放熱的熱量也隨之變化。

以上變化是隨時(shí)有可能發(fā)生的，具有很大的不確定性，很難人工干預(yù)。

當(dāng)發(fā)電量大的時(shí)候，凝汽器內(nèi)放熱量隨之變大，需要冷凝的蒸汽量就越大，需要冷凝的蒸汽量就越多，這時(shí)如果外界天氣情況不變的情況下，需要增加冷卻水的供給量以帶走更多的熱量；反之，當(dāng)發(fā)電量少的時(shí)候，凝汽器內(nèi)放熱量隨之變少，需要冷凝的蒸汽量就少，冷卻水帶走的熱量就越少，這時(shí)如果外界天氣情況不變的情況下，可以適量減少冷卻水供給量就可以帶走這時(shí)蒸汽冷凝產(chǎn)生的熱量，如果冷卻水供給量維持不變，則會(huì)產(chǎn)生水和電的浪費(fèi)。

冷卻系統(tǒng)散熱受外界天氣的變化影響巨大，在外界氣溫高、濕度大的情況下，散熱能力下降，這時(shí)需要加大冷卻水的供給量去帶走系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量；而當(dāng)外界氣溫低、濕度小的情況下，散熱能力就會(huì)增強(qiáng)，這時(shí)可以減少冷卻水的供給量就可以帶走系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量。假設(shè)此時(shí)系統(tǒng)發(fā)熱量在衡定的情況下，其冷卻水的供給量可以適當(dāng)減少，但現(xiàn)系統(tǒng)冷卻水的送水量是以工頻運(yùn)行，衡定不變，則會(huì)產(chǎn)生水和電的浪費(fèi)。

汽輪機(jī)發(fā)電時(shí)，其乏汽端的真空度越小，對(duì)發(fā)電越有利；真空度大，就會(huì)對(duì)發(fā)電產(chǎn)生不利影響，經(jīng)調(diào)查，汽輪機(jī)的真空度不能高于0.068Mpa左右。凝汽器的冷卻效果越好，越有利于提高乏汽真空度；凝汽器的冷卻效果不佳，則不利于提高乏汽真空度。凝汽器的真空度受冷卻水散熱能力大小和發(fā)電量高低的雙重影響，在無(wú)法隨時(shí)改變冷卻水散熱能力的前提下，為保證正常發(fā)電，只能以維持最大的散熱能力來(lái)涵蓋冷卻水散熱能力大和發(fā)電量小的情況，而冷卻水散熱能力大和發(fā)電量小的這種情況占有相當(dāng)?shù)臅r(shí)間，根據(jù)我國(guó)的氣候條件，我國(guó)的大部分北方地區(qū)夏冬季溫差大、晝夜溫差大，其氣候條件下散熱能力強(qiáng)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，這時(shí)維持最大散熱能力的送水量和最大冷卻塔風(fēng)量就導(dǎo)致巨大的電能浪費(fèi)。

綜合上面這些因素，可以得出現(xiàn)在汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)存在很大的節(jié)能空間的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置，其能夠根據(jù)汽輪機(jī)和冷卻機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行情況及環(huán)境情況，調(diào)整水泵的供水量大小和冷卻塔風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大小，達(dá)到節(jié)約能源的效果。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置，包括冷卻機(jī)組和控制系統(tǒng)冷卻機(jī)組包括依次連通構(gòu)成循環(huán)回路的水泵、汽輪機(jī)凝汽器、冷卻塔及冷卻塔集水池；

控制系統(tǒng)包括電連接在一起的程序運(yùn)行載體和若干檢測(cè)模塊，檢測(cè)模塊包括設(shè)置在冷卻塔集水池的液位檢測(cè)模塊；

設(shè)置在冷卻機(jī)組外部的環(huán)境溫度檢測(cè)模塊，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)水水管處的第一溫度檢測(cè)模塊，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器出水水管處的第二溫度檢測(cè)模塊；

設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)水水管處的第一流量檢測(cè)模塊，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器出水水管處的第二流量檢測(cè)模塊；

設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)水水管處的第一壓力檢測(cè)模塊，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器出水水管處的第二壓力檢測(cè)模塊，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器的真空壓力檢測(cè)模塊；

程序運(yùn)行載體采集冷卻機(jī)組的工作信號(hào)和接收檢測(cè)模塊的信號(hào)，通過(guò)設(shè)定的程序進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)程序運(yùn)行載體所接收的信號(hào)，調(diào)整水泵的供水量大小和冷卻塔風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大小。

所述檢測(cè)模塊還包括分別設(shè)置在水泵、汽輪機(jī)凝汽器、冷卻塔、冷卻塔集水池及冷卻機(jī)組外部的若干通信模塊，所述通信模塊與程序運(yùn)行載體連接。

所述水泵設(shè)置有水泵變頻器，程序運(yùn)行載體通過(guò)控制水泵變頻器實(shí)現(xiàn)水泵的啟動(dòng)、停止或頻率變化，水泵與水泵變頻器為380V、6000V、10000V或其他常見(jiàn)的電壓等級(jí)，水泵與水泵變頻器的電壓匹配。

所述冷卻塔設(shè)置有風(fēng)機(jī)變頻器，程序運(yùn)行載體控制風(fēng)機(jī)變頻器實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止或頻率變化，風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)變頻器為380V、6000V、10000V或其他常見(jiàn)的電壓等級(jí)，風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)變頻器的電壓匹配。

所述水泵變頻器及風(fēng)機(jī)變頻器還設(shè)置有手動(dòng)旁路控制裝置或自動(dòng)旁路控制裝置，當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)可用自動(dòng)旁路或手動(dòng)旁路繞開(kāi)變頻器回路進(jìn)行人工操作，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置的持續(xù)正常運(yùn)行。

所述汽輪機(jī)凝汽器安裝在汽輪機(jī)上，汽輪機(jī)設(shè)置在火力發(fā)電裝置或余熱回收發(fā)電裝置上，所述汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置與汽輪機(jī)為一體式安裝結(jié)構(gòu)、或者為后期加裝式結(jié)構(gòu)。

所述檢測(cè)模塊分別設(shè)置有用于顯示數(shù)據(jù)的儀表，所述液位檢測(cè)模塊為液位探頭，環(huán)境溫度檢測(cè)模塊、第一溫度檢測(cè)模塊、第二溫度檢測(cè)模塊分別為溫度探頭，第一壓力檢測(cè)模塊、第二壓力檢測(cè)模塊、真空壓力檢測(cè)模塊分別為壓力探頭，第一流量檢測(cè)模塊、第二流量檢測(cè)模塊分別為流量計(jì)。

所述冷卻塔集水池連接有用于維持較高液位的液位控制器。

所述冷卻塔為配置有風(fēng)機(jī)的方形或圓形冷卻塔，或自然通風(fēng)冷卻塔。

所述程序運(yùn)行載體可以是PLC可編程邏輯控制器或普通電腦。

所述控制系統(tǒng)還設(shè)置有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)端口，以及用于顯示數(shù)據(jù)及進(jìn)行操作的觸摸屏或液晶顯示器。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型有益效果如下：

本實(shí)用新型在滿(mǎn)足電力生產(chǎn)的同時(shí)，能夠根據(jù)汽輪機(jī)和冷卻機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行情況及環(huán)境情況，調(diào)整水泵的供水量大小和冷卻塔風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大小，既不多投入水量和風(fēng)量也不少投入水量和風(fēng)量，并通過(guò)液位控制將冷卻水集水池液位維持在一個(gè)相對(duì)較高的液位，降低冷卻循環(huán)水泵的有效揚(yáng)程，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水之節(jié)能的目的。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的冷卻機(jī)組示意圖。

圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的冷卻機(jī)組和控制系統(tǒng)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的變頻器主回路示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。

第一實(shí)施例

參見(jiàn)圖1-圖3，本汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置，冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置中冷卻循環(huán)水指的是汽輪機(jī)乏汽端冷卻用循環(huán)水，包括冷卻機(jī)組和控制系統(tǒng)冷卻機(jī)組，包括依次連通構(gòu)成循環(huán)回路的水泵、汽輪機(jī)凝汽器、冷卻塔及冷卻塔集水池；

控制系統(tǒng)包括電連接在一起的程序運(yùn)行載體和若干檢測(cè)模塊。

檢測(cè)模塊包括設(shè)置在冷卻塔集水池的液位檢測(cè)模塊L0，用于測(cè)定集水池的液位高度；

設(shè)置在冷卻機(jī)組外部的環(huán)境溫度檢測(cè)模塊T2，例如可以設(shè)置在廠區(qū)合適位置；

設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)水水管處的第一溫度檢測(cè)模塊TO，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器出水水管處的第二溫度檢測(cè)模塊T1；

設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)水水管處的第一流量檢測(cè)模塊Q1，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器出水水管處的第二流量檢測(cè)模塊Q2；

設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器進(jìn)水水管處的第一壓力檢測(cè)模塊P0，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器出水水管處的第二壓力檢測(cè)模塊P2，設(shè)置在汽輪機(jī)凝汽器的真空壓力檢測(cè)模塊P1；

進(jìn)一步地，檢測(cè)模塊還包括分別設(shè)置在水泵、汽輪機(jī)凝汽器、冷卻塔、冷卻塔集水池及冷卻機(jī)組外部的若干通信模塊，通信模塊與程序運(yùn)行載體連接，冷卻機(jī)組實(shí)時(shí)工作狀況反饋給程序運(yùn)行載體，以便程序運(yùn)行載體進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和傳輸控制信號(hào)。

進(jìn)一步地，水泵設(shè)置有水泵變頻器，安裝在水泵線(xiàn)路的主回路，程序運(yùn)行載體通過(guò)控制水泵變頻器實(shí)現(xiàn)水泵的啟動(dòng)、停止或頻率變化，改變水泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制水流量大小的目的。水泵與水泵變頻器為380V、6000V、10000V或其他常見(jiàn)的等級(jí)，水泵與水泵變頻器的電壓匹配。

進(jìn)一步地，冷卻塔設(shè)置有風(fēng)機(jī)變頻器，安裝在風(fēng)機(jī)線(xiàn)路的主回路，程序運(yùn)行載體控制風(fēng)機(jī)變頻器實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止或頻率變化，改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制風(fēng)機(jī)風(fēng)量大小的目的。風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)變頻器為380V、6000V、10000V或其他常見(jiàn)的等級(jí)，風(fēng)機(jī)與風(fēng)機(jī)變頻器的電壓匹配。

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，配置對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)的水泵、風(fēng)機(jī)及變頻器。

進(jìn)一步地，水泵變頻器及風(fēng)機(jī)變頻器還設(shè)置有手動(dòng)旁路控制裝置或自動(dòng)旁路控制裝置，當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)可用自動(dòng)旁路或手動(dòng)旁路繞開(kāi)變頻器回路進(jìn)行人工操作，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置的持續(xù)正常運(yùn)行。

程序運(yùn)行載體采集冷卻機(jī)組的工作信號(hào)和接收檢測(cè)模塊的信號(hào)，并將信號(hào)轉(zhuǎn)成數(shù)字模式，通過(guò)設(shè)定的程序進(jìn)行運(yùn)算，根據(jù)程序運(yùn)行載體所接收的信號(hào)，得出滿(mǎn)足該當(dāng)時(shí)汽輪機(jī)工作狀態(tài)、環(huán)境溫度、進(jìn)水溫度、出水溫度、進(jìn)水壓力、出水壓力、凝汽器真空等相關(guān)條件的最小水量及最小冷卻塔風(fēng)量。并通過(guò)相關(guān)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)成數(shù)字信號(hào)輸出到水泵變頻器及風(fēng)機(jī)變頻器，讓變頻器以該頻率運(yùn)行實(shí)現(xiàn)控制相應(yīng)水量及風(fēng)量的目的。

當(dāng)水量及風(fēng)量改變后，其散熱能力也隨之改變，散熱能力改變后又直接影響上述溫度壓力及真空，于是，核心控制器再采集上述參數(shù)，并驗(yàn)證之前的改變對(duì)上述參數(shù)的影響是正面還是負(fù)面的，再根據(jù)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)行修正，從此循環(huán)往復(fù)達(dá)到以最小水量及風(fēng)機(jī)風(fēng)量滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)散熱要求，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤、動(dòng)態(tài)調(diào)整、實(shí)時(shí)高效節(jié)能的目的。

進(jìn)一步地，檢測(cè)模塊分別設(shè)置有用于顯示數(shù)據(jù)的儀表，所述液位檢測(cè)模塊為液位探頭，環(huán)境溫度檢測(cè)模塊T2、第一溫度檢測(cè)模塊TO、第二溫度檢測(cè)模塊T1分別為溫度探頭，第一壓力檢測(cè)模塊P0、第二壓力檢測(cè)模塊P2、真空壓力檢測(cè)模塊P1分別為壓力探頭，第一流量檢測(cè)模塊Q1、第二流量檢測(cè)模塊Q2分別為流量計(jì)。

進(jìn)一步地，冷卻塔集水池連接有用于維持較高液位的液位控制器，通過(guò)液位控制將集水池液位維持在一個(gè)相對(duì)較高的液位，降低冷卻循環(huán)水泵的有效揚(yáng)程，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水之節(jié)能的目的。

進(jìn)一步地，冷卻塔為配置有風(fēng)機(jī)的方形或圓形冷卻塔，或自然通風(fēng)冷卻塔。

進(jìn)一步地，程序運(yùn)行載體可以是PLC可編程邏輯控制器或普通電腦。

進(jìn)一步地，控制系統(tǒng)還設(shè)置有實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)端口，以及用于顯示數(shù)據(jù)及進(jìn)行操作的觸摸屏或液晶顯示器，方便通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形式對(duì)汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和操作。

進(jìn)一步地，汽輪機(jī)凝汽器安裝在汽輪機(jī)上，汽輪機(jī)設(shè)置在火力發(fā)電裝置或余熱回收發(fā)電裝置上，所述汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置與汽輪機(jī)為一體式安裝結(jié)構(gòu)、或者為后期加裝式結(jié)構(gòu)。由此引申出第二實(shí)施例、第三實(shí)施例及第四實(shí)施例。

第二實(shí)施例

本新型本汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置，其與第一實(shí)施例的主要區(qū)別在于，當(dāng)原有汽輪機(jī)冷卻機(jī)組已有上述的檢測(cè)模塊，則只需在原有裝置的基礎(chǔ)上，進(jìn)行改造即可實(shí)現(xiàn)實(shí)施例一同等的循環(huán)水節(jié)能功能。

第一步，在各檢測(cè)模塊增設(shè)電阻信號(hào)或電流信號(hào)分配器，將原有信號(hào)分為兩路，其中一路信號(hào)傳輸給儀表，另外一路信號(hào)傳輸給程序運(yùn)行載體。

第二步，再通過(guò)在水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)等各裝置或其開(kāi)關(guān)柜的狀態(tài)輸出端通過(guò)駁接信號(hào)線(xiàn)，將裝置的工作狀態(tài)信號(hào)傳輸給程序運(yùn)行載體。

通過(guò)上述兩個(gè)步驟，加以編寫(xiě)對(duì)應(yīng)程序以及各部分的適應(yīng)性改造，即可構(gòu)成前述的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)原有汽輪機(jī)冷卻機(jī)組的改裝。

其他未述部分，同第一實(shí)施例，不再重復(fù)。

第三實(shí)施例

本新型本汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置，其與第一實(shí)施例的主要區(qū)別在于，當(dāng)原有汽輪機(jī)冷卻機(jī)組有安裝相應(yīng)變頻器但沒(méi)有上述的控制系統(tǒng)，則需在汽輪機(jī)冷卻機(jī)組基礎(chǔ)上適當(dāng)改造并加裝檢測(cè)裝置和程序運(yùn)行載體，構(gòu)成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)原有汽輪機(jī)冷卻機(jī)組的改裝。

其他未述部分，同第一實(shí)施例，不再重復(fù)。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型有益效果如下：

本實(shí)用新型在滿(mǎn)足電力生產(chǎn)的同時(shí)，能夠根據(jù)汽輪機(jī)和冷卻機(jī)組實(shí)時(shí)運(yùn)行情況及環(huán)境情況，調(diào)整水泵的供水量大小和冷卻塔風(fēng)機(jī)的風(fēng)量大小，既不多投入水量和風(fēng)量也不少投入水量和風(fēng)量，有效提高汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水量利用率，及冷卻塔風(fēng)機(jī)風(fēng)量利用率，從而實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水之節(jié)能的目的。

第四實(shí)施例

本新型汽輪機(jī)冷卻循環(huán)水節(jié)能裝置，其與第一實(shí)施例的主要區(qū)別在于，當(dāng)原有汽輪機(jī)冷卻機(jī)組中的冷卻塔風(fēng)機(jī)和水泵是固定的工頻運(yùn)行，則需要分別將冷卻塔風(fēng)機(jī)和水泵加裝相應(yīng)變頻器或替換或改裝成具有變頻功能的冷卻塔風(fēng)機(jī)和水泵。

其他未述部分，同第一實(shí)施例，不再重復(fù)。

上述實(shí)施例只是本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，本實(shí)用新型還可有其他實(shí)施方案。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所設(shè)定的范圍內(nèi)。