[实用新型]管式热交换器内部结构状态在线监测装置

说明书

本实用新型提供一种管式热交换器内部结构状态在线监测装置，在管式热交换器使用之初，在管式热交换器上搭建声纹采集装置，利用声纹采集装置对每根换热管的声纹信息进行采集，将在线状态下采集到的声纹特征参数与原始记录的声纹特征参数进行比对；根据比对结果，对换热管的结构状态进行分析和判断。本实用新型通过换热管自身受外力击打后发出的声音频率作为检测标准，通过比较当前声音频率与原始声音频率的差异，从而判断换热管内部是否磨损或结垢等现象。判断过程简单，计算量极小，无需设计复杂程序，设备维护成本低，易操作。

技术领域

本实用新型属于热力发电技术领域，具体来说是管式热交换器内部结构状态的在线监测装置。

背景技术

目前国内各类型的火力发电机组中，常见的热交换器结构有管式热交换器和板式热交换器两种。而其中管式热交换器由于其结构简单，成本低廉，换热效果优秀等原因而被广泛采用。管式热交换器的基本结构主要由热交换器外壳、换热管束和端盖组成，其中换热管多为直管式结构，材质为金属材料，如钛合金、不锈钢、铜等。管式热交换器的工作原理为换热工作的冷源介质和被换热的热源介质分别从换热管的内外侧流动，其热量通过金属换热管进行流动，最终实现热源介质被冷源介质冷却的目的。管式热交换器内部管式是其工作区域，也是其最容易发生结构损伤和故障的区域。常见的异常结构状态有两种：一是发生内部结垢，二是发生管壁损伤。

由于管式热交换器通常情况下是采用水作为换热介质，而由于水质变化、水中杂质沉积、微生物繁殖等原因，会导致管式热交换器发生碳酸盐硬垢堆积、泥沙垢沉积、微生物附着生长等结垢现象。由于管式热交换器内换热管的管壁较薄，其换热性能严重依赖与管材的导热性能，而管材一旦发生了结垢，一方面相当于管材的壁厚增加，会导致其热传导性能的下降，另一方面，由于污垢的热阻值远大于金属材料，其换热性能也会严重下降。因此，当换热管发生结垢后，其热交换能力将大大削弱，热交换器的效率也就随之下降，机组的节能降耗能力下降，经济性损失严重。

同理，由于水中可能会存在固体颗粒杂质，当杂质的硬度超过换热管材料硬度时，就可能会对管壁造成磨损，长期运行后会导致管壁厚度变薄甚至破损。若水的PH值发生变化也会导致管壁发生化学腐蚀现象，腐蚀严重时也会发生破损。若管壁破损，内外工质混合，会导致工质交叉污染，严重时必须立即停产抢修，会导致严重经济损失。

同时，由于管式热交换器内的工质不是绝对均匀流动的，内部杂质的分布也呈现某种随机性，无法准确判断具体的结垢或破损位置，无法提前做出准确判断，不利于检修处理。

目前国内各类型的火力发电机组对于管式热交换器内部结构状况的诊断有两种方法：

1、是通过机组运行过程中的热力系统参数进行计算和分析得到，即通过相关的在线测量元件采集数据，对热交换器的端差等技术指标进行分析计算，若计算结果偏离设计值过大就判断热交换器内部可能存在脏污，该方法的弊端是部分热交换器的在线测量元件数量较少或未安装，无法进行有效的在线分析，或者数据采集结果精确度较差，且可能存在其他干扰因素导致计算结果存在偏差，同时，该方法仅可对热交换器整体的热力性能做出判断，无法准确判断具体结垢或破损位置，不利于有针对性的做出检修措施。

2、停机后对热交换器的管式内部进行人工检查，判断其换热管是否发生了结垢。这种方法准确度高，但是缺点是只能在停机后进行，需要将内部工质排尽，同时人员可能需要进入密闭空间作业，存在安全隐患，而且部分大型管式热交换器如凝汽器的内部换热管数量极其巨大，同时尺寸庞大，逐个检查所需时间极长，无法在线对其状态进行判断，同样，该方法无法提前做出判断，不利于有针对性的做出检修措施。