УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОРРОЗИОННОГО СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КОЖУХОТРУБНОГО ПАРОВОДЯНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА С ПАРОВОЙ СТОРОНЫ

Область техники
Полезная модель относится к области теплоэнергетики и может быть использована на тепловых электростанциях (ТЭС), оборудованных паротурбинными установками с регенеративными подогревателями высокого давления.
Уровень техники
Современные паротурбинные установки ТЭС для повышения экономичности паросилового цикла оснащены поверхностными подогревателями высокого давления (ПВД) для регенеративного подогрева питательной воды паровых котлов паром из соответствующих по давлению промежуточных отборов паровой турбины. Как показала практика эксплуатации, с паровой стороны ПВД на наружной поверхности его теплообменных элементов накапливается слой отложений, образующихся в результате выноса с внутренней поверхности пароперегревательных труб и паропроводов твердых мелких частиц различных фазовых включений металла. Вследствие конденсации греющего пара на холодных наружных стенках теплообменных элементов под слоем указанных отложений возникает агрессивная среда, способствующая развитию интенсивной коррозии теплообменных элементов вплоть до их возможного разрушения. Для предотвращения опасного развития коррозионного процесса необходим периодический останов оборудования и очистка теплообменных элементов от указанных отложений. При этом необходим эксплуатационный контроль за состоянием опасных участков поверхности теплообменных элементов.
Известно принятое в качестве прототипа патентуемой полезной модели устройство контроля изменения в процессе эксплуатации коррозионного состояния поверхности кожухотрубного парожидкостного теплообменника с паровой стороны, содержащее средства измерения параметров указанного состояния контролируемого участка теплообменной поверхности (RU 2394182, F16L 58/00, 2010 [1]).
Согласно [1] средства измерения параметров коррозионного состояния контролируемого участка теплообменной поверхности представляют собой устанавливаемые в коррозионно-опасных местах съемные образцы из металла, аналогичного металлу теплообменных элементов, причем указанные образцы после останова соответствующего оборудования извлекаются и отправляются для анализа в химическую лабораторию. Недостатком такого технического решения является невозможность текущего эксплуатационного контроля за коррозионным состоянием контролируемого участка теплообменной поверхности на работающем оборудовании, что может привести к аварийному разрушению этого участка до момента останова оборудования. Кроме того, установка образцов в необходимых местах не всегда возможна по конструктивным и гидродинамическим соображениям.
Раскрытие изобретения
Задачей, на решение которой направлена патентуемая полезная модель, является надежная защита теплообменной поверхности парожидкостного теплообменника с паровой стороны от коррозионного воздействия агрессивной среды, а техническим результатом - обеспечение возможности получения в процессе эксплуатации своевременной информации о необходимости очистки контролируемой теплообменной поверхности.
Решение указанной задачи путем достижения указанного технического результата применительно к патентуемой полезной модели обеспечивается тем, что в устройстве контроля изменения в процессе эксплуатации коррозионного состояния поверхности кожухотрубного парожидкостного теплообменника с паровой стороны, содержащем средства измерения параметров указанного состояния контролируемого участка теплообменной поверхности,
согласно патентуемой полезной модели
указанные средства измерения представляют собой по меньшей мере восемь зачеканенных равномерно по указанному участку теплообменной поверхности температурных датчика, подключенных к компьютерному блоку, процессор которого запрограммирован на периодическое считывание показаний указанных датчиков с сохранением в памяти компьютерного блока закономерности распределения измеряемых температур по указанному участку и фиксацией при каждом новом измерении искажения исходной закономерности с выдачей аварийного внешнего сигнала при превышении величиной указанного искажения заданного предела.
Причинно-следственная связь между совокупностью существенных признаков патентуемой полезной моделью и достигаемым техническим результатом заключается в том, что зачеканивание равномерно по поверхности контролируемого участка теплообменника восьми температурных датчиков позволяет вывести за пределы теплообменника через стенку его кожуха с помощью подключенных к указанным датчикам проводников электрические сигналы, отражающие информацию о температурном поле контролируемого участка теплообменной поверхности. Как показали исследования, изменение указанного температурного поля во времени однозначно отражает рост толщины слоя отложений на наружной поверхности указанного участка, соответствующим увеличением коррозионного воздействия на указанную поверхность образующейся под этим слоем влажной среды.
Подключение к компьютерному блоку, процессор которого запрограммирован на периодическое считывание показаний указанных датчиков с сохранением в памяти компьютерного блока закономерности распределения измеряемых температур по указанному участку и фиксацией при каждом новом измерении искажения исходной закономерности с выдачей аварийного внешнего сигнала при превышении величиной указанного искажения заданного предела обеспечивает преобразование информации об изменении температурного поля контролируемого участка теплообменной поверхности в аварийный сигнал о необходимости останова использующего данный теплообменник оборудования для очистки контролируемой теплообменной поверхности.
Условные обозначения
КБ - компьютерный блок;
ПВД - подогреватель высокого давления;
ПТУ - паротурбинная установка;
ТД - температурный датчик;
ТЭ - теплообменные элементы
Краткое описание чертежа
На фиг. 1 схематично изображен внешний вид ПВД, теплообменная поверхность которого нуждается в контроле ее коррозионного состояния; на фиг. 2 - то же с частичными продольными разрезами и в сочетании с подключенным к нему патентуемым устройством контроля указанного коррозионного состояния; на фиг. 3 - фрагмент контролируемого участка указанной теплообменной поверхности с расположенными на нем температурными датчиками патентуемого устройства.
Перечень позиций чертежа
10 - теплообменник; 11 - кожух; 12 - ТЭ; 13, 14 - коллекторы; 15 - патрубок для подачи греющего пара; 20 - ТД; 30 - КБ.
Осуществление изобретения
Устройство согласно патентуемой полезной модели в конкретном примере выполнения (фиг. 1, 2) представлено применительно к регенеративному подогревателю высокого давления (ПВД) паротурбинной установки (ПТУ) тепловой электростанции. Регенеративный подогреватель ПВД в данном примере выполнен в виде кожухотрубного пароводяного теплообменника 10 с кожухом 11 и помещенными внутри него трубчатыми теплообменными элементами (ТЭ) 12 (фиг. 2, 3) цилиндрического сечения плоскоспиральной формы. Входные и выходные концы ТЭ 12 объединены коллекторами 13 и 14 (фиг. 3), посредством которых через ПВД пропускается нагреваемая питательная вода. Греющий пар от отбора высокого давления паровой турбины ПТУ подается в межтрубное пространство между кожухом 11 и ТЭ 12 через патрубок 15.
В процессе эксплуатации ПТУ на наружных холодных стенках теплообменных элементов в зоне их контакта с греющим паром, как уже отмечалось в разделе «Уровень техники», накапливается слой отложений (не показ), под которым образуется агрессивная влажная среда.
Устройство контроля изменения в процессе эксплуатации коррозионного состояния указанной теплообменной поверхности с паровой стороны, содержит средства измерения параметров указанного состояния контролируемого участка, представляющие собой зачеканенные равномерно по указанному участку теплообменной поверхности температурные датчики (ТД) 20 (фиг. 3). Связанные с указанными датчиками проводники объединены в кабель, герметично выведенный вовне через стенку кожуха 11 теплообменника 10 с помощью уплотнительной втулки из термостойкого пластика. Возможность снятия кожуха 11 для очистки теплообменной поверхности от отложений обеспечивается тем, что в месте вывода кабеля из кожуха 11 предусмотрена съемная крышка, на внутренней стороне которой предусмотрен клеммный разъем кабеля (на чертеже не показана). За пределами кожуха кабель подключен к компьютерному блоку (КБ) 30, процессор которого запрограммирован на периодическое считывание показаний указанных датчиков ТД 20 с сохранением в памяти компьютерного блока КБ 30 (фиг. 2) закономерности распределения измеряемых температур по указанному участку и фиксацией при каждом новом измерении искажения исходной закономерности с выдачей аварийного внешнего сигнала при превышении величиной указанного искажения заданного предела.
Устройство согласно патентуемой полезной модели работает следующим образом. Перед первым включением теплообменника 10 в работу или после тщательной отмывки уже бывшего в эксплуатации теплообменника на выбранном для контроля участке теплообменной поверхности зачеканивают не менее восьми равномерно распределенных по указанному участку температурных датчика ТД 20, которые подключают как было описано выше через клеммный разъем к компьютерному блоку КБ 30. После запуска теплообменника 10 в работу компьютерный блок КБ 20 в автоматическом режиме периодически считывает через заданные интервалы времени показания датчиков ТД 20 с сохранением в памяти компьютерного блока закономерности распределения измеряемых температур по указанному участку с фиксацией при каждом новом измерении искажения первоначальной закономерности изменения температур. При превышении величиной указанного искажения заданного предела выдается аварийный внешний сигнал, после чего оборудование, в состав которого входит теплообменник 10 останавливают, кожух 11 открывают с разъединением указанного клеммного разъема и производят очистку теплообменной поверхности, кожух в обратном порядке закрывают, и теплообменник вновь включают в работу.
Пример.
Применительно к ПВД конденсационного энергетического блока номинальной мощностью 800 МВт предусмотрена установка восьми ТД 20 в ТЭ 12 зоны охлаждения пара в одной из секций на третьем снизу ТЭ 12. После установки нового ТЭ 12 с зачеканенными ТД 20 были проведены тепловые испытания ПВД с целью определения функции изменения температуры поверхности ТЭ 12. Полученная функция в аналитической форме была введена в память КБ 30. В программу работы компьютерного блока были введены задания производить периодические (через каждые 12 часов эксплуатации) измерения показания ТД 20 с вычислением новой функциональной зависимости и сравнением ее с исходной. При отклонении параметров новой зависимости в любой точке указанной зависимости от исходной более чем на 2°С предусмотрена выдача сигнала о необходимости чистки теплообменной поверхности. При достижении указанного отклонения параметров текущей функциональной зависимости от исходной до 10°С КБ 30 выдает сигнал о необходимости аварийного останова энергоблока.
Промышленная применимость
Патентуемая полезная модель отвечает условию «промышленная применимость». Сущность технического решения раскрыта в формуле, описании и фигурах чертежа достаточно ясно, а используемые средства просты и доступны для промышленной реализации в области теплоэнергетики.