一种气水换热器微量泄漏监测系统的制作方法

本发明涉及换热系统运行监测的技术领域，尤其涉及一种气水换热器微量泄漏监测系统。

背景技术：

电力、化工等行业系统上游工艺出口燃气温度较高，携带大量热能，如不予回收会造成能量的巨大浪费。如在燃气轮机tca余热回收系统中，上游高温燃气与自凝汽器出来的常温凝结水通过换热器换热，既能满足燃气降温工艺需求，又加热了凝结水，回收了能量，带来可观的经济效益。但随系统运行，管内外介质长期冲刷、腐蚀造成气水换热器破裂也是一种可能的意外事故，一旦换热器内部管束发生破裂，凝结水有进入燃气侧可能，随燃气夹带进入下游工艺，这在燃气轮机运行中属于不可接受事件，会严重影响整个机组的安全运行。因此要求安全系统必须做好换热器泄漏监测工作，及时发现各种复杂工况下的泄漏问题。

换热器整个管程大范围破裂是一种极少的意外事故，一旦出现，会给下游工艺造成巨大波动，比如tca系统出口凝结水会超温、超压。目前常见的换热器泄漏监测系统多为在换热器进、出口管路安装压力、温度监控仪表。然而引起下游超温、超压的原因较多，针对该类大缺口破裂工况，现有监控系统需要进行多因素分析，逐项剔除后方能确认问题，此时采取对应应急措施，可减轻事故的危害程度。

而且换热器在实际运行期间最容易发生的应属于轻微泄漏这类工况。该类工况几乎不会引起超压，短期不会对下游工艺带来影响，换热器出口压力、温度监控系统在运行期间也很难发现异常。此时两侧介质的互相泄漏会一直存在而系统运维人员无法及时发现，换热器出口气体中夹杂的凝结水在下游低温段凝结析出，会对下游工艺带来巨大危害。同时泄漏孔会逐渐增大，最终演变成气水换热器大范围破裂事故。

技术实现要素：

为了尽早的发现换热管泄漏，为此，本发明提供一种气水换热器微量泄漏监测系统。本发明采用以下技术方案：

一种气水换热器微量泄漏监测系统，包括缓冲罐装置和液位监测装置，所述液位监测装置包括差压变送器；所述缓冲罐装置包括缓冲罐、设置在缓冲罐底部的底部接管，所述底部接管位于换热器的水侧出口管顶部且与其导通；所述缓冲罐一侧面不同高度上分别伸出的两根连接管与所述差压变送器的两端对应连接，两根连接管分别为第一连接管和第二连接管，所述差压变送器的水平位置低于所述缓冲罐最底部的高度。

优化的，所述液位监测装置还包括五阀组，所述五阀组设置在差压变送器上方的第一连接管和第二连接管上。

优化的，所述液位监测装置还包括就地液位计，所述缓冲罐的另一侧不同高度上伸出的第三连接管和第四连接管，对应与所述就地液位计的两端连接。

优化的，所述第三连接管和第四连接管上分别设置有第四开关阀和第五开关阀。

优化的，所述缓冲罐的高度范围是1m-1.5m。

优化的，所述第一连接管到所述缓冲罐顶部的距离和第二连接管道所述缓冲罐底部的距离范围为0.1m-0.15m。

优化的，所述缓冲罐装置还包括设置在缓冲罐顶部的排气管，所述排气管为倒u型，所述排气管上设置有第一开关阀。

优化的，所述第一连接管和第二连接管靠近所述缓冲罐处分别设置有第二开关阀和第三开关阀。

优化的，所述底部接管与所述换热器的水侧出口管通过三通接头连接，且所述底部接管的直径不小于换热器的水侧出口管的直径。

优化的，还包括报警装置，所述差压变送器的信号输出端和报警装置的受控端连接。

本发明的优点在于：

(1)本发明通过缓冲罐来积聚换热器壳侧泄漏进管侧的气体，当缓冲罐液位高于第一连接管的管口时，差压变送器的测值为0，罐内液位会随着集聚气体的增多而逐渐下降，当液位降低直至到第二连接管口时，差压变送器的数值达到最大值，从而获得可获得准确的液位数据。本发明结构简单，便于安装和检修，测量精度高，将瞬时微量泄漏累积值转化为液位变化进行监测，解决了换热器微量泄漏难以发现的难题，提高了设备的运行可靠性。

(2)基于换热管微量泄漏对系统下游温度、压力影响较小，原有监测系统难以发现，本发明依托将监测瞬时量转化为监测累积量的思路，通过测量液位变化引起的压力差变化，进而监测到气水换热器微量泄漏事件的发生。

(3)五阀组的设置用于配合差压变送器工作。

(4)就地液位计的设置可以更直观的看出缓冲罐内的液位高度，本申请中使用就地液位计只是起到辅助作用，为获得早期准确的数据，采用差压变送器和就地液位计的组合使用，就地液位计也为工作人员更直观的提供大致的数据，不需要电子设备。

(5)第四开关阀和第五开关阀的设置可以便于第三连接管和第四连接管上部件的维护。

(6)缓冲罐的设计高度范围的限定，当缓冲罐设计高度低于1m时，第一连接管和第二连接管压差过小，差压值过快达到报警阈值，不利于泄漏孔破裂趋势的判断，当高于1.5m时，系统所要求的安装高度过高，不利于现场布置，也提高了缓冲罐的制作费用，并且也不美观。

(7)第一连接管与顶部的距离小于0.1m时，顶部气象空间过小，触发警报频繁，第二连接管与低部的距离小于0.1m时，取压点受出水管水流压力波动影响大。

(8)排气管和第一开关阀的设置用于排出缓冲罐内积聚的空气，确保监测系统工作前缓冲罐满罐。

(9)第二开关阀和第三开关阀的设置可以便于第一连接管和第二连接管后取压部件的维护。

(10)底部接管的直径不小于换热器的水侧出口管的直径，确保换热器水侧出口管路中一旦出现气体能快速集聚到缓冲罐内。

(11)当气水换热器只是微量泄漏时，缓冲罐内的气体积聚也是长期的过程，工作人员不可能长期的关注，因此报警装置的设置可以提醒工作人员及时处理。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

1-气水换热器11-出水管12-进水管13-三通接头

2-缓冲罐21-底部接管22-第一连接管23-第二连接管

24-第三连接管25-第四连接管26-排气管

31-第一开关阀32-第二开关阀33-第三开关阀

34-第四开关阀35-第五开关阀

4-五阀组41-高压截止阀42-低压截止阀43-平衡阀

44-第一排污阀45-第二排污阀

5-差压变送器6-就地液位计

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种气水换热器微量泄漏监测系统，包括缓冲罐装置、液位监测装置，所述液位监测装置包括五阀组4、差压变送器5。所述气水换热器2包括水连接管路，水连接管路的进水端设置有进水管12，出水端设置有出水管11。所述缓冲罐2装置包括缓冲罐2、设置在缓冲罐2底部的底部接管21，所述底部接管21位于换热器的水侧出口管顶部且与其导通；所述缓冲罐2一侧面不同高度上分别伸出的两根连接管通过五阀组4与所述差压变送器5的两端对应连接，两根连接管分别为第一连接管22和第二连接管23，所述差压变送器5的水平位置低于所述缓冲罐2最底部的高度。通过将缓冲罐2的底部接管21与气水换热器1出水管11连接，形成顶部空间便于气体集聚，高压空气自气水换热器1换热管破裂孔逐渐进入低压水侧时，差压变送器5能够精准反映缓冲罐2内部气-水分界面的变化，从而发现气水换热器1内部发生泄漏。

所述缓冲罐2为瘦长型，高度范围是1m-1.5m，在该实施例中，高度为1m。这样的高度范围可以防止高度过高而提高系统的空间高度要求，也防止过低引起的数据不容易被差压变送器5监控的前提下，提高了缓冲罐2的经济性和美观度。在缓冲罐2的高度范围内，第一连接管22到所述缓冲罐2顶部的距离和第二连接管23道所述缓冲罐2底部的距离范围为0.1m-0.15m。在该实施例中，第一连接管22到所述缓冲罐2顶部的距离和第二连接管23道所述缓冲罐2底部的距离为0.1m。在缓冲罐2与差压变送器5之间的第一连接管22和第二连接管23均为横平竖直状。

所述五阀组4包括设置在第一连接管22上的高压截止阀41、设置在第二连接管23上的低压截止阀42、位于两截止阀后方的第一连接管22和第二连接管23之间的平衡阀43，位于平衡阀43两侧的第一排污阀44和第二排污阀45。差压变送器5量程与缓冲罐2高度配套，耐压等级满足换热系统运行压力要求。

所述底部接管21与所述换热器的水侧出口管通过三通接头13连接，且所述底部接管21的直径不小于换热器的水侧出口管的直径。所述底部接管21竖直向上设置，三通接头13的三端管径相同。确保换热器水侧出口管路中一旦出现气体能快速集聚到缓冲罐2内。

所述缓冲罐2装置还包括设置在缓冲罐2顶部的排气管26，所述排气管26为倒u型，所述排气管26上设置有第一开关阀31。在该方案中，顶部接管为dn20大小排气管26，呈倒u型结构，出口处设置第一开关阀31，用于人为手动排出罐内集聚空气，在监测之前，确保缓冲罐2内凝结水满罐。

所述第一连接管22和第二连接管23靠近所述缓冲罐2处分别设置有第二开关阀32和第三开关阀33。便于第一连接管22和第二连接管23上取压部件的维护。

优化的，为了实现日常巡检过程中，操作人员能够大致了解缓冲罐2液位情况，所述液位监测装置还包括就地液位计6，所述缓冲罐2的另一侧不同高度上伸出的第三连接管24和第四连接管25，对应与所述就地液位计6的两端连接。所述第三连接管24和第四连接管25上分别设置有第四开关阀34和第五开关阀35。这样可以便于维护，就地液位计6显示测量范围与缓冲罐2高度一致。气水换热器1系统正常运行期间，就地液位计6读值正常，差压变送器5反馈差压值为零。

为了实现监测和预警，系统还包括报警装置，所述差压变送器5的信号输出端和报警装置的受控端连接。操作人员能够远程在线实时发现现场气水换热器1内部管束细微破裂情况，且可根据差压值变化幅度结合经验判断内部泄漏情况是否继续恶化，以及气水换热器1泄漏孔径变大乃至大面积破裂倾向。

在系统工作之前，确保缓冲罐2各管路连接完好，开启第一开关阀31，至排气管26中不凝气体排尽，水从排气管26流出后，关闭第一开关阀31，保证缓冲罐2内水满罐。开启平衡阀43，随后开启高压截止阀41及低压截止阀42，确保第一排污阀44和第二排污阀45处于关闭状态，观察差压变送器5就地及远传信号值显示正常。

基于上述结构，本发明泄露监测的原理为：

气水换热器1系统正常运行期间，出水管11无气体溢出，出水管11管内高点无气体集聚，由于所述缓冲罐2的顶部高度低于系统高点液位且系统带压，使得缓冲罐2充满水，且缓冲罐2内的水位高度高于高压取压点，此时差压变送器5高压侧压力值与低压侧压力值一致，两侧差压为零。

当气水换热器1发生微量泄漏后，气水换热器1中气侧气体持续进入水侧，通过出水管11进入到缓冲罐2内，并集聚在缓冲罐2顶部，此时缓冲罐2内气-液分界面会随着集聚气体的增多而逐渐下降；当气-液分界面降到高压取压点即第一连接管22与缓冲罐2连接处以下时，差压变送器5反馈信号值显示差压变送器5两侧的压差不断变大，压差最大值为液位差刚低于第二连接管23与缓冲罐2连接处时。在整个液位下降过程中，缓冲罐2罐外的就地液位计6的示值也下降。系统中控制器获得差压变送器5的压差信号，当达到预定值时，启动报警装置，工作人员根据报警信号观察差压值变化情况，判断泄露事故等级，采取相应应急措施。

实施例2

本方案与实施例1的区别在于，缓冲罐2的高度为1.5m，第一连接管22到所述缓冲罐2顶部的距离和第二连接管23道所述缓冲罐2底部的距离为0.15m。

实施例3

本方案与实施例1的区别在于，缓冲罐2的高度为1.2m，第一连接管22到所述缓冲罐2顶部的距离和第二连接管23道所述缓冲罐2底部的距离为0.12m。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。