专利名称：汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波除垢装置。
背景技术：
凝汽器被广泛应用于很多重要场合，比如应用最多的发电厂，它主要担负着冷却汽轮机排汽的重要任务，汽轮机性能的好坏直接影响发电效率、发电能耗。凝汽器由数千根铜管或不锈钢管(冷却管)组成，冷却管外通蒸汽，冷却管内通冷却水，由于热交换的存在，冷却水中的钙、镁、盐等成分在连续加热的过程中不断析出，形成大量的水垢并附着在冷却管壁上，冷却管传热效果降低，导致凝汽器内真空度下降，发电能耗上升，发电成本增加。特别值得一提的是，凝汽器所用的冷却水一般直接取自江河湖海或地下水，由于水中含有大量泥沙、微生物和钙、镁、盐等物质，凝汽器内冷却水流经的冷却管管径较小，冷却管受热后管壁出现积垢等现象，非常容易堵塞冷却管。凝汽器冷却管积垢、堵塞降低了传热效果，导致凝汽器端差(凝汽器排汽温度与循环水出口温度之差，是直接反映凝汽器冷却管束清洁状况的运行指标)增大、排汽温度上升，真空度下降，大多数电厂设计机组端差在1(T20°C。实践表明，在其它情况不变的条件下，端差每增加5°C，真空度下降f 1.5kPa。对高参数机组而言，真空度下降lkPa，机组效率就降低1%左右，对低参数机组(如核电机组)而言，真空度下降lkPa，机组效率就降低
1.5 2%左右，也就是说一台100MW的发电机组，每小时就要少发电广2丽，如果每年发电按7500小时，电价0.3元/KW.h计算，每年少发电的经济损失达225 450万元左右。另外，凝汽器真空度每下降lkPa，汽轮机汽耗会增加1.59Γ2.5%，以100丽机组为例，真空度每下降IkPa,煤耗增加3.4克/KW.h。正常情况下，一般真空度都会下降4kPa，煤耗增加13.6克/Kff.h，根据等效焓降法计算真空度每提高1%，标准煤耗下降3.4克/KW.h，若100丽机组满负荷运行则可节约标准煤1.36t/h左右，标准煤按450元/t计算，则可节约人民币约660元Λ，若每年发电按7500小时计 算，每年可节约发电成本约490万元。因此凝汽器冷却管防垢除垢至关重要，为了解决凝汽器冷却管结垢堵塞问题，人们想方设法做了大量的探索工作，并先后使用过很多方法，人工疏通清洗、高压水枪冲洗、加化学药剂清洗及胶球清洗等方法。除了使用胶球清洗的方式可以不停机运行外，其它方式都必须停机才能够进行清洗。事实证明人工清洗后不久冷却管很快又结垢堵塞了 ；而胶球清洗方式至今仍是一种不成熟的技术，主要问题在于，收球率太低，大部分胶球被水带走，胶球一旦进入水中是无法控制的，不能使每一根冷却管受到冲洗；胶球昂贵；二次滤网堵塞，机械故障率高。人工疏通清洗、高压水枪冲洗、加化学药剂清洗及胶球清洗等方法虽然能够使凝汽器冷却管管壁达到一定程度的清洁效果，但依然存在着以下缺陷:1)人工清洗虽刚清洗完时冷却管管壁清洁无垢，但在运行很短时间后新垢很快形成并堵塞冷却管，无法使冷却管管壁长期保持清洁无垢；2)人工清洗必须在停机状态下才能够进行；3)加药剂与胶球清洗都无法彻底清洁冷却管管壁的污垢，且造成附加排放污染。发明内容本实用新型的发明目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，可长期在线自动运行，使凝汽器冷却管始终保持清洁无垢状态，无需停机，无附加排放污染。本实用新型的技术方案在于:包括装于汽轮机凝汽器冷却水进水前水室和冷却水回流后水室的插入式超声波换能器、装于汽轮机凝汽器壳体外前管板和后管板上的焊接式超声波换能器；插入式超声波换能器前端装有插入式超声波工具头，插入式超声波换能器后端的超声波换能器电极输出电缆与超声波发生器连接；焊接式超声波换能器前端装有焊接式超声波工具头，焊接式超声波换能器后端的超声波换能器电极输出电缆与超声波发生器连接。所述冷却水进水前水室设有一个以上前水室安装口 ；插入式超声波换能器经法兰装于前水室安装口，插入式超声波换能器法兰前端的插入式超声波工具头浸入冷却水进水前水室的冷却水中。所述冷却水回流后水室设有一个以上后水室安装口 ；插入式超声波换能器经法兰装于后水室安装口，插入式超声波换能器法兰前端的插入式超声波工具头浸入冷却水进水后水室的冷却水中。所述插入式超声波换能器通过连接螺杆与插入式超声波工具头连接。所述插入式超声波换能器为压电式超声波换能器或磁致伸缩式超声波换能器。所述焊接式超声波工具头通过焊接方式安装于汽轮机凝汽器壳体外前管板和后管板上。所述焊接式超声波换能器为压电式超声波换能器或磁致伸缩式超声波换能器。所述超声波发生器由一个或若干电路单元组成。本实用新型利用超声波在水中的空化效应和超声波振动来实现防垢除垢目的。插入式超声波换能器将超声波发生器输出的超声波电功率能量转换成超声波机械振动，插入式超声波工具头(超声波发射部位)将超声波能量辐射到冷却水中，使冷却水中产生大量的空化泡随着水流进入到冷却管中，空化泡在声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阀值时，空化泡急剧崩溃闭合释放出巨大能量，并产生速度约为100m/ s具有强大冲击力的微射流，将附着在冷却管管壁上的污垢击散打碎，并被迅速剥离管壁。焊接式超声波换能器同样将超声波发生器输出的超声波电功率能量转换成超声波机械振动，由于焊接式超声波工具头通过焊接方式安装在凝汽器的前、后管板处，焊接式超声波换能器通过螺杆与焊接式超声波工具头连接，而冷却管与管板是相连接的，所以当焊接式超声波换能器工作产生超声波振动时，冷却管同时也产生超声波振动，使冷却水中的污垢无法附着在冷却管管壁上。超声波防垢除垢系统长期在线式工作，使凝汽器冷却管管壁上老垢被很快清除干净，新垢也无法再形成。本实用新型实现了彻底清除汽轮机凝汽器冷却管管壁污垢并长期保持清洁无垢；长期在线自动运行；无附加排放污染。
[0017]图1为本实用新型的结构示意图。图2为超声波发生器的结构示意图。图中:1、插入式超声波换能器；2、超声波换能器电极输出电缆；3、插入式超声波工具头；4、连接螺杆；5、安装法兰；6、焊接式超声波换能器；7、焊接式超声波工具头；8、冷却水进水管；9、冷却水进水前水室；10、管板；11、冷却管；12、冷却水回流后水室；13、蒸汽入口 ；14、冷却水出水前水室；15、冷却水出水管；16、凝结水集水箱；17、凝汽器外壳；18、超
声波发生器。
具体实施方式
图1中，本实用新型主要包括超声波发生器18、插入式超声波换能器1、插入式超声波工具头3、焊接式超声波换能器6、焊接式超声波工具头7、连接螺杆4、安装法兰5。首先将插入式超声波换能器I用连接螺杆4与插入式超声波工具头3连接，在汽轮机凝汽器冷却水进水前水室9和冷却水回流后水室12需要安装插入式超声波换能器I与插入式超声波工具头3处的凝汽器外壳17管壁上开孔，通过安装法兰5将插入式超声波换能器I和插入式超声波工具头3安装固定。将焊接式超声波工具头7通过焊接方式安装在前管板10、后管板上，焊接式超声波换能器6由连接螺杆4与焊接式超声波工具头7连接。将每组超声波换能器电极输出电缆2与超声波发生器18连接。8为冷却水进水管，13为蒸汽入口，14为冷却水出水前水室，15为冷却水出水管，16为凝结水集水箱。超声波发生器18接入220V或380V/50Hz 60Hz交流电源，开启超声波发生器18电源，超声波发生器18将超声波电功率通过超声波换能器电极输出电缆2输送到每组换能器上，插入式超声波换能器I将超声波发生器18输出的超声波电功率能量转换成超声波机械振动，插入式超声波工具头3 (超声波发射部位)将超声波能量辐射到冷却水中，使冷却水中产生大量的空化泡随着水流进入到冷却管11中，空化泡在声场的作用下振动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阀值时，空化泡急剧崩溃闭合释放出巨大能量，并产生速度约为100m/ s具有强大冲击力的微射流，将附着在凝汽器冷却管11管壁上的污垢击散打碎，并被迅速剥离管壁。焊接式超声波换能器6同样将超声波发生器18输出的超声波电功率能量转换成超声波机械振动，由于焊接式超声波换能器6与焊接式超声波工具头7安装在冷凝气的前后管板10处，而凝汽器冷却管11与管板10是相连接的，所以当焊接式超声波换能器6工作产生超声波振动时，凝汽器冷却管11同时也产生超声波振动，使冷却水中的污垢无法附着在凝汽器冷却管11管壁上。两种形式的超声波换能器结合使用，长期在线式工作，使凝汽器冷却管11管壁上老垢被很快清除干净，新垢也无法再形成。图2中，18为超声波发生器。
权利要求1.种汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，其特征在于:包括装于汽轮机凝汽器冷却水进水前水室(9)和冷却水回流后水室(12)的插入式超声波换能器(I)、装于汽轮机凝汽器壳体外前管板(10)和后管板上的焊接式超声波换能器(6);插入式超声波换能器(O前端装有插入式超声波工具头(3),插入式超声波换能器(I)后端的超声波换能器电极输出电缆(2)与超声波发生器(18)连接；焊接式超声波换能器(6)前端装有焊接式超声波工具头(7 )，焊接式超声波换能器(6 )后端的超声波换能器电极输出电缆(2 )与超声波发生器(18)连接。
2.据权利要求1所述的汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，其特征在于:所述冷却水进水前水室(9)设有一个以上前水室安装口 ；插入式超声波换能器(I)经法兰装于前水室安装口，插入式超声波换能器(I)法兰前端的插入式超声波工具头(3)浸入冷却水进水前水室(9)的冷却水中。
3.据权利要求1所述的汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，其特征在于:所述冷却水回流后水室(12)设有一个以上后水室安装口 ；插入式超声波换能器(I)经法兰装于后水室安装口，插入式超声波换能器(I)法兰前端的插入式超声波工具头(3)浸入冷却水进水后水室(12)的冷却水中。
4.据权利要求2或3所述的汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，其特征在于:所述插入式超声波换能器(I)通过连接螺杆(4 )与插入式超声波工具头(3 )连接。
5.据权利要求1、2或3中任一权利要求所述的汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，其特征在于:所述插入式超声波换能器(I)为压电式超声波换能器或磁致伸缩式超声波换能器。
6.据权利要求1所述的汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，其特征在于:所述焊接式超声波工具头(7)通过焊接方式安装于汽轮机凝汽器壳体外前管板(10)和后管板上。
7.据权利要求1所述的汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，其特征在于:所述焊接式超声波换能器(6)为压电式超声波换能器或磁致伸缩式超声波换能器。
8.据权利要求1所述的汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，其特征在于:所述超声波发生器(18)由一个或若干电路单元组成。
专利摘要一种汽轮机凝汽器在线超声波防垢除垢系统，包括装于汽轮机凝汽器冷却水进水前水室和冷却水回流后水室的插入式超声波换能器、装于汽轮机凝汽器壳体外前管板和后管板上的焊接式超声波换能器；插入式超声波换能器前端装有插入式超声波工具头，插入式超声波换能器后端的超声波换能器电极输出电缆与超声波发生器连接；焊接式超声波换能器前端装有焊接式超声波工具头，焊接式超声波换能器后端的超声波换能器电极输出电缆与超声波发生器连接。本实用新型利用超声波在水中的空化效应和超声波振动彻底清除汽轮机凝汽器冷却管管壁污垢并长期保持清洁无垢；其防垢除垢效果明显，可长期在线运行，无需停机；运行费用低，体积小，安装方便，无附加排放污染。
文档编号B08B3/12GK202928442SQ20122059281
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者杨奇 申请人:湖北瑜晖电子科技有限公司