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    發電冷凝器的超聲波泄漏檢測

    應用
    美國有 90%的發電廠由煤炭,核材料,天然氣和石油提供燃料。 這些熱電廠使用不同類型的燃料來煮沸水并產生蒸汽,從而使渦輪機轉動以產生電力。
    一旦蒸汽通過渦輪機,必須將其冷卻回水中以供冷凝器再利用。 來自渦輪機的排出蒸汽通過將熱量傳遞給冷凝器冷卻劑(通常為冷水)而冷凝回水中。
    常見的冷凝器是表面冷凝器,也稱為水冷殼管式熱交換器。
    冷凝器的第二功能是通過保持適當的真空來最大化渦輪機效率。因此,降低冷凝器的操作壓力(即增加真空度),通過增加膨脹蒸汽的焓降來增加渦輪機的電輸出。在最高真空下操作冷凝器可提高工廠效率,使工廠能夠產生更多電力。
    當冷凝器中發生真空泄漏時,引入必須排出的不可冷凝氣體。 氣體增加了操作壓力,從而降低了渦輪機的輸出和效率。 這些氣體還會降低蒸汽向冷卻劑的傳熱,并可能導致發電機腐蝕.
    現行測試方法
    在發電廠中使用了幾種泄漏測試方法,但最常用的方法是氦氣泄漏測試。 對于真空測試,使用高真空泵和前級泵來排空大多數氣體的系統。 這為質譜儀創造了合適的條件。 氣體通過質譜儀中的磁場被電離和加速,質譜儀按質量分離氣體分子。 這種分離允許檢測極少量的氦。 通過在冷凝器的真空部分周圍噴射將氦氣引入冷凝器系統。 質譜儀放置在提取器的氣體出口處或冷凝器的真空區域內的其他位置處。 對于壓力測試,將氦氣引入系統,并在外部使用嗅探探頭來探測逃逸的氦氣。
    氦氣泄漏測試提供多種優勢,包括靈敏度(10-5 至 10-7 毫升/秒),泄漏率測量,一旦發現密封泄漏的能力,以及正常工廠運行期間的泄漏測試。但是,氦氣泄漏測試有幾個缺點:
    ?結果取決于運營商。
    ?設備需要經常校準。
    ?質譜儀在腐蝕性環境中容易損壞。
    ?使用一個或多個泵,以及質譜儀或嗅探器可能需要兩個人。
    ?如果多個泄漏太靠近,可能會相互掩蓋多個泄漏。
    ?在到達嗅探器之前,氦氣可能被膜內部堵塞或通過打開的閥門泄漏。
    超聲:
    一種替代測試方法由于技術改進,超聲檢測已成為真空泄漏檢測的替代方法。 經過NASA 在國際空間站上的測試和使用,超聲檢測技術現在能夠檢測所有湍流氣體和真空泄漏。 許多發電廠使用超聲波進行冷凝器泄漏檢測。
    例如,在中國的發電廠中,超聲波通過為期三年的試點計劃進行測試,以發現冷凝器泄漏,從而提高工廠效率和發電量。百分之二十五的中國發電廠參加了測試,取得了良好的效果。 決定建立一個永久性的計劃,讓所有中國電廠人都有機會參與進展。

    超聲波檢測器通過檢測由壓力或真空泄漏的湍流產生的超聲波來工作。當氣體或液體從一個較高壓力系統逸出到較低壓力側時,分子變得攪動。湍流在從大約 20Hz 到100kHz 的頻譜上產生聲壓變化。泄漏源處的聲音的幅度或強度取決于許多因素,包括壓差,定向輻射圖,濕度,溫度和裂縫的物理特性。
    超聲波探測器使用對 40 kHz 附近的壓力變化最敏感的換能器。檢測到的超聲波被轉換為聽覺范圍(標稱 20 Hz – 20 kHz)并輸出到耳機。技術人員可以清楚地聽到泄漏的經過轉換,放大,過濾的聲音。由制造環境或發電廠產生的 40kHz 以外的任何聲音都被超聲檢測器固有地忽略。因此,泄漏可以很容易地位于任何嘈雜的環境中。
    超聲波檢測泄漏的其他優點包括:
    ?易于使用- 只需調節小型手持式接收器的靈敏度,即可定位并查明泄漏點;快速掃描距離最遠 300 英尺的區域
    ?方向性- 由于低振幅和短波長,超聲波以線性路徑傳播,不會繞角落或反射;泄漏不容易掩蓋
    ?無校準- 超聲波用于指示和定位,而不是泄漏測量。探測器堅固耐用,適用于包括發電廠在內的大多數腐蝕性環境
    ?靈敏度- 對技術的改進使得能夠更快地找到泄漏并且更有信心,以使冷凝器系統在正常甚至改進的真空水平下運行,從而提高動力渦輪效率
    ?成本- 冷凝器泄漏檢測所需的高端超聲波探測器的成本比氦氣泄漏檢測系統的成本低三到五倍,需要的培訓更少,使用起來更快。在許多部署超聲波的發電廠中,技術人員全職使用掃描冷凝器,交換器和多個其他系統進行超聲波檢測。發電量提高 0.01%,可在幾天內為技術的集成和人力提供支持。
    案例研究:超聲波發現電廠風冷式冷凝器泄漏
    一組工程師接受了使用超聲波在帶有空氣冷凝器的發電廠中進行泄漏檢測的 培訓。 一天的檢查發現管頂部,內管和管接頭處有幾處真空泄漏。 泄漏得到修復; 將真空系統背壓從 27 kPa 提高到 9 kPA(電廠冷凝器設計值為 13.7 kPa)。 增加的真空壓力不僅提高了冷凝器系統的運行效率,而且每年減少了17,000 噸的煤耗。 僅儲蓄就是 220 萬美元。 發電廠的發電量也有所增加。
    利用超聲檢測技術
    當檢測器不用于冷凝器真空泄漏檢測時,發電廠可以利用擁有超聲波技術的優勢,將其應用于各種部門和系統。超聲波由各種來源產生,可用于蒸汽疏水閥和閥門,基于狀態的監測和電氣檢查。探測器不會僅檢測到泄漏;它是一個超聲波探測器。
    基于狀態監測關鍵軸承,電機和齒輪箱,用于指示潤滑不足,過度潤滑和過度磨損,這是對紅外和振動分析的補充。超聲波優于其他預測技術,因為在任何可聽振動,加速度或熱量指示之前,故障首先出現在超聲波范圍內(約40 kHz)。另外,超聲波非常快速地衰減,允許用戶精確地確定哪個部件產生不良超聲波。超聲波還用于診斷閥門和蒸汽疏水閥。使用超聲波接收器和堅固的探頭附件接觸閥門的外殼。如果閥門或蒸汽疏水閥關閉,則不應通過耳機聽到超聲波。如果聽到聲音,則會發生內部旁路泄漏。
    還可以測試電氣系統的電弧放電,跟蹤或電暈放電產生的超聲波。紅外線用于指示過大的電阻和負載異常,但超聲波用于指示泄漏電壓,這可能通過產生射頻干擾(RFI)或甚至導致變壓器,繼電器和開關設備的災難性故障而造成麻煩。通過耳機發出嘶嘶聲或嗡嗡聲是失敗的早期跡象。像煎蛋一樣的聲音表明即將發生災難性的失敗。

    結論
    提高發電效率和輸出是滿足不斷增長的用電需求的必要條件。 冷凝器中的泄漏檢測可以對產生的電量產生積極影響。氦氣泄漏檢測是一種非常靈敏的方法,可以在冷凝器系統中找到最小的真空或加壓泄漏。 然而,超聲探測器的靈敏度和信噪比的技術改進提供了更快,更便攜的替代方案。 應考慮將超聲技術集成到日常維護和可靠性任務中,以提高發電廠的發電量。

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