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空冷机组散热器翅片智慧清洗系统设计分析

2024-08-05 21 上传者：管理员

摘要：空冷机组长期运行会导致内部发热，元件受到损伤，影响设备的使用寿命。为此，开发空冷机组散热器翅片智慧清洗系统，目的在于有效降低机组发热的概率，减少设备故障所带来的损失。本文对智慧清洗系统进行设计研究，论述其系统结构、功能设计，并对设计成果进行检验，旨在提升空冷机组运行的安全性与稳定性，推动相关行业的高质量发展。

关键词：
散热器
智慧清洗
空冷机组
管式翅片
系统设计
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散热器是空冷机组冷却的重要装置，翅片是其常见的表现形式，尤以管式翅片的形式性能更佳，其有利于增加散热器与空气的接触面积，从而提高热交换率，达到设备冷却的目的。为提高散热器的散热效果，需要保证散热器表面清洁。因此，开发智慧清洗系统是散热器发展的必由之路，可推动空冷机组的转型与发展。

1、空冷机组散热器翅片智慧清洗系统的原理

空冷机组的散热器需要定期清洗，为更直观地理解散热器翅片智慧清洗系统的功能，下面对散热器翅片的情况进行分析。图1所示的装置为翅片管式空冷机组散热器，由于其特殊的结构，人工清洗难度较大，无法有效清除翅片管束上的灰尘。灰尘的不断堆积，会影响散热器的散热效果，导致空冷机组运行受到阻碍。智慧清洗系统能够对散热器翅片进行检查，发现灰尘积累会立即触发启动装置，对系统进行清洁处理[1]。如申请专利的间接空冷机组，在散热器垂直的位置安装清洗装置，清洗小车由传动装置带动，滚轮运动时带动清洗装置运动。清洗位置有喷洗嘴，负责对管壁轴线位置进行智慧清洗。操控系统的功能较为齐全，实现智能识别、自动运行，可提高清洗的便捷性，保证清洗结构的安全，实现空冷机组的稳定运行。

图1 翅片管式空冷机组散热器

2、空冷机组散热器翅片智慧清洗系统设计思路

2.1 结构设计

(1）根据智慧清洗系统的作用，对行走车、升降装置、往复结构与基础架构进行设计。可参考空冷机组其他装置的智慧清洗系统、结构设计，图2为空冷机组胶球装置的智慧清洗系统。通过图片能够明显观察到系统的基本组成，除了集中控制平台，还包括显示仪器，便于操控人员有效掌握系统运行动态。

(2）参考上述系统，结构设计者在散热器翅片两侧安装喷洗管架，并设置喷洗组件，便于对双向腔体进行全面清洗，提高系统的运行效率。同时，可采用腔体连接的方法，实现对第一腔体与第二腔体的有效连接。并安装旋转喷洗装置，能够自由伸缩，进入目标腔体，对腔体进行喷洗。在第二腔体内安装阻流元件，实现系统有序清洗散热器的腔体翅片。

(3）基础框架设计，通过计算机建立数字模型，对智慧清洗系统的基座、支撑杆与阻流板进行结构安装。例如，可根据模型信息，对框架设计进行持续优化，充分固定基座与支撑杆，使其在一侧有效固定。同时，在支撑杆的另一侧，科学安装阻流板。必要时，可安装配重块，提高系统转动的质量。同时，安装、设置卡簧，根据系统运行后卡簧的扭转过程，对卡簧的设计方式进行调整，从而发挥系统的功能。

图2 智慧清洗装置示意图

(4）为保证喷洗嘴发挥作用，通过系统升降装置，使喷洗嘴进入指定位置。同时，运用自动伸缩的先进工艺，使喷洗嘴灵活运动，对散热器翅片进行全面的清洗，达到空冷机组散热的目的。

2.2 智能控制

(1）根据系统运行原理，科学地设置上导轨与下导轨，通过智能控制平台，控制系统的启动与停止。例如，系统的储水器与汽水混合泵无需人工控制，自动进行储水。为体现散热器翅片智慧清洗系统的优势，可将系统采集雨水的管道与机房外部管道连接，并设置沙网过滤装置、沉淀物质收集箱对雨水进行采集。系统在雨水采集、储存全过程无需人为参与，系统智能化控制水平较高。另外，储水箱与连接水管实现智能化运行，为喷洗嘴提供充足的水分供应，满足其自动化清洗的需求[2]。

(2）系统水泵的电气控制，融入先进智能技术理念，散热器翅片智慧清洗系统会根据传感信号及时作出调整，提高电气水泵的运行效率。例如，水箱安装水位传感器，一旦水位达到设计指标，系统自动开启预设功能，实现系统的智能化控制；储水箱的水位传感器将水位信息及时传输，水位不够时，水泵自动开始运行。通过采水设备对雨水进行收集，并对采集的水进行过滤，保证清洗水的质量。

(3）对喷淋与清洗装置进行智能设计，例如，在传统喷淋、清洗装置运行的基础上，融入智能控制的理念；设置智能控制平台，根据空冷机组的运行状态，利用水压对喷淋、清洗装置进行控制。

2.3 功能整合

散热器翅片智慧清洗系统的功能是设计的重点，结合系统设计要点，整合系统功能，融入新兴设计理念，促进空冷机组发展速度的提升。

(1）建立系统功能模块。根据空冷机组的使用要求，对功能进行完善，提高机组使用效率。例如，某地区机房需要大量使用空冷机组，机组的散热器需要长期暴露在恶劣环境中。由于该地区的风沙、柳絮与扬尘现象较为严重，散热器翅片经常出现脏堵问题，若不及时清洗会导致空冷机组运行速率低，散热效果差，制冷能耗高的问题，为企业带来较大的经济负担。根据对上述问题的深入研究，得到精准的数据信息，利用这些信息进行模块设计，充分发挥散热器翅片智慧清洗系统的清洗功能，降低能耗。

(2）系统变频功能设计。为满足空冷机组散热与系统成本控制的需求，需设置变频装置来优化系统功能，实现根据实际情况选择清洗方式，提高系统的实用性。例如，散热器翅片智慧清洗系统的喷嘴装置，运行速度与系统运营成本有着直接的关系[3]。对此，通过实验分析，明确喷嘴清洗的主要频率，并将清洗功能与变频功能整合，满足不同清洁程度翅片管束的清洗要求。通过变频功能后，系统的喷嘴清洗装置能够上下运行，运行速度为2m/min。

(3）实现运用PLC可编程控制器对空冷机组散热器进行功能升级。利用新型喷头，安装条形的清洗毛刷，能对散热器翅片进行深度清洁，将镶嵌在缝中的粉尘清除，以达到良好的清洗效果。同时，还要有动态更新观念，对散热器翅片智慧清洗系统的功能进行实时观察，发现有漏洞时，要及时更新、处理，持续保障系统功能的完善，发挥系统的优势。

2.4 运行维护

新兴数字技术为散热器翅片智慧清洗系统的运行维护充分赋能，为提高系统的应用水平，需要不断增强运维意识，加强对系统的管理，提高系统的质量。

(1）散热器翅片智慧清洗系统的运行需要稳定的电路支撑，因此需加强对电路系统的运行维护，保证系统功能的有效实现。例如，根据空冷机组的运行功率，确定电线与电缆的材料，电路材料选择完成后，对电路进行布设，为散热器翅片智慧清洗系统运行提供电力保障。按照电路预设方案，科学设置，提高系统的运行效率。另外，还需要安装恒力矩的电线圈盘，对清洗平台加强维护管理。

(2）采用全自动控制的技术，将电缆圈盘安装在清洗平台上，当平台持续运动时，加强对便携式控柜出线的设计，从而提高散热器运行的稳定性。例如，电路装置必须保障全自动控制技术的安全性。需加强对电路装置的有效管控，并在DCS位置接入电路，合理安装摄像头，加强对控制室内散热器翅片智慧清洗系统的运行监控。系统的运行会传递智能信息，控制室中的技术人员根据信息作出反应，从而实现对散热器翅片的清洗。

(3）布设监控装置，加强对电厂空冷机组运行情况的监控。监控人员可利用监控设备对空冷机组散热器翅片的积灰情况进行监控，及时清洁，提高散热效果。设置运行维护指标，包括时间周期、清洗效果与故障率。并且，还应该总结运维经验，加强对系统的运维管理，发挥系统功能作用，提高空冷机组的运行质量。同时，对比运行维护指标，发现问题及时调整，提升系统的实效性。

2.5 系统更新

定期的更新不仅能够提高散热器翅片智慧清洗系统的工作效率，而且能够吸收前沿科技成果，提高系统运行的安全性与稳定性。

(1）通过对散热器翅片清洗时间的分析，发现空冷机组散热器翅片每年大概需要清洗3～4次，并需要在一定温度下进行清洗。为避免冬季温度不达标，系统清洗难度较大的问题，需对系统进行更新，将清洗工作集中在夏季，提高系统投运的速率。例如，某地区空冷机组冬季运行的频率较低，且电厂所在地的外界空气较为清新，空冷机组的翅片不会在短时间内覆盖大量的污垢。对此，可创新智能高压冲水系统，在夏季对翅片进行高强度的冲洗[4]。

(2）智能高压冲洗系统主要由高压冲洗水枪与冲水泵组成，在除盐水箱的作用下，对空冷机组翅片进行集中清洗，清洗的效果较好，机组降温快速。另外，可引入先进的设备，为散热器翅片智慧清洗系统更新提供支持。例如，某空冷机组的负荷为250MW，背压则为40k Pa，技术人员根据机组的实际情况，对散热器翅片智慧清洗系统进行更新，更新后的系统能够有效发挥清洗作用，清洗后的散热器散热效果更好，散热器比系统更新前的清洗效果提高吧12%，同时，空冷机组的背压也下降了12k Pa。

(3）为更加直观地感受散热器翅片智慧清洗系统更新的作用，以空冷机组运行产生的经济效益为对象进行对比，更新后的系统清洁成本更低，煤耗量下降，效果更好。

3、提高智慧清洗系统设计水平的有效措施

空冷机组散热器翅片智慧清洗系统的设计理念较为复杂，需要充分借鉴国外先进知识。对此，新时期提高系统设计水平的有效措施包括丰富设计理论体系、培养优秀设计人才与增加设计投入。

首先，系统设计团队结合散热器翅片的清洗原理，融入智能控制理念。通过数字技术，提高智能创新水平，加强对控制系统的智能设计。例如，部分专家深入总结散热器翅片智慧清洗系统的设计经验，结合自身设计体验，丰富设计理论知识[5]。在此过程中，设计人员坚持以系统运行原理为出发点，对智慧清洗工作加强管控，并持续提高空冷机组的运行水平，推动系统设计水平的提高。

其次，加强对散热器翅片智慧清洗系统设计人才的培养。在完备的理论体系下，巩固提升人才的思想认识，促进系统设计人才实践水平的提高。培训人员以实践训练的形式，提高专业知识，促进自身水平的提高。同时，设置培训考核，对被考核人员散热器翅片智慧清洗系统的设计与应用水平检验，从而明确人才培养的方向。

最后，增强企业管理层对散热器翅片智慧清洗系统设计的认识。以经济效益、成本、工作效率为切入点，使管理层充分认识到散热器翅片智慧清洗系统的优势。企业管理层调整发展策略，将成本有意向散热器翅片智慧清洗系统设计方向倾斜。持续增加技术成本的投入，引入先进的技术设备，为机组运行维护人员提供支持。同时，树立系统安全意识，加强对系统安全的维护，提高系统运维质量，促进空冷机组的高效运行。

4、结语

综上所述，本文通过对空冷机组散热器翅片智慧清洗系统的运行原理进行分析，为系统设计提供理论基础。同时，结合清洗系统的开发目的，设计人员对系统结构进行优化，加强智能化控制水平，整合系统功能，加强对智慧清洗系统的效果检测。系统设计完成后，散热器效果得到提升，空冷机组的使用能力提高，为行业发展提供技术保障。

参考文献:

[1]张仲琪.600MW超临界直接空冷机组空冷岛冲洗系统改造研究[J].电气时代,2023(12):92-95.

[2]孙頔.风光储互补环境下电力发电机组散热器智能调度模型研究[J].粘接,2023,50(09):142-145+150.

[3]魏静,张力,陈志强.基于多参量监测的直接空冷机组冷端优化控制系统研究与应用[J].电站系统工程,2023,39(03):15-18.

[4]宋嘉梁,宋澜波,耿永丰等.燃气-蒸汽联合循环机组中燃气轮机空气冷却器的应用[J].热能动力工程,2022,37(07):43-48.

[5]赵弦,冯璟,安源等.600MW级机组两机一塔间接空冷塔散热器的选型研究[J].电力勘测设计,2021(S1):27-32.

文章来源:李晓庆,吴松松.空冷机组散热器翅片智慧清洗系统设计分析[J].家电维修,2024,(08):3-5.