自動清洗設(shè)備在發(fā)電廠間冷塔清洗中的應(yīng)用

［摘 要］間冷塔是發(fā)電廠循環(huán)冷卻系統(tǒng)的核心，而維護間冷塔冷卻壁對保障熱交換效率、設(shè)備耐久及發(fā)電廠安全至關(guān)重要，可避免效率損耗與設(shè)備損壞。文章分析了當(dāng)前發(fā)電廠間冷塔的維護方式，探究了自動清洗設(shè)備在間冷塔維護中的應(yīng)用，旨在推動電力維護向智能綠色轉(zhuǎn)型，助力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］間冷塔；清洗；熱交換原理；自動清洗設(shè)備；智能化

［中圖分類號］TQ639.6 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）07–0126–03

1 間冷塔概述

間冷塔，即間接空冷塔，其主要工作原理是利用水與空氣的熱交換過程來有效降低工業(yè)或制冷空調(diào)系統(tǒng)中循環(huán)水的溫度，以去除余熱并確保系統(tǒng)高效運行。這一過程不僅涉及蒸發(fā)散熱、對流傳熱和輻射傳熱等多種熱交換方式，而且巧妙地利用了自然界的物理現(xiàn)象，如煙囪效應(yīng)來促進(jìn)空氣流動，從而增強換熱效率。

通過間接換熱，間冷塔減少了直接蒸發(fā)冷卻所需的水量，這對于水資源緊張地區(qū)尤為重要，有助于節(jié)約寶貴的淡水資源。同時，減少水的蒸發(fā)損失，降低了循環(huán)水系統(tǒng)中化學(xué)處理劑的消耗，進(jìn)一步減少了環(huán)境污染和能源消耗。高效的熱交換過程確保了循環(huán)水能快速降溫，維持較低的回水溫度，從而提高熱力循環(huán)系統(tǒng)的效率，增加發(fā)電廠或制冷系統(tǒng)的整體性能，提升能源利用率。間冷塔的間接冷卻方式相比直接蒸發(fā)冷卻，受外界環(huán)境變化（如濕度、風(fēng)速）的影響較小，能更穩(wěn)定地控制循環(huán)水溫，保證了系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行。

2 發(fā)電廠間冷塔維護的意義

2.1 間冷塔冷卻壁的作用及維護意義

間冷塔冷卻壁的主要作用是在發(fā)電廠中進(jìn)行有效的熱交換，通過其與空氣的接觸散發(fā)工作過程中產(chǎn)生的熱量，從而降低系統(tǒng)溫度，提高發(fā)電廠的熱效率和發(fā)電效率。同時，冷卻壁通過控制設(shè)備工作溫度，保護高溫設(shè)備避免過熱損壞，確保發(fā)電廠的穩(wěn)定運行，并減少對環(huán)境的熱污染。

間冷塔冷卻壁若長期缺乏維護，會導(dǎo)致諸如換熱效率顯著下降的問題，這是由于春季柳絮積累、秋冬季風(fēng)沙塵土附著所致，這些雜質(zhì)覆蓋冷卻壁，阻礙了空氣與水的有效熱交換，從而降低了循環(huán)水的冷卻能力，影響發(fā)電機組的輸出功率。此外，積聚的污垢還可能加速金屬部件腐蝕，縮減設(shè)備使用壽命，并可能引發(fā)局部過熱，增加設(shè)備損壞風(fēng)險。

因此，維護間冷塔冷卻壁，通過及時清除附著物，能確保熱交換過程暢通無阻，提升系統(tǒng)整體性能，同時降低運維成本與人員安全風(fēng)險，是保障發(fā)電廠持續(xù)、高效、安全運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。

2.2 間冷塔冷卻壁維護目標(biāo)

間冷塔冷卻壁的維護目標(biāo)包括確保冷卻壁的熱交換效率最大化、延長設(shè)備使用壽命、保障發(fā)電廠安全穩(wěn)定運行及符合環(huán)保法規(guī)要求。為此，應(yīng)定期進(jìn)行清洗以去除積聚的灰塵和其他污染物，通常根據(jù)環(huán)境條件和污染程度制訂一個合理的維護頻率，如每季度或每半年進(jìn)行1 次全面清洗，并在必要時進(jìn)行更頻繁的檢查和局部清潔。同時，維護過程中應(yīng)達(dá)到一定的清潔度標(biāo)準(zhǔn)，以確保冷卻壁表面盡可能接近無污染物狀態(tài)，從而優(yōu)化熱交換性能并減少對發(fā)電效率的影響。

3 當(dāng)前發(fā)電廠間冷塔的維護方式

當(dāng)前發(fā)電廠間冷塔維護方式主要包括定期人工清洗，如使用高壓水槍或化學(xué)清洗劑去除冷卻壁上的污垢與沉積物；同時也采用自動化或半自動化的清洗設(shè)備，如裝備高壓水泵與噴頭的機械裝置，通過預(yù)設(shè)程序移動與噴淋，以減少人力依賴并提高清洗效率與安全性。部分先進(jìn)維護措施會添加智能監(jiān)控系統(tǒng)，實時評估冷卻效率與清洗需求，指導(dǎo)清洗周期與策略，確保換熱性能，同時考慮環(huán)境影響，優(yōu)化水資源利用與化學(xué)藥品管理。

4 自動清洗設(shè)備在間冷塔維護中的應(yīng)用研究

4.1 應(yīng)用自動清洗設(shè)備的必要性

傳統(tǒng)人工清洗存在高空作業(yè)風(fēng)險大、勞動強度高、運維成本昂貴等問題。自動清洗設(shè)備通過高度集成的機械化與智能化設(shè)計，能在無需人工直接介入的情況下，高效、安全地清除冷卻壁上的污垢與沉積物，不僅降低了作業(yè)風(fēng)險，還提升了清洗效率與質(zhì)量，同時減少了對生產(chǎn)運行的干擾，確保了發(fā)電廠的持續(xù)高效與環(huán)境友好運行，從根本上優(yōu)化了維護成本與作業(yè)環(huán)境。

4.2 自動清洗設(shè)備的組成與工作原理

自動清洗設(shè)備是一種集成了機械、電子與控制技術(shù)的高效清潔裝置，其結(jié)構(gòu)與工作原理設(shè)計精密，旨在實現(xiàn)物體表面或特定系統(tǒng)組件的自動清洗。自動清洗設(shè)備通過電控系統(tǒng)精準(zhǔn)控制設(shè)備在間冷塔上方的移動、定位與清洗動作。

4.2.1 自動清洗設(shè)備的具體組成

車體與驅(qū)動裝置：設(shè)備主體包括車體，車體底盤上設(shè)有避讓孔，用于容納三角臺架的回收。車體配備第一驅(qū)動裝置，負(fù)責(zé)整體移動至目標(biāo)清洗區(qū)域上方。此外，還有兩個豎向?qū)驐U與避讓孔兩側(cè)的孔壁配合，引導(dǎo)三角臺架上下移動。第二驅(qū)動裝置安裝在車體上，控制三角臺架的升降。

三角臺架與噴頭系統(tǒng)：三角臺架通過配合件與豎向?qū)驐U相連，能在導(dǎo)向下沿豎直方向移動。臺架上安裝有多個第一噴頭，朝向外部，用于噴射高壓水清洗冷卻壁。高壓水泵安裝于車體，為噴頭提供所需水壓，且可通過分配器靈活分配水量。

定位與導(dǎo)向系統(tǒng)：兩個定位件位于導(dǎo)向桿底部，能夠在控制裝置的指令下伸縮，以匹配間冷塔內(nèi)部的導(dǎo)軌，確保三角臺架準(zhǔn)確下降。配合件包含側(cè)導(dǎo)向輪和內(nèi)導(dǎo)向輪，通過滾動摩擦與導(dǎo)向桿協(xié)作，保證三角臺架的穩(wěn)定移動。

控制系統(tǒng)：整個設(shè)備的核心控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各驅(qū)動裝置、水泵等部件的動作，實現(xiàn)從車體移動到噴頭清洗的全自動化流程。

穩(wěn)定與安全裝置：為防止清洗過程中設(shè)備扭偏或刮傷冷卻壁，特別設(shè)計了穩(wěn)定裝置。穩(wěn)定裝置中滾輪接觸間冷塔表面，通過擺臂、導(dǎo)向桿、彈性結(jié)構(gòu)（如彈簧）等組件，確保清洗時的穩(wěn)定性，并能根據(jù)需要自動調(diào)整位置。

清洗監(jiān)控與優(yōu)化：清洗監(jiān)控裝置與控制裝置相連，通過監(jiān)控云臺實時檢查清洗效果。一旦發(fā)現(xiàn)清洗不徹底，系統(tǒng)可自動調(diào)整噴頭位置和角度，進(jìn)行二次清洗，確保清洗質(zhì)量。

4.2.2 工作原理

在清洗作業(yè)開始時，控制裝置先指揮車體移動至首個待清洗的三角扇區(qū)正上方。隨后，定位件伸出，與間冷塔內(nèi)部導(dǎo)軌對齊，確保三角臺架能夠準(zhǔn)確下降。在三角臺架降至預(yù)定位置后，噴頭開始噴水，對冷卻壁進(jìn)行沖洗。清洗過程中，噴頭的扇形擺動與俯仰調(diào)整確保了清洗面的全面覆蓋。清洗完成后，三角臺架升起并回收至車體內(nèi)，再由車體移動至下一個清洗區(qū)域，重復(fù)上述過程。

為適應(yīng)不同清洗需求，噴頭組件可以沿升降平臺移動，以集中清洗難以清除的區(qū)域。同時，穩(wěn)定裝置的滾輪與間冷塔壁接觸，利用滾動摩擦減少損傷，且可根據(jù)清洗狀態(tài)智能調(diào)整位置，確保清洗過程既高效又安全。間冷塔清洗機的立體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，正視結(jié)構(gòu)如圖2 所示，仰視結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

4.3 自動清洗設(shè)備的應(yīng)用效果

自動清洗設(shè)備的應(yīng)用無需人工高空作業(yè)，極大地降低了高空作業(yè)的風(fēng)險，保障了作業(yè)人員的安全。特別是在春季柳絮和秋冬風(fēng)沙較多的季節(jié)，減少了人員直接暴露在潛在危險環(huán)境中的頻次，提高了工作的安全性。該設(shè)備通過自動化流程，減少人工干預(yù)，有效降低了長期的運維成本。自動化操作還減少了對專業(yè)清洗人員的依賴，以及相關(guān)的培訓(xùn)和安全管理成本。

4.4 自動清洗設(shè)備的未來發(fā)展展望

雖然當(dāng)前設(shè)備已實現(xiàn)自動化控制，但未來可進(jìn)一步融入人工智能算法，如利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)分析歷史清洗數(shù)據(jù)，預(yù)測不同季節(jié)和不同環(huán)境條件下的最佳清洗模式，自動調(diào)整清洗參數(shù)，以達(dá)到更佳的清洗效果與效率。集成更高級別的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)實時遠(yuǎn)程監(jiān)控清洗過程，甚至可以通過云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，遠(yuǎn)程診斷設(shè)備故障，提前進(jìn)行維護，減少停機時間。還可引入無人駕駛技術(shù)，使清洗設(shè)備具備自主導(dǎo)航功能，能夠自主規(guī)劃最優(yōu)路徑前往清洗區(qū)域，同時具備避障能力，確保在復(fù)雜環(huán)境中安全運行。未來，也可研發(fā)更為節(jié)水高效的高壓水系統(tǒng)，如采用變頻技術(shù)控制高壓水泵，根據(jù)清洗需求動態(tài)調(diào)整水壓與流量，減少水資源浪費。同時，探索使用環(huán)保型清洗劑，減少化學(xué)物質(zhì)對環(huán)境的影響。

5 結(jié)束語

自動清洗設(shè)備在發(fā)電廠間冷塔維護中的應(yīng)用，不僅解決了傳統(tǒng)維護方式的問題，還推動了發(fā)電廠維護工作的現(xiàn)代化進(jìn)程。其顯著提高了清洗效率，降低了運營成本，增強了安全性，對提升發(fā)電廠整體效益與環(huán)境保護起到了關(guān)鍵作用。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，自動清洗設(shè)備將朝著更加智能、高效、環(huán)保的方向發(fā)展，為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 王曉光，肖露，張群，等. 煤層氣阻火裝置在線自動清洗技術(shù)研究及試驗分析[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保，2023，50（6）：111-114.