自動(dòng)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(hù)間冷塔冷卻壁對(duì)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(hù)方式，探究了自動(dòng)清洗設(shè)備在間冷塔維護(hù)中的應(yīng)用，旨在推動(dòng)電力維護(hù)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(dòng)清洗設(shè)備；智能化

［中圖分類號(hào)］TQ639.6 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］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(guò)程來(lái)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(yùn)行。這一過(guò)程不僅涉及蒸發(fā)散熱、對(duì)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(lái)促進(jìn)空氣流動(dòng)，從而增強(qiáng)換熱效率。

通過(guò)間接換熱，間冷塔減少了直接蒸發(fā)冷卻所需的水量，這對(duì)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(shí)，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(guò)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(yùn)行。

2 發(fā)電廠間冷塔維護(hù)的意義

2.1 間冷塔冷卻壁的作用及維護(hù)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(guò)其與空氣的接觸散發(fā)工作過(guò)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(shí)，冷卻壁通過(guò)控制設(shè)備工作溫度，保護(hù)高溫設(shè)備避免過(guò)熱損壞，確保發(fā)電廠的穩(wěn)定運(yùn)行，并減少對(duì)環(huán)境的熱污染。

間冷塔冷卻壁若長(zhǎng)期缺乏維護(hù)，會(huì)導(dǎo)致諸如換熱效率顯著下降的問(wèn)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(jī)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(guò)熱，增加設(shè)備損壞風(fēng)險(xiǎn)。

因此，維護(hù)間冷塔冷卻壁，通過(guò)及時(shí)清除附著物，能確保熱交換過(guò)程暢通無(wú)阻，提升系統(tǒng)整體性能，同時(shí)降低運(yùn)維成本與人員安全風(fēng)險(xiǎn)，是保障發(fā)電廠持續(xù)、高效、安全運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)。

2.2 間冷塔冷卻壁維護(hù)目標(biāo)

間冷塔冷卻壁的維護(hù)目標(biāo)包括確保冷卻壁的熱交換效率最大化、延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命、保障發(fā)電廠安全穩(wěn)定運(yùn)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(gè)合理的維護(hù)頻率，如每季度或每半年進(jìn)行1 次全面清洗，并在必要時(shí)進(jìn)行更頻繁的檢查和局部清潔。同時(shí)，維護(hù)過(guò)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(wú)污染物狀態(tài)，從而優(yōu)化熱交換性能并減少對(duì)發(fā)電效率的影響。

3 當(dāng)前發(fā)電廠間冷塔的維護(hù)方式

當(dāng)前發(fā)電廠間冷塔維護(hù)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(shí)也采用自動(dòng)化或半自動(dòng)化的清洗設(shè)備，如裝備高壓水泵與噴頭的機(jī)械裝置，通過(guò)預(yù)設(shè)程序移動(dòng)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(hù)措施會(huì)添加智能監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)評(píng)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(shí)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(dòng)清洗設(shè)備在間冷塔維護(hù)中的應(yīng)用研究

4.1 應(yīng)用自動(dòng)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(xiǎn)大、勞動(dòng)強(qiáng)度高、運(yùn)維成本昂貴等問(wèn)題。自動(dòng)清洗設(shè)備通過(guò)高度集成的機(jī)械化與智能化設(shè)計(jì)，能在無(wú)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(xiǎn)，還提升了清洗效率與質(zhì)量，同時(shí)減少了對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行的干擾，確保了發(fā)電廠的持續(xù)高效與環(huán)境友好運(yùn)行，從根本上優(yōu)化了維護(hù)成本與作業(yè)環(huán)境。

4.2 自動(dòng)清洗設(shè)備的組成與工作原理

自動(dòng)清洗設(shè)備是一種集成了機(jī)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(jì)精密，旨在實(shí)現(xiàn)物體表面或特定系統(tǒng)組件的自動(dòng)清洗。自動(dòng)清洗設(shè)備通過(guò)電控系統(tǒng)精準(zhǔn)控制設(shè)備在間冷塔上方的移動(dòng)、定位與清洗動(dòng)作。

4.2.1 自動(dòng)清洗設(shè)備的具體組成

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

三角臺(tái)架與噴頭系統(tǒng)：三角臺(tái)架通過(guò)配合件與豎向?qū)驐U相連，能在導(dǎo)向下沿豎直方向移動(dòng)。臺(tái)架上安裝有多個(gè)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(guò)分配器靈活分配水量。

定位與導(dǎo)向系統(tǒng)：兩個(gè)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(tái)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(guò)滾動(dòng)摩擦與導(dǎo)向桿協(xié)作，保證三角臺(tái)架的穩(wěn)定移動(dòng)。

控制系統(tǒng)：整個(gè)設(shè)備的核心控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各驅(qū)動(dòng)裝置、水泵等部件的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)從車體移動(dòng)到噴頭清洗的全自動(dòng)化流程。

穩(wěn)定與安全裝置：為防止清洗過(guò)程中設(shè)備扭偏或刮傷冷卻壁，特別設(shè)計(jì)了穩(wěn)定裝置。穩(wěn)定裝置中滾輪接觸間冷塔表面，通過(guò)擺臂、導(dǎo)向桿、彈性結(jié)構(gòu)（如彈簧）等組件，確保清洗時(shí)的穩(wěn)定性，并能根據(jù)需要自動(dòng)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(guò)監(jiān)控云臺(tái)實(shí)時(shí)檢查清洗效果。一旦發(fā)現(xiàn)清洗不徹底，系統(tǒng)可自動(dòng)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(kāi)始時(shí)，控制裝置先指揮車體移動(dòng)至首個(gè)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(duì)齊，確保三角臺(tái)架能夠準(zhǔn)確下降。在三角臺(tái)架降至預(yù)定位置后，噴頭開(kāi)始噴水，對(duì)冷卻壁進(jìn)行沖洗。清洗過(guò)程中，噴頭的扇形擺動(dòng)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(tái)架升起并回收至車體內(nèi)，再由車體移動(dòng)至下一個(gè)清洗區(qū)域，重復(fù)上述過(guò)程。

為適應(yīng)不同清洗需求，噴頭組件可以沿升降平臺(tái)移動(dòng)，以集中清洗難以清除的區(qū)域。同時(shí)，穩(wěn)定裝置的滾輪與間冷塔壁接觸，利用滾動(dòng)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(guò)程既高效又安全。間冷塔清洗機(jī)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(dòng)清洗設(shè)備的應(yīng)用效果

自動(dòng)清洗設(shè)備的應(yīng)用無(wú)需人工高空作業(yè)，極大地降低了高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，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(xiǎn)環(huán)境中的頻次，提高了工作的安全性。該設(shè)備通過(guò)自動(dòng)化流程，減少人工干預(yù)，有效降低了長(zhǎng)期的運(yùn)維成本。自動(dòng)化操作還減少了對(duì)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(dòng)清洗設(shè)備的未來(lái)發(fā)展展望

雖然當(dāng)前設(shè)備已實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，但未來(lái)可進(jìn)一步融入人工智能算法，如利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)分析歷史清洗數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)不同季節(jié)和不同環(huán)境條件下的最佳清洗模式，自動(dòng)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(jí)別的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控清洗過(guò)程，甚至可以通過(guò)云平臺(tái)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(hù)，減少停機(jī)時(shí)間。還可引入無(wú)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(shí)具備避障能力，確保在復(fù)雜環(huán)境中安全運(yùn)行。未來(lái)，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(dòng)態(tài)調(diào)整水壓與流量，減少水資源浪費(fèi)。同時(shí)，探索使用環(huán)保型清洗劑，減少化學(xué)物質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)清洗設(shè)備在發(fā)電廠間冷塔維護(hù)中的應(yīng)用，不僅解決了傳統(tǒng)維護(hù)方式的問(wèn)題，還推動(dòng)了發(fā)電廠維護(hù)工作的現(xiàn)代化進(jìn)程。其顯著提高了清洗效率，降低了運(yùn)營(yíng)成本，增強(qiáng)了安全性，對(duì)提升發(fā)電廠整體效益與環(huán)境保護(hù)起到了關(guān)鍵作用。未來(lái)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，自動(dòng)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(dòng)清洗技術(shù)研究及試驗(yàn)分析[J]. 礦業(yè)安全與環(huán)保，2023，50（6）：111-114.