一种凝汽器冷却管流体激励振动控制方法和装置

摘要

本发明实施例提供一种凝汽器冷却管流体激励振动控制方法和装置，获取凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管结构的固有频率或传热管外乏汽激励的激励峰值频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定凝汽器冷却水入口管路中需增加的长链聚合物量，以向所述凝汽器冷却水入口管路中注入长链聚合物，以改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管结构的固有频率及传热管外乏汽激励的激励峰值频率，避免由于凝汽器冷却水入口流体激励引起传热管共振。

说明书

技术领域

本发明实施例涉及流体激励振动技术领域，尤其涉及一种凝汽器冷却管流体激励振动控制方法和装置。

背景技术

汽轮机系统中，汽轮机乏汽在凝汽器中与冷却水通过换热管发生热交换，通常乏汽在壳侧流通，冷却水在换热管内流通。

当凝汽器的冷却水进口流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管外乏汽流体脉动压力主要峰值频率接近或一致时，将导致凝汽器传热管发生共振、降低凝汽器的安全可靠性和使用寿命。

当前一般通过冷却器结构设计来进行凝汽器传热管的振动控制，结构设计完成后不能调整，无法满足变工况条件下的振动控制要求。

发明内容

本发明实施例提供凝汽器冷却管流体激励振动控制方法和装置，用以解决现有技术中冷却器结构设计完成后不能调整，无法满足变工况条件下的振动控制要求的问题，以及汽轮机凝汽器冷却水激励传热管振动可能导致凝汽器发生共振的技术问题，提高凝汽器安全可靠性和使用寿命。

第一方面，本发明实施例提供一种凝汽器冷却管流体激励振动控制方法，包括：

获取凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管结构的固有频率或传热管外乏汽激励的激励峰值频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定凝汽器冷却水入口管路中需增加的长链聚合物量，以向所述凝汽器冷却水入口管路中注入长链聚合物。

第二方面，本发明实施例提供一种凝汽器冷却管流体激励振动控制装置，包括设于凝汽器冷却水入口管路上的流体脉动压力传感器、设于凝汽器冷却水入口管路上的长链聚合物注入口，还包括控制单元；

所述流体脉动压力传感器，用于实时获取凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力时域数据；

所述控制单元，用于基于所述流体脉动压力时域数据得到流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管结构的固有频率或传热管外乏汽激励的激励峰值频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定凝汽器冷却水入口管路中需增加的长链聚合物量；

所述长链聚合物注入口，用于根据所述控制单元确定的长链聚合物量，向所述凝汽器冷却水入口管路注入长链聚合物。

本发明实施例提供的一种凝汽器冷却管流体激励振动控制方法和装置，根据实测得到的凝汽器冷却水入口管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，通过增大凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管结构的固有频率及传热管外乏汽激励的激励峰值频率，避免由于凝汽器冷却水入口流体激励引起传热管共振。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明实施例的凝汽器冷却管流体激励振动控制方法示意图；

图2为根据本发明实施例的流体脉动压力时域数据示意图；

图3为根据本发明实施例的流体脉动压力频域数据示意图；

图4为根据本发明实施例的凝汽器冷却水入口管路长链聚合物与流体脉动压力频域数据之间的关系示意图；

图5为根据本发明实施例的凝汽器冷却管流体激励振动控制装置示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

当凝汽器的冷却水进口流体脉动压力峰值频率与传热管的结构固有频率或传热管外乏汽流体脉动压力主要峰值频率接近或一致时，将导致凝汽器传热管发生共振、降低凝汽器的安全可靠性和使用寿命。当前一般通过冷却器结构设计来进行凝汽器传热管的振动控制，结构设计完成后不能调整，无法满足变工况条件下的振动控制要求。因此本发明各实施例根据实测得到的凝汽器冷却水入口管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，通过增大凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管结构的固有频率及传热管外乏汽激励的激励峰值频率，避免由于凝汽器冷却水入口流体激励引起传热管共振。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为本发明实施例提供的一种凝汽器冷却管流体激励振动控制方法，包括：

S1、获取凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力峰值频率；

S2、获取所述流体脉动压力峰值频率与传热管结构的固有频率或传热管外乏汽激励的激励峰值频率的差值绝对值，判断所述差值绝对值是否降低至预设阈值，若没有达到预设阈值，则返回步骤S1，若达到预设阈值，则进入步骤S3；

S3、基于预先得到的凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定凝汽器冷却水入口管路中需增加的长链聚合物量；

S4、基于步骤S3中获得的长链聚合物量向所述凝汽器冷却水入口管路中注入长链聚合物。

在本实施例中，为解决汽轮机凝汽器冷却水激励传热管振动可能导致凝汽器发生共振、提高系统安全可靠性及环境安静性的技术问题，本实施例预先通过大量实测数据得出，流体中加入一定浓度范围内的长链聚合物可以改变流体脉动压力的频谱，向凝汽器冷却水入口管路中注入一定浓度范围内的长链聚合物可以使流体脉动压力峰值频率避开传热管的结构固有频率或传热管外乏汽激励的激励峰值频率，由此可以实现凝汽器冷却水激励传热管振动的控制。

在本实施例中，所述长链聚合物为可溶性长链聚合物，包括聚丙烯酰胺和丙烯酰胺等，也可选用可溶性高分子聚合物。

因此，本实施例根据实测得到的凝汽器冷却水入口管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，当流体脉动压力峰值频率与传热管结构的固有频率或传热管外乏汽激励的主要频率接近或一致时(通过预设阈值进行判断)，根据已知的凝汽器冷却水入口管路内冷却水的流体脉动压力峰值频率与长链聚合物浓度之间的关系，确定凝汽器冷却水入口管路中需增加的长链聚合物量，通过长链聚合物注入口向凝汽器冷却水入口管路内注入长链聚合物，通过增大凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度来改变管内流体脉动压力频谱，使其峰值频率避开传热管结构的固有频率及传热管外乏汽激励的激励峰值频率，达到减弱凝汽器冷却水入口管路内冷却水激励引起的传热管振动响应、提高凝汽器的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

在上述实施例的基础上，S1中，获取凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力峰值频率，具体包括：

获取汽轮机的凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力频域数据，并基于所述流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。

在本实施例中，冷却水通过凝汽器冷却水入口管路进入凝汽器，与传热管内的乏汽发生热交换后从冷却水出口管路流出凝汽器，乏汽通过凝汽器冷却水入口管路进入凝汽器，经过传热管与传热管外的冷却水进行热交换后从冷却水出口管路流出凝汽器。本实施例中，通过获取凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力频域数据，并对该流体脉动压力频域数据进行分析处理，最终得到流体脉动压力峰值频率。

在上述各实施例的基础上，获取汽轮机的凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力频域数据，具体包括：

基于设在凝汽器冷却水入口管路上的流体脉动压力传感器，实时获取凝汽器冷却水入口管路内冷却水的流体脉动压力时域数据，如图2中所示，为流体脉动压力传感器采集到冷却水的流体脉动压力时域数据，并将上述脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，如图3所示，为转换后的流体脉动压力频域数据。

具体的，在本实施例中，通过预先在凝汽器冷却水入口管路上设置流体脉动压力传感器，以实时获取凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力时域数据，并将得到的流体脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，以进一步根据该流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。

在上述各实施例的基础上，传热管结构的固有频率包括第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率。

在本实施例中，传热管的第一阶固有频率为33Hz，第二阶固有频率为45HZ，第三阶固有频率为70Hz，如图3中所示，流体脉动压力频谱峰值频率45Hz，与传热管的第二阶固有频率一致，需要调整凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管的前三阶固有频率。

在上述各实施例的基础上，确定凝汽器冷却水入口管路中需增加的长链聚合物量，具体包括：

基于预先得到的凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，如图4中所示，为长链聚合物浓度与流体脉动压力频域数据之间的关系，获取凝汽器冷却水入口管路的的目标长链聚合物浓度，并基于目标长链聚合物浓度获取需增加的长链聚合物量。

在本实施例中，传热管的第一阶固有频率为33Hz，第二阶固有频率为45HZ，第三阶固有频率为70Hz，流体脉动压力频谱峰值频率45Hz，与传热管的第二阶固有频率一致，需要调整凝汽器冷却水入口管路的流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管的前三阶固有频率。

在本实施例中，凝汽器冷却水入口管路中长链聚合物浓度与脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，本实施例中，选择长链聚合物浓度时需要注意，只需避开第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率作为峰值频率时在图中对应的长链聚合物浓度即可，以实现流体脉动压力峰值频率与第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率不同。在本实施例中，注入长链聚合物浓度为占冷却水流量0.05％时，流体脉动压力频谱峰值频率约为60Hz，此时，已经可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开传热管的前三阶固有频率；当然，在具体实施过程中，还可以选择其他浓度，如0.2％、0.45、0.6％等。

通过布置在凝汽器冷却水入口管路上的长链聚合物注入口注入占冷却水流量0.05％的长链聚合物，则可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开传热管的前三阶固有频率，达到减弱凝汽器冷却水激励引起的传热管振动响应、提高凝汽器的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

在本实施例中，传热管外乏汽激励的主要峰值频率为45.2Hz，根据图3计算得到流体脉动压力频谱峰值频率45Hz，与传热管外乏汽激励的主要峰值频率接近，需要调整流凝汽器冷却水入口管路流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管外乏汽激励的主要峰值频率。

凝汽器冷却水入口管路中长链聚合物与流体脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，注入长链聚合物浓度为0.05％时，即在本实施例中，凝汽器冷却水入口管路的的目标长链聚合物浓度为0.05％，流体脉动压力频谱峰值频率约为60Hz，当然，再具体实施过程中，也可以选择目标长链聚合物浓度为0.2％、0.45、0.6％等。

通过布置在凝汽器冷却水入口管路上的长链聚合物注入口注入占冷却水流量0.05％的长链聚合物，则可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开传热管外乏汽激励的主要峰值频率，达到减弱凝汽器冷却水激励引起的传热管振动响应、提高凝汽器的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

本实施例中还示出了一种凝汽器冷却管流体激励振动控制装置，如图5中所示，包括设于凝汽器冷却水入口管路2上的流体脉动压力传感器9、设于凝汽器冷却水入口管路2上的长链聚合物注入口12，还包括控制单元11；

所述流体脉动压力传感器9，用于实时获取凝汽器冷却水入口管路2的流体脉动压力时域数据；

所述控制单元11，用于基于所述流体脉动压力时域数据得到流体脉动压力峰值频率，若判断获知所述流体脉动压力峰值频率与传热管7结构的固有频率或传热管7外乏汽激励的激励峰值频率的差值绝对值降低至预设阈值，则基于预先得到的凝汽器冷却水入口管路2内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系，确定凝汽器冷却水入口管路2中需增加的长链聚合物量；

所述长链聚合物注入口12，用于根据所述控制单元11确定的长链聚合物量，向所述凝汽器冷却水入口管路2注入长链聚合物。

在本实施例中，如图5中所示，冷却水1通过凝汽器冷却水入口管路2进入凝汽器3，与传热管7内的乏汽5发生热交换后从冷却水出口管路4流出凝汽器3，乏汽5通过凝汽器冷却水入口管路6进入凝汽器3，经过传热管7与传热管7外的冷却水1进行热交换后从冷却水出口管路8流出凝汽器。

凝汽器冷却水入口管路2上布置流体脉动压力传感器9，脉动压力传感器9采集到的脉动压力时域数据通过线缆10传输至控制单元11，控制单元11将接收的脉动压力时域数据变换为频谱。

本实施例根据实测得到的凝汽器冷却水入口管路2内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，当流体脉动压力峰值频率与传热管7结构的固有频率或传热管7外乏汽5激励的主要频率接近或一致时(通过预设阈值进行判断)，根据已知的凝汽器冷却水入口管路2内冷却水1的流体脉动压力峰值频率与长链聚合物浓度之间的关系，确定凝汽器冷却水入口管路2中需增加的长链聚合物量，通过长链聚合物注入口12向凝汽器冷却水入口管路2内注入长链聚合物，通过增大凝汽器冷却水入口管路2内长链聚合物浓度来改变管内流体脉动压力频谱，使其峰值频率避开传热管7结构的固有频率及传热管7外乏汽5激励的激励峰值频率，达到减弱凝汽器冷却水入口管路2内冷却水激励引起的传热管7振动响应、提高凝汽器3的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

在本实施例中，通过预先在凝汽器冷却水入口管路2上设置流体脉动压力传感器，以实时获取凝汽器冷却水入口管路2的流体脉动压力时域数据，如图2中所示，为流体脉动压力传感器9采集到冷却水的流体脉动压力时域数据，并将得到的流体脉动压力时域数据转换为频域数据，得到流体脉动压力频域数据，，如图3所示，为转换后的流体脉动压力频域数据，以进一步根据该流体脉动压力频域数据获取流体脉动压力峰值频率。

在上述各实施例的基础上，传热管7结构的固有频率包括第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率。

在本实施例中，传热管7的第一阶固有频率为33Hz，第二阶固有频率为45HZ，第三阶固有频率为70Hz，如图3中所示，流体脉动压力频谱峰值频率45Hz，与传热管7的第二阶固有频率一致，需要调整凝汽器冷却水入口管路2的流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管7的前三阶固有频率。

在本实施例中，凝汽器冷却水入口管路2内长链聚合物浓度与所述流体脉动压力峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，本实施例中，选择长链聚合物浓度时需要注意，只需避开第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率作为峰值频率时在图中对应的长链聚合物浓度即可，以实现流体脉动压力峰值频率与第一阶固有频率、第二阶固有频率和第三阶固有频率不同。在本实施例中，注入长链聚合物浓度为占冷却水流量0.05％时，流体脉动压力频谱峰值频率约为60Hz，此时，已经可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开传热管7的前三阶固有频率；当然，在具体实施过程中，还可以选择其他浓度，如0.2％、0.45、0.6％等。

通过布置在凝汽器冷却水入口管路2上的长链聚合物注入口12注入占冷却水流量0.05％的长链聚合物，则可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开传热管7的前三阶固有频率，达到减弱凝汽器3的冷却水激励引起的传热管7振动响应、提高凝汽器3的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

在本实施例中，传热管7外乏汽5激励的主要峰值频率为45.2Hz，根据图3计算得到流体脉动压力频谱峰值频率45Hz，与传热管外乏汽5激励的主要峰值频率接近，需要调整流凝汽器冷却水入口管路2流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管外乏汽5激励的主要峰值频率。

凝汽器冷却水入口管路2中长链聚合物与流体脉动压力频谱峰值频率之间的关系如图4所示，根据图4，注入长链聚合物浓度为0.05％时，即在本实施例中，凝汽器冷却水入口管路2的的目标长链聚合物浓度为0.05％，流体脉动压力频谱峰值频率约为60Hz，当然，再具体实施过程中，也可以选择目标长链聚合物浓度为0.2％、0.45、0.6％等。

通过布置在凝汽器冷却水入口管路2上的长链聚合物注入口12注入占冷却水流量0.05％的长链聚合物，则可以使流体脉动压力频谱峰值频率避开传热管7外乏汽5激励的主要峰值频率，达到减弱凝汽器冷却水激励引起的传热管7振动响应、提高凝汽器的安全可靠性和使用寿命的有益效果。

综上所述，本发明实施例提供的一种凝汽器冷却管流体激励振动控制方法和装置，根据实测得到的凝汽器冷却水入口管路内流体脉动压力频谱与长链聚合物浓度之间的关系，通过增大凝汽器冷却水入口管路内长链聚合物浓度来改变管内流体脉动压力频谱使其峰值频率避开传热管结构的固有频率及传热管外乏汽激励的激励峰值频率，避免由于凝汽器冷却水入口流体激励引起传热管共振。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。