自動清洗設備在發電廠間冷塔清洗中的應用

［摘 要］間冷塔是發電廠循環冷卻系統的核心，而維護間冷塔冷卻壁對保障熱交換效率、設備耐久及發電廠安全至關重要，可避免效率損耗與設備損壞。文章分析了當前發電廠間冷塔的維護方式，探究了自動清洗設備在間冷塔維護中的應用，旨在推動電力維護向智能綠色轉型，助力行業可持續發展。

［關鍵詞］間冷塔；清洗；熱交換原理；自動清洗設備；智能化

［中圖分類號］TQ639.6 ［文獻標志碼］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或制冷空調系統中循環水的溫度，以去除余熱并確保系統高效運行。這一過程不僅涉及蒸發散熱、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象，如煙囪效應來促進空氣流動，從而增強換熱效率。

通過間接換熱，間冷塔減少了直接蒸發冷卻所需的水量，這對于水資源緊張地區尤為重要，有助于節約寶貴的淡水資源。同時，減少水的蒸發損失，降低了循環水系統中化學處理劑的消耗，進一步減少了環境污染和能源消耗。高效的熱交換過程確保了循環水能快速降溫，維持較低的回水溫度，從而提高熱力循環系統的效率，增加發電廠或制冷系統的整體性能，提升能源利用率。間冷塔的間接冷卻方式相比直接蒸發冷卻，受外界環境變化（如濕度、風速）的影響較小，能更穩定地控制循環水溫，保證了系統的連續穩定運行。

2 發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電廠中進行有效的熱交換，通過其與空氣的接觸散發工作過程中產生的熱量，從而降低系統溫度，提高發電廠的熱效率和發電效率。同時，冷卻壁通過控制設備工作溫度，保護高溫設備避免過熱損壞，確保發電廠的穩定運行，并減少對環境的熱污染。

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

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，提升系統整體性能，同時降低運維成本與人員安全風險，是保障發電廠持續、高效、安全運轉的基礎。

2.2 間冷塔冷卻壁維護目標

間冷塔冷卻壁的維護目標包括確保冷卻壁的熱交換效率最大化、延長設備使用壽命、保障發電廠安全穩定運行及符合環保法規要求。為此，應定期進行清洗以去除積聚的灰塵和其他污染物，通常根據環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行1 次全面清洗，并在必要時進行更頻繁的檢查和局部清潔。同時，維護過程中應達到一定的清潔度標準，以確保冷卻壁表面盡可能接近無污染物狀態，從而優化熱交換性能并減少對發電效率的影響。

3 當前發電廠間冷塔的維護方式

當前發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備，如裝備高壓水泵與噴頭的機械裝置，通過預設程序移動與噴淋，以減少人力依賴并提高清洗效率與安全性。部分先進維護措施會添加智能監控系統，實時評估冷卻效率與清洗需求，指導清洗周期與策略，確保換熱性能，同時考慮環境影響，優化水資源利用與化學藥品管理。

4 自動清洗設備在間冷塔維護中的應用研究

4.1 應用自動清洗設備的必要性

傳統人工清洗存在高空作業風險大、勞動強度高、運維成本昂貴等問題。自動清洗設備通過高度集成的機械化與智能化設計，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，不僅降低了作業風險，還提升了清洗效率與質量，同時減少了對生產運行的干擾，確保了發電廠的持續高效與環境友好運行，從根本上優化了維護成本與作業環境。

4.2 自動清洗設備的組成與工作原理

自動清洗設備是一種集成了機械、電子與控制技術的高效清潔裝置，其結構與工作原理設計精密，旨在實現物體表面或特定系統組件的自動清洗。自動清洗設備通過電控系統精準控制設備在間冷塔上方的移動、定位與清洗動作。

4.2.1 自動清洗設備的具體組成

車體與驅動裝置：設備主體包括車體，車體底盤上設有避讓孔，用于容納三角臺架的回收。車體配備第一驅動裝置，負責整體移動至目標清洗區域上方。此外，還有兩個豎向導向桿與避讓孔兩側的孔壁配合，引導三角臺架上下移動。第二驅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：三角臺架通過配合件與豎向導向桿相連，能在導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。

定位與導向系統：兩個定位件位于導向桿底部，能夠在控制裝置的指令下伸縮，以匹配間冷塔內部的導軌，確保三角臺架準確下降。配合件包含側導向輪和內導向輪，通過滾動摩擦與導向桿協作，保證三角臺架的穩定移動。

控制系統：整個設備的核心控制系統負責協調各驅動裝置、水泵等部件的動作，實現從車體移動到噴頭清洗的全自動化流程。

穩定與安全裝置：為防止清洗過程中設備扭偏或刮傷冷卻壁，特別設計了穩定裝置。穩定裝置中滾輪接觸間冷塔表面，通過擺臂、導向桿、彈性結構（如彈簧）等組件，確保清洗時的穩定性，并能根據需要自動調整位置。

清洗監控與優化：清洗監控裝置與控制裝置相連，通過監控云臺實時檢查清洗效果。一旦發現清洗不徹底，系統可自動調整噴頭位置和角度，進行二次清洗，確保清洗質量。

4.2.2 工作原理

在清洗作業開始時，控制裝置先指揮車體移動至首個待清洗的三角扇區正上方。隨后，定位件伸出，與間冷塔內部導軌對齊，確保三角臺架能夠準確下降。在三角臺架降至預定位置后，噴頭開始噴水，對冷卻壁進行沖洗。清洗過程中，噴頭的扇形擺動與俯仰調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，再由車體移動至下一個清洗區域，重復上述過程。

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

4.3 自動清洗設備的應用效果

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

4.4 自動清洗設備的未來發展展望

雖然當前設備已實現自動化控制，但未來可進一步融入人工智能算法，如利用機器學習技術分析歷史清洗數據，預測不同季節和不同環境條件下的最佳清洗模式，自動調整清洗參數，以達到更佳的清洗效果與效率。集成更高級別的物聯網技術，實現實時遠程監控清洗過程，甚至可以通過云平臺進行數據分析，遠程診斷設備故障，提前進行維護，減少停機時間。還可引入無人駕駛技術，使清洗設備具備自主導航功能，能夠自主規劃最優路徑前往清洗區域，同時具備避障能力，確保在復雜環境中安全運行。未來，也可研發更為節水高效的高壓水系統，如采用變頻技術控制高壓水泵，根據清洗需求動態調整水壓與流量，減少水資源浪費。同時，探索使用環保型清洗劑，減少化學物質對環境的影響。

5 結束語

自動清洗設備在發電廠間冷塔維護中的應用，不僅解決了傳統維護方式的問題，還推動了發電廠維護工作的現代化進程。其顯著提高了清洗效率，降低了運營成本，增強了安全性，對提升發電廠整體效益與環境保護起到了關鍵作用。未來，隨著技術的不斷進步和創新，自動清洗設備將朝著更加智能、高效、環保的方向發展，為電力行業的可持續發展作出更大貢獻。

參考文獻

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