1. Introduction et contexte
Dans les régions où l'eau est rare, les unités de refroidissement par air direct (ACC) et indirect (ACT) ont été rapidement développées et largement adoptées. Cependant, étant donné que les systèmes refroidis par air échangent de la chaleur directement avec l’atmosphère ambiante, leurs performances opérationnelles sont considérablement affectées par les conditions météorologiques environnementales. En particulier, le risque degel et éclatement d'un faisceau de tubespendant les conditions hivernales froides, ainsi quecontre-pression élevée et recirculation de l'air chaud (HAR)lors de conditions estivales chaudes, constituent de sérieuses menaces pour l’exploitation sûre et économique des centrales électriques.
Les méthodes traditionnelles de mesure de la température reposent principalement sur un nombre limité de capteurs de température de paroi localisés ou sur des inspections périodiques manuelles, ce qui rend difficile la surveillance du champ de température en temps réel et à haute résolution sur de grandes surfaces. Ces dernières années, avec les progrès de la technologie des capteurs IoT, de l'imagerie thermique infrarouge et de la communication industrielle à large bande, de nouvelles technologies de mesure de la température, représentées par leSystème de câble de mesure de température numérique haute densitéet leSystème d'inspection par imagerie thermique monté sur rail-sont apparus. Ces technologies fournissent un support technique solide pour un fonctionnement précis, des alertes précoces antigel et une optimisation des performances des systèmes refroidis par air.
2. Principaux problèmes opérationnels des systèmes refroidis par air
2.1 Risques et mécanismes de gel hivernal
Les systèmes refroidis par air sont très vulnérables au sous-refroidissement et au gel localisés en hiver. Les principales raisons et zones sensibles comprennent :
Zones sensibles au gel
La section inférieure des tubes d'échangeur de chaleur à flux parallèle (à co-courant) (où le condensat s'accumule) et la section supérieure des tubes d'échangeur de chaleur à contre-courant (à contre-courant) (où le volume de vapeur diminue et les gaz non condensables se condensent/se subliment en glace).
Faible débit de vapeur et conditions de faible charge
Lorsque le débit de vapeur entrant dans le système refroidi par air est trop faible et que la charge de dissipation thermique est trop faible, des températures inférieures à zéro localisées ne peuvent être évitées même si tous les ventilateurs sont arrêtés et que la ventilation naturelle est utilisée.
Répartition inégale de l'air dans la ventilation naturelle
Influencé par les vents ambiants et les facteurs structurels, un flux d'air irrégulier côté air provoque facilement un refroidissement excessif localisé. En général,les unités à contre-courant gèlent plus facilement que les unités à flux parallèle, etles unités périphériques/bords gèlent plus facilement que les unités intérieures.
2.3 Encrassement des cendres et des poussières sur les faisceaux d'échangeurs de chaleur
Lors d'un fonctionnement à long terme, la poussière et les débris s'accumulent à la surface des tubes à ailettes, ce qui altère les performances de transfert de chaleur. Sans données précises sur la répartition de la température, il est difficile d’évaluer les niveaux d’encrassement localisés et de planifier un nettoyage haute pression en temps opportun.
2.4 Conflit entre une exploitation sûre et une contre-pression économique
Pour éviter le gel pendant le démarrage, l'arrêt ou le fonctionnement à faible charge, les stratégies d'exploitation traditionnelles imposent généralement que la contre-pression de la turbine reste supérieure à 15 kPa. Cette stratégie conservatrice sacrifie le vide de la turbine et l'efficacité de la production d'électricité, empêchant le système refroidi par air de fonctionner dans sa plage de contre-pression la plus économique.
3. Fonctions et valeur d'application des nouvelles technologies de mesure
1. Lien d'alerte précoce et de protection antigel: En surveillant la température de l'air de sortie et la température de la paroi des tubes des faisceaux de dissipation thermique à haute densité, combinée avec des données sur la contre-pression, la température du condensat et le degré de sous-refroidissement, des seuils de température limites inférieures pour l'air chaud de sortie sont établis pour mettre en œuvre des interventions antigel de manière proactive.
2. Surveillance et ajustement HAR: Le suivi en temps réel de la température de l'air entrant permet de calculer le taux de recirculation de l'air chaud. Les opérateurs peuvent effectuer des ajustements prédictifs avant que le HAR n’impacte le fonctionnement de la turbine, réduisant ainsi les arrêts forcés, les déclenchements de chaudières ou les délestages.
3. Évaluation des encrassements et conseils de nettoyage: Les caractéristiques de distribution du champ de température sont utilisées pour évaluer la propreté locale et globale des échangeurs de chaleur, guidant ainsi des opérations ciblées de lavage à l'eau haute pression.
4. Optimisation de la contre-pression et économie d'énergie: Une surveillance complète du champ de température compense l'insuffisance des mesures traditionnelles de différence de température des terminaux et d'augmentation de température. Il guide les opérateurs pour réduire en toute sécurité la contre-pression et augmenter le vide, réalisant ainsi des économies d'énergie et une réduction de la consommation.
4. Solution de câble de mesure de température numérique haute densité
4.1 Disposition spatiale et disposition en grille
| Scénario d'application | Type de structure | Règles de disposition des câbles et des points de mesure |
| Condenseur à refroidissement direct par air (ACC) | Structure de refroidissement en A |
Câbles disposés verticalement tous les1 mdes deux côtés ; points de température espacés horizontalement à960 mmintervalles; chaque panneau de dissipation thermique équipé d'un collecteur de température dédié. |
| Tour refroidie par air indirect (ACT) | Échangeur de chaleur Delta de refroidissement |
Câbles avec capteurs numériques intégrés disposés verticalement tous les1 mle long de la structure du delta de refroidissement. |
4.2 Caractéristiques techniques du câble
Protection physique et conception blindée: Construit avec un tube de protection interne en fil d'acier et enveloppé dans une gaine en caoutchouc de qualité industrielle résistante aux hautes tensions, aux températures, à la corrosion, à l'eau et aux flammes. Très résistant à la traction et à l'usure pour les environnements extérieurs difficiles à haute altitude.
Spécifications du capteur: Capteurs de température numériques de type bus intégrés de haute précision avec une plage de mesure de-55 degrés à +125.0 degréset une précision de±0,5 degré.
4.4 Logiciel serveur et traitement des données
Traitement haute capacité: Un seul serveur prend en charge jusqu'à1 000 000 de points de températureet 256 connexions client simultanées, récupérant plus de 20 000 enregistrements par seconde.
Rapports multidimensionnels: Regroupe et analyse rapidement les données de température, générant des rapports de quart de travail, quotidiens, hebdomadaires, mensuels, trimestriels et annuels.
Système d'alerte de visualisation à code couleur:
- 30 degrés à 60 degrés: Affiché en vert (valeurs normales) ;
- En dehors de la plage de 30 degrés à 60 degrés: Affiché en rouge (valeurs d'alarme) ;
- Au-dessus de 126 degrés: Affiché en violet (valeurs de surchauffe).