330MW机组直接空冷控制系统优化

330MW机组直接空冷控制系统优化

【摘要】火力发电厂采用空冷系统可以大幅度降低电厂耗水量，在节水方面有显著的

效果，尤其北方缺水地区，节水是火力发电厂立项的基本条件之一，因而空冷机组得

到了越夹越多的应用。本文33OMW机组为例介绍了直接空冷系统及其控制系统优化，

对同类机组有一定的借鉴意义。

【关键词】空冷控制完善优化

1概况

采用直接空冷系统，可以大量节约电厂用水。直接空冷系统最大优势是可以大量节水，从而可使电厂选址不受水源限制。在水冷凝汽器发电机组中，耗水量的90%以上是在冷却塔中蒸发掉的。直接空冷凝汽器采用空气冷却管束内的饱和蒸汽，省去了作为中间冷却介质的循环水。因此，采用直接空冷凝汽器系统的机组比同容量水冷凝汽器发电机组节水约75 %。

采用空冷机组大大减少了电厂耗水，为水源的落实和项目的成立提供了便利条件。特别对缺水地区，有着重要的意义。内蒙古地区煤资源丰富，近几年投产的机组，基本都采用了空冷系统，而且大部分为直接空冷系统。

2空冷系统介绍

空冷系统由6列总共300片换热管束（包括Pfc管束即“顺流管束”和Cfc 管束即“逆流管束”)和30台风机组成。其中Pfc管束为264片, Cfc管束为36片。

来自汽轮机的蒸汽经由主排汽管道进入空冷，并由蒸汽分配管箱进入凝汽器管束。凝汽器元件由平行排列的大量翅片管组成。蒸汽在管内表面冷凝,同时冷却空气流过管外表面。蒸汽分配管箱位于屋顶形管束的顶部，并与作为顺流管束的管束焊接在一起。管束下部直接与下联箱连接，下联箱将凝结水送到凝结水疏水管道且将未冷凝的蒸汽送至逆流管束。逆流管束的顶端有连接管，空气等不凝结气体经连接管被抽取。抽气管道与抽真空系统相连接。

抽真空系统由3台水环真空泵组成。所需要的辅助设施，如凝结水泵和抽真空系统设置在ACC 前面的汽机房内。

空冷系统所需要的冷却空气由布置在管束下部的轴流风机提供。30台风机

经变频电机驱动,功率传递由减速机完成。减速机配有轴端润滑油泵，其转速与风机电机转速成比例。风机电机最小转速为20%。

第1列的总布置图（见图1）所示（列1），其他列有同样的布置，其中第1、2、5、6列装有排汽隔离阀，凝结水阀。

图1 第一列凝汽器布置图

3 空冷控制系统说明

空冷控制系统直接纳入机组DCS系统，空冷系统采用独立的冗余CPU。控制系统功能包括数据采集和处理系统(DAS)、顺序控制系统(SCS)、模拟量控制系统(MCS)。

空冷系统在集中控制室实现集中监控，由DCS的操作员站完成对其工艺系统的程序启/停、中断控制及单个设备的操作。京科电厂空冷岛控制系统全貌图（见图2）

3.1 主要监控测点

(1)排汽压力；(2)环境温度；(3)大气压力；(4)风速、风向；(5)凝结水温度；(6)抽气温度；(7)抽气压力；(8)阀门位置显示和控制；(9)空冷风机变频控制；(10)抽真空系统；(11)空冷清洗系统。

图2 京科电厂空冷岛控制系统全貌图

3.2 主要监控内容

控制系统通过控制启停风机台数和改变风机转速来改变通过冷凝器换热片的空气流量，从而控制空冷性能。

三个压力传感器测量排汽管道压力，在正常运行时，排汽压力是主控制变量。

控制系统通过排汽压力控制变频风机，当排汽压力改变时，风机转速也改变，以确保提前设定的运行工况。

空冷的压力控制器和抽气温度控制器/凝结水温度控制器联合工作。如果压力是主控变量，温度控制器最小选择器被启动。一旦实际测得的温度降到设定值以下，这一排的温度控制器会覆盖压力控制器的信号，转为温度控制。其他排只要是凝结水/抽气温度还没有到达设定值之下，仍然是压力控制。每个覆盖行为都会显示在人机界面上。

当排汽压力是主控制变量时，只要其在设定值范围内，控制系统就能正常运行。为了避免单个单元凝结水过冷，控制变量排汽压力能自动被凝结水温度/抽气温度取代。在温度控制模式下，依据抽气温度和凝结水管道的凝结水温度

来调节风机转速。

检测环境温度可以保护空冷不被冻结。在更差的工况，风机全部关闭，然后关闭个别的蒸汽隔离阀以减少换热面积。

为了加强系统监控，在冬季寒冷期，系统运行必须为自动控制。在冬季运行中如出现异常，控制系统及时发出指令，调整运行，同时发出警报，提请运行人员注意。

3.3 风机变频控制

该机组共30台变频控制柜，负责控制空冷机组30台风机的启停和转速调节。其中控制逆流管束单元风机变频柜6台，控制顺流管束单元风机变频柜24台。控制装置具有调节风机转速的功能，并具有自动、手动两种控制方式。当在手动工作状态时，可以通过空冷平台的就地按钮对风机手动启停。也可以通过控制柜上变频器操作面板对风机的运行进行控制以及变频器参数的设定。当在自动工作状态时，变频器投入运行，在集中控制室可以自动控制风机的最佳运行状态。由集中控制室输出频率控制信号对风机的转速进行控制，变频控制柜反馈电流和频率信号送入集中控制室。

变频控制柜与集中控制室交换的相关信号：风机远方/就地、风机变频器故障、风机己运行、风机已停止、启动风机、停止风机、风机速度给定、风机频率输出、风机电流输出。

3.4 京科电厂空冷岛控制逻辑完善与优化

3.4.1 原逻辑不能实现全自动功能，因此对原有逻辑进行了较大改动。

3.4.2 空冷逻辑完善与优化，实现全自动功能：

鉴于新机组设计时没有实现全自动控制，给运行人员操作带来不便，与北京龙源冷却技术有限公司共同确定优化方案：全自动功能是基于步序控制实现的，正常运行按照启动、背压控制、停止和防冻的控制要求制定步序的执行顺序，步序执行过程中如果某列或某台风机故障，则实现跳步，进行下一个步序，并发出报警；如果因为阀门故障，则跳出自动步序。

本控制逻辑功能是在机组背压自动投入，风机自动启动和停止的前提下实现