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【摘要】笔者根据多年的实践工作经验对直接空冷技术在热控自动化的应用及控制做了简要的研究，最后分析了应用的效果，优势非常明显。希望在今后的工作中能够得到大范围的推广。
【关键词】直接空冷技术热控自动化应用控制
中图分类号： TB754+.3文献标识码：A 文章编号：
直接空冷技术已经为越来越多的国家认同和使用，使用空冷凝汽器的机组从无到有、容量从小到大，世界上相继出现了一批200MW、300Mw甚至600MW及以上的大容量直接空冷机组，本文直接空冷技术在热控自动化的应用及控制做了简单的分析。
一、直接空冷控制系统
直接空冷系统，即汽轮机2个低压缸排汽直接由56个变频轴流风机冷却后回收。ACC设计功能组级、子功能组级和驱动级3级控制的层次结构。ACC采用与主控系统相同的ABBSYMPHONY控制系统，系统配置有3个HCU，5对BRC，5个端子柜。变频风机、疏水泵、真空泵的驱动级采用规范的控制结构，其画面操作端集成启动、停止、远方、就地、可操、禁操、试验完畢、试验中、确认、故障清除等按钮来完成指令操作和信息反馈。3台真空泵采用1用2备的控制模式，当泵全停时允许开入口蝶阀；当其它泵运行而本泵停止时，其入口蝶阀禁开，真空泵停止后联关其入口蝶阀，真空泵有工作液体温度高、工作液体流量低、分离水箱液位低等联停保护。为了保证空冷机组的背压调节和冬季防冻的需要，备用真空泵设计了联锁启动和备用泵停止条件。
联锁启动条件：(1)当汽机或旁路运行时凝汽器压力高；(2)在机组启动过程中，旁路或者主汽门开度(经压力修正后的综合阀位)>25％时，联锁启动2台备用泵，防止背压尖峰；(3)环境温度<2℃且任一排凝结水温<15℃延时30min后，启动备用泵、同时提高排汽压力定值3kPa；(4)排气温度(根据排汽压力计算)与真空抽气温度偏差>15℃，延时10min，启动备用泵。停止备用泵条件：(1)在空冷机组启动过程中，泵入口压力小于冷却水温对应的压力时，停2台备用泵；(2)机组启动后，旁路或者主汽门开度>25％时，2台备用泵运行5min～15min后，联锁停2台备用泵；(3)当环境温度>5℃或者排气温度与最低凝结水温偏差<6℃，延时5min后，联锁停运行的备用泵；(4)排气温度与真空抽气温度偏差<6℃，延时5min后，联锁停备用泵。变频风机承担了机组背压的调节，在机组运行过程中，可根据机组设定的背压曲线来自动调整风机的转速，同时在冬季可以通过防冻暖管顺控功能组来实现机组空冷系统的防冻。其步序如下：(1)程序停止各排2/6列2台可逆风机；(2)反向启动各排2/6列可逆风机，设置转速在15Hz；(3)延时5min后，停止各排2/6列2台风机；(4)正向启动各排2/6列可逆风机，投自动；(5)间隔0．5h，程序循环。
由56台变频风机构成的空冷岛布置为8排7列，其中第1排(10)和第8排(80)设置入口蝶阀，当环境温度>5℃时，联锁开10/80蝶阀；当环境温度<2℃时，联锁关10/80蝶阀；当2℃<环境温度<5℃，由运行操作人员根据系统相关参数决定蝶阀的开关。在空冷的控制中，除顺控逻辑外，还设置了热井水位和疏水泵流量的模拟量调节，以保证机组的安全和经济运行。
二、机组热控方案
B&TC、ECS、ETS、FSSS等系统均纳入DCS实现一体化控制，发变组、励磁系统、高低压厂用电源系统、高压启/备变电源系统、柴油发电机组、保安电源、直流系统、UPS系统、厂用电快切系统等全部由DCS控制，利用DCS成熟的分散控制技术，使电气防误操作等功能实现更方便、更完备，提高了电气系统的控制水平。自动同期系统与DEH的有机配合，可以实现机组快速同期并网。重要的继电保护安全自动装置，如故障录波、AVR则通过RS232接口与DCS通讯，实现集控室的集中监视；机炉的一些公用系统(B&TC)包含诸如给水加氨、加联氨，凝结水加氨、炉水加磷酸盐、闭式冷却水加联氨、采暖加热器、辅汽联箱等的控制结构比较简单，只有一些单回路或顺控系统，但与2台机组都有密切关系，采用单独的控制节点进行控制。ETS、FSSS系统则利用DCS丰富的逻辑功能，冗余的结构实现程序控制，控制周期取20ms，保证保护系统动作的快速和优先。除软件控制外，保留紧急停机、停炉、柴油机启停、直流润滑油泵启停操作按钮以及DCS系统失电指示灯。
三、直接空冷系统自动防冻控制
1、实现自动防冻控制的条件
a.直接空冷系统实现自动防冻控制的条件，下列条件同时满足：机组背压自动投入；环境温度不高于-2℃；自动防冻控制开关在自动位置。
b.直接空冷系统自动防冻控制切除的条件，下列条件任一满足：机组背压自动未投入；环境温度不低于5℃；自动防冻控制未在自动位置。
2、实现自动防冻的技术关键
通过降低顺流风机的转速，同时间断地运行逆流风机的反转来提高机组的背压可以有效地防止直接空冷系统的冻结，但无限度地提高机组的背压，会对机组的经济性造成一定的影响。如何在保证在直接空冷系统不冻结的前提下，最大限度地降低机组的背压，提高机组的经济性，是直接空冷系统自动防冻的主要技术关键。解决这一技术关键需确定以下几个方面问题：直接空冷系统冻结的判据和直接空冷系统结束自动防冻的判据；凝结水过冷度的控制范围；组成直接空冷系统各列冷却单元的防冻顺序；其他未进行防冻列冷却风机的动作关系；同一列冷却单元空冷风机在防冻过程中的动作关系；2列空冷冷却单元防冻的时间间隔。通过试验得出的结论如下。
a.以抽真空管温度为主要判据，以凝结水温度作为辅助判据，作为判断直接空冷系统是否冻结和结束防冻最为有效的判据。冻结的判据：凝结水温度不高于20℃且抽真空管温度不低于10℃；防冻结束判据：凝结水温度不低于25℃且抽真空管温度不低于15℃。
b.凝结水的过冷度控制在5~8℃内。
c.10列至80列冷却单元的防冻顺序为10→80→20→70→30→60→40→50。
d.其他未进行防冻列冷却风机在同步运行，维持机组背压。
e.确定每一列空冷冷却单元在防冻过程中，各顺流风机和逆流风机的动作关系为顺流冷却风机转速降低，逆流冷却风机反转。
f.根据环境温度，2列空冷冷却单元防冻的时间间隔分2种情况：环境温度低于-2℃且不低于于-10℃，2列之间防冻时间间隔为5 min；环境温度低于-10℃，2列之间防冻无时间间隔。
3、自动防冻控制过程
（1）直接空冷系统的自动防冻顺序
自动防冻控制从外到内，即10列、80列、20列、
70列、30列、60列、40列、50列(见图1)。
（2）每一列各空冷风机防冻控制执行过程
a.逆流风机降速，将风机降到最低转速22.5 r/min；
b.停止逆流风机；
c.将逆流风机置于反转位置；
d.启动逆流风机，逆流风机运行420 s或凝结水温度和抽真空管温度达到规定值；
e.逆流风机降速；
f.停止逆流风机120 s；
g.将逆流风机置正转位置；
h.启动逆流风机；
i.恢复风机转速到防冻前转速，程序结束。在每列的防冻过程中，同列的顺流风机转速按照下面2种情况处理：当前转速小于45 r/min保持在当前转速；当前转速大于45 r/min，转速降为原来的1/2。
图1 直接空冷系统自动防冻控制逻辑框图
四、效果分析
东北某发电有限责任公司2×600 MW直接空冷机组空冷凝汽器自动防冻控制经过两个冬天的运行考验。截至2012年3月，在环境温度达到-25℃的情况下，空冷凝汽器各散热器未挂苫布防冻也未冻结。2010年11月至2012年1月，2台机组启机5次，空冷凝汽器运行正常。空冷凝汽器实行自动防冻控制后，各列风机均在同步转速下运行，各列散热器管束进汽均匀，各散热器管束热力不均现象明显减少，各凝结水温度和抽真空管温度分布均匀，各列凝结水管温度与抽空气管温差明显减小，有效地防止了空冷凝汽器的局部冻结。
结束语
近两年的运行表明，高寒地区直接空冷机组空冷凝汽器自动防冻控制策略的实施，解决了直接空冷机组空冷凝汽器冬季的防冻问题，为机组空冷凝汽器的安全运行提供了有利的保障。
参考文献
[1] 曲民. 直接空冷技术在热控自动化的应用及控制[J]. 科技资讯. 2010(26)
[2] 雍鑫，陈增显. 米东热电厂直接空冷系统的优化控制[J]. 陕西电力. 2011(06)
[3] 彭祎迪. 热控自动化中直接空冷技术的应用及控制[J]. 科技资讯. 2011(15)
【关键词】直接空冷技术热控自动化应用控制
中图分类号： TB754+.3文献标识码：A 文章编号：
直接空冷技术已经为越来越多的国家认同和使用，使用空冷凝汽器的机组从无到有、容量从小到大，世界上相继出现了一批200MW、300Mw甚至600MW及以上的大容量直接空冷机组，本文直接空冷技术在热控自动化的应用及控制做了简单的分析。
一、直接空冷控制系统
直接空冷系统，即汽轮机2个低压缸排汽直接由56个变频轴流风机冷却后回收。ACC设计功能组级、子功能组级和驱动级3级控制的层次结构。ACC采用与主控系统相同的ABBSYMPHONY控制系统，系统配置有3个HCU，5对BRC，5个端子柜。变频风机、疏水泵、真空泵的驱动级采用规范的控制结构，其画面操作端集成启动、停止、远方、就地、可操、禁操、试验完畢、试验中、确认、故障清除等按钮来完成指令操作和信息反馈。3台真空泵采用1用2备的控制模式，当泵全停时允许开入口蝶阀；当其它泵运行而本泵停止时，其入口蝶阀禁开，真空泵停止后联关其入口蝶阀，真空泵有工作液体温度高、工作液体流量低、分离水箱液位低等联停保护。为了保证空冷机组的背压调节和冬季防冻的需要，备用真空泵设计了联锁启动和备用泵停止条件。
联锁启动条件：(1)当汽机或旁路运行时凝汽器压力高；(2)在机组启动过程中，旁路或者主汽门开度(经压力修正后的综合阀位)>25％时，联锁启动2台备用泵，防止背压尖峰；(3)环境温度<2℃且任一排凝结水温<15℃延时30min后，启动备用泵、同时提高排汽压力定值3kPa；(4)排气温度(根据排汽压力计算)与真空抽气温度偏差>15℃，延时10min，启动备用泵。停止备用泵条件：(1)在空冷机组启动过程中，泵入口压力小于冷却水温对应的压力时，停2台备用泵；(2)机组启动后，旁路或者主汽门开度>25％时，2台备用泵运行5min～15min后，联锁停2台备用泵；(3)当环境温度>5℃或者排气温度与最低凝结水温偏差<6℃，延时5min后，联锁停运行的备用泵；(4)排气温度与真空抽气温度偏差<6℃，延时5min后，联锁停备用泵。变频风机承担了机组背压的调节，在机组运行过程中，可根据机组设定的背压曲线来自动调整风机的转速，同时在冬季可以通过防冻暖管顺控功能组来实现机组空冷系统的防冻。其步序如下：(1)程序停止各排2/6列2台可逆风机；(2)反向启动各排2/6列可逆风机，设置转速在15Hz；(3)延时5min后，停止各排2/6列2台风机；(4)正向启动各排2/6列可逆风机，投自动；(5)间隔0．5h，程序循环。
由56台变频风机构成的空冷岛布置为8排7列，其中第1排(10)和第8排(80)设置入口蝶阀，当环境温度>5℃时，联锁开10/80蝶阀；当环境温度<2℃时，联锁关10/80蝶阀；当2℃<环境温度<5℃，由运行操作人员根据系统相关参数决定蝶阀的开关。在空冷的控制中，除顺控逻辑外，还设置了热井水位和疏水泵流量的模拟量调节，以保证机组的安全和经济运行。
二、机组热控方案
B&TC、ECS、ETS、FSSS等系统均纳入DCS实现一体化控制，发变组、励磁系统、高低压厂用电源系统、高压启/备变电源系统、柴油发电机组、保安电源、直流系统、UPS系统、厂用电快切系统等全部由DCS控制，利用DCS成熟的分散控制技术，使电气防误操作等功能实现更方便、更完备，提高了电气系统的控制水平。自动同期系统与DEH的有机配合，可以实现机组快速同期并网。重要的继电保护安全自动装置，如故障录波、AVR则通过RS232接口与DCS通讯，实现集控室的集中监视；机炉的一些公用系统(B&TC)包含诸如给水加氨、加联氨，凝结水加氨、炉水加磷酸盐、闭式冷却水加联氨、采暖加热器、辅汽联箱等的控制结构比较简单，只有一些单回路或顺控系统，但与2台机组都有密切关系，采用单独的控制节点进行控制。ETS、FSSS系统则利用DCS丰富的逻辑功能，冗余的结构实现程序控制，控制周期取20ms，保证保护系统动作的快速和优先。除软件控制外，保留紧急停机、停炉、柴油机启停、直流润滑油泵启停操作按钮以及DCS系统失电指示灯。
三、直接空冷系统自动防冻控制
1、实现自动防冻控制的条件
a.直接空冷系统实现自动防冻控制的条件，下列条件同时满足：机组背压自动投入；环境温度不高于-2℃；自动防冻控制开关在自动位置。
b.直接空冷系统自动防冻控制切除的条件，下列条件任一满足：机组背压自动未投入；环境温度不低于5℃；自动防冻控制未在自动位置。
2、实现自动防冻的技术关键
通过降低顺流风机的转速，同时间断地运行逆流风机的反转来提高机组的背压可以有效地防止直接空冷系统的冻结，但无限度地提高机组的背压，会对机组的经济性造成一定的影响。如何在保证在直接空冷系统不冻结的前提下，最大限度地降低机组的背压，提高机组的经济性，是直接空冷系统自动防冻的主要技术关键。解决这一技术关键需确定以下几个方面问题：直接空冷系统冻结的判据和直接空冷系统结束自动防冻的判据；凝结水过冷度的控制范围；组成直接空冷系统各列冷却单元的防冻顺序；其他未进行防冻列冷却风机的动作关系；同一列冷却单元空冷风机在防冻过程中的动作关系；2列空冷冷却单元防冻的时间间隔。通过试验得出的结论如下。
a.以抽真空管温度为主要判据，以凝结水温度作为辅助判据，作为判断直接空冷系统是否冻结和结束防冻最为有效的判据。冻结的判据：凝结水温度不高于20℃且抽真空管温度不低于10℃；防冻结束判据：凝结水温度不低于25℃且抽真空管温度不低于15℃。
b.凝结水的过冷度控制在5~8℃内。
c.10列至80列冷却单元的防冻顺序为10→80→20→70→30→60→40→50。
d.其他未进行防冻列冷却风机在同步运行，维持机组背压。
e.确定每一列空冷冷却单元在防冻过程中，各顺流风机和逆流风机的动作关系为顺流冷却风机转速降低，逆流冷却风机反转。
f.根据环境温度，2列空冷冷却单元防冻的时间间隔分2种情况：环境温度低于-2℃且不低于于-10℃，2列之间防冻时间间隔为5 min；环境温度低于-10℃，2列之间防冻无时间间隔。
3、自动防冻控制过程
（1）直接空冷系统的自动防冻顺序
自动防冻控制从外到内，即10列、80列、20列、
70列、30列、60列、40列、50列(见图1)。
（2）每一列各空冷风机防冻控制执行过程
a.逆流风机降速，将风机降到最低转速22.5 r/min；
b.停止逆流风机；
c.将逆流风机置于反转位置；
d.启动逆流风机，逆流风机运行420 s或凝结水温度和抽真空管温度达到规定值；
e.逆流风机降速；
f.停止逆流风机120 s；
g.将逆流风机置正转位置；
h.启动逆流风机；
i.恢复风机转速到防冻前转速，程序结束。在每列的防冻过程中，同列的顺流风机转速按照下面2种情况处理：当前转速小于45 r/min保持在当前转速；当前转速大于45 r/min，转速降为原来的1/2。
图1 直接空冷系统自动防冻控制逻辑框图
四、效果分析
东北某发电有限责任公司2×600 MW直接空冷机组空冷凝汽器自动防冻控制经过两个冬天的运行考验。截至2012年3月，在环境温度达到-25℃的情况下，空冷凝汽器各散热器未挂苫布防冻也未冻结。2010年11月至2012年1月，2台机组启机5次，空冷凝汽器运行正常。空冷凝汽器实行自动防冻控制后，各列风机均在同步转速下运行，各列散热器管束进汽均匀，各散热器管束热力不均现象明显减少，各凝结水温度和抽真空管温度分布均匀，各列凝结水管温度与抽空气管温差明显减小，有效地防止了空冷凝汽器的局部冻结。
结束语
近两年的运行表明，高寒地区直接空冷机组空冷凝汽器自动防冻控制策略的实施，解决了直接空冷机组空冷凝汽器冬季的防冻问题，为机组空冷凝汽器的安全运行提供了有利的保障。
参考文献
[1] 曲民. 直接空冷技术在热控自动化的应用及控制[J]. 科技资讯. 2010(26)
[2] 雍鑫，陈增显. 米东热电厂直接空冷系统的优化控制[J]. 陕西电力. 2011(06)
[3] 彭祎迪. 热控自动化中直接空冷技术的应用及控制[J]. 科技资讯. 2011(15)