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摘要：简单介绍直接空冷的控制原理及运行模式，在背压调节和防冻保护的关键环节中提出了优化的控制策略和方法，对火电厂直接空冷运行和工程实践具有一定指导意义。
关键词：直接空冷；背压调节；防冻保护；控制优化
1 直接空冷的控制系统介绍
直接空冷系统是汽轮机排汽直接由空气冷凝，空气与蒸汽进行热交换，轴流风机供给冷却空气的设备。直接空冷的控制系统与机组的控制系统关系密切，采用与机组控制相同的硬件，以远程站形式纳入机组控制系统，不设单独控制室。用机组操作员站LCD及键盘为中心，实现直接空冷系统的正常启停、异常工况的报警和紧急事故的处理。直接空冷控制系统主要包括：风机子组级、抽真空子组级、阀门子组级、水喷雾子组级和电气子组级系统。
2 空冷凝汽器控制策略
直接空冷系统自动控制的要求是：根据环境温度和汽轮机负荷的变化，使空冷散热器的冷却能力适应空冷汽轮机对排汽背压的要求，保障空冷汽轮机发电机组安全、经济地运行。根据这一要求，通过调节轴流风机的转速，改变空冷凝汽器的换热量，把汽轮机的排汽压力控制在设定值的范围内。整个直接空冷系统内所有风机电机都配备有独立的变频器，所有风机均可以远方或就地单独控制，并且都可以在最低转速和最高转速间实现无级调速。控制逻辑框图如2-1所示
3 直接空冷机组运行控制
直接空冷控制系统的运行模式可分为夏季运行和冬季运行。一般以环境温度界定冬夏季运行模式：环境温度>X为夏季工况运行；环境温度<X为冬季工况运行（X数值根据当地气温和机组情况确定）。冬季工况运行和夏季工况运行的控制方式不同。根据人工干预控制与否，运行模式还可分为手动控制运行和自动控制运行。自动控制运行时，所有的设备都被打到远程控制端；手动控制运行时，所有的操作命令都是操作人员在操作站上给出的。
正常运行中，系统主要控制变量是排汽压力和凝结水温度，在汽轮机允许安全运行的范围内，根据机组的发电负荷（空冷凝汽器的热负荷）和空气温度，调整进入空冷凝汽器的空气流量（即调整风机转速），使风机功率保持在最佳状态。为了均匀平衡散热考虑，自动控制逻辑一般是根据汽轮机背压设定值来调节所有风机以相同的速度运转。夏季工况的自动控制运行，因为不用考虑防冻因素，所以直接空冷系统是仅根据排汽压力控制的。而冬季工况的自动控制运行，需要以压力控制为主，环境温度，凝结水温度控制为辅，运行中要比较排汽温度和凝结水水温的差值，调整逆流凝汽器风机转速，使过冷度保持在一定范围内，并且在必要的时候关闭某些列来保证凝汽器不会发生冻结的情况。
4 直接空冷的控制策略优化
4.1直接空冷控制系统的背压设定值优化
根据直接空冷系统在不同环境温度下运行的特殊性，背压的设定值应该根据“冬季工况”（环境温度低于X℃）和“夏季工况”（环境温度高于X℃）分别设置。“夏季工况”设定值偏低会导致风机超频运行，厂用电大大增加，不符合现场实际情况。“冬季工况”设定值应同时考虑防冻和负荷因素。为此，我们可以根据现场实际运行情况，将背压设定值由自动设定改为运行人员手动输入。并限制手动输入值的上限为50Kpa，防止误操作。考虑到操作人员的经验水平差异，可以在上位机嵌入程序模块，根据DCS采集到的环境温度，排气压力，凝结水温度等数据进行背压设定值的计算，显示结果给予运行人员参考，从而就改善机组经济运行的灵活性。
4.2冬季启动优化
直接空冷系统冬季启机容易发生管束冻结，考虑到阀门可能发生渗漏现象，很多电厂在冬季不敢关闭蒸汽隔离阀。这时常规的启停步序可能造成空冷凝汽器整体管束散热不均，管束内部气体的流动性差，不利于防冻。因此在冬季启机中，可以采用预关闭空冷凝汽器散热单元列，并让所有逆流风机优先启动。根据实际情况在冬季工况到来之前，预关闭一列或者几列蒸汽隔离阀。之后在启动时，所有未被隔离列的逆流单元风机逐步启动。如果所有逆流段风机均开启但背压仍不能满足需求，则开始逐步启动顺流风机。这种风机启动方法可提高管束内部气体的流动性，改善空冷凝汽器的换热能力，能避免因蒸汽隔离阀渗漏造成的危害。
4.3防冻回暖程序优化
每列增加“回暖程序投/切”按钮，运行人员就可以人为决定该列是否投入回暖程序，使得控制方式更灵活。考虑到国内西北一些地区冬季极端严寒天气，可以根据环境温度进行回暖控制策略划分。投入回暖程序时，如果环境温度在0℃—-20℃范围内，采用常规的控制方法：逆流段风机从第一列到最后一列顺序执行反转回暖，每列反转10分钟，停运50分钟，反转时风机电流频率最高35HZ。如果环境温度继续下降，在-20℃以下，则执行分组回暖，所有偶数列和所有奇数列分别为两组，每组逆流段风机交替反转10分钟，停运20分钟，反转时风机电流频率最高35HZ。
4.4人机界面优化
为了提高运行人员操作的灵活性，对人机界面（DCS操作员站）增加“列同操”和“总同操”，“列启”，“列停”等功能。
列同操，指对直接空冷系统的每一列都设置同操按钮，控制该列顺流风机的转速。当该同操按钮在手动，该列的顺流风机在自动位时，顺流风机接收同操器的输出转速。手动位置的顺流风机不参与调节，它只接收手动指令，风机手动运行的优先级是最高的。
总同操，指对空冷系统的所有风机设置总同操按钮，同时控制所有风机的转速。当该同操按钮在手动位，各列同操按钮在自动位，风机接收同操器的输出转速；手动位置的风机不参与调节，它只接受手动指令，风机手动运行的优先级是最高的。当该同操按钮在自动时，直接空冷系统受背压控制，风机受空冷系统主控器控制。
对每一列风机设置“列启”和“列停”按钮，运行人员可以根据实际情况，同时启动或者停止该列风机。操作优先级高于自动控制。考虑到顺逆流风机工作的差异性，将所有顺逆流风机分开控制，所有顺流风机设置一个“顺流风机手动/自动”投切按钮，所有逆流风机设置一个“逆流风机手动/自动”投切按钮。针对夏季经常需要风机超频运转的情况，对所有风机设置“超频投切”按钮，投入超频功能时，风机电流频率最大达到55HZ。切除超频后，风机电流频率不超过50HZ，风机恢复到正常的额定转速。
5 结论
近些年，直接空冷系统工艺设计已经实现国产自主化。但自动化控制策略还普遍沿袭最初引用的国外空冷凝汽器厂家技术方式。散热器厂家对电站整个热力系统没有整体系统的控制思路，很多时候是将空冷系统与整个热力系统割裂开控制。目前的空冷控制策略对这些环节的实际情况考虑不周，直接导致冬季高寒地区散热器冻结，设备损坏，极大影响了机组安全运行。
本文建立在深入研究空冷机组运行的基础上，通过对运行中遇到的问题进行分析总结，提出了一些优化控制的关键点，改善了常规控制策略的不足，极大的提高了直接空冷系统运行的安全性和经济性。
参考文献
[1]侯永丽等.锡林热电厂直接空冷控制优化介绍[J].第三届全国火电空冷机组技术交流论文集,2008-8
论文作者:钱烨
论文发表刊物:《基层建设》2017年1期
论文发表时间:2017/4/11
标签：风机论文; 凝汽器论文; 工况论文; 系统论文; 逆流论文; 机组论文; 设定值论文; 《基层建设》2017年1期论文;