摘要：介绍间接空冷系统水平衡控制的功能、特点及应用。根据现场的调试过程，对水平衡控制中遇见的问题进行分析解决，并进行优化措施。
关键词：水平衡；补水；工况；控制
一、引言
间接空冷系统水平衡就是在机组运行期间，维持间接空冷系统的循环水量充足且始终处于安全运行工况。随着间接空冷系统的广泛应用，水平衡控制自动化程度越来越高。
二、间接空冷系统简介
1.设备系统特点
1）机组汽轮机排汽进入表面式凝汽器，循环冷却水通过机械通风式间接空冷塔进行冷却。机力塔两侧垂直布置空冷散热器（冷却三角），每个冷却三角入口安装有可调开度百叶窗。相邻2个百叶窗由1台调节型执行机构控制。
2）每台机组设置14个风机单元，风机单元采用单侧进风背靠背布置。两台机组共28个风机单元，连续布置。每个风机单元包含4个冷却三角。
3）每台机组设置两台循环水泵，两台机组共四台循环水泵，循环水泵布置在机力塔附近。
4）两台机组间接控制空冷系统采用扩大单元制的运行模式。两台机组循环水母管上设置有电动关断门和电动联络阀，两台机组间冷塔冷却水系统可实现切换运行。
5）每台机组主循环水管道各为一根DN1600热水管道入塔和一根DN1600冷水管道出塔。设置一个地下储水箱，位于塔内地下，通过人孔与大气联通。设置一台独立的高位膨胀水箱，布置在汽机房高位，水箱顶部与大气相联通。
6）塔内DN1600主循环水管道上设置有人孔门。人孔门附近管道底部设置排水井，排水井与地下水箱通过DN100排水管道和长杆手动阀相连接。通过开启手动阀，可以将管道中的水排入地下水箱，并通过充水泵排出系统外。
2.间接空冷系统工艺流程如下：
三、系统水平衡控制
1.水平衡可控设备
1）水平衡控制的目的是为了保证膨胀水箱和地下储水箱的水位处于正常水位。
2）每台机组设置1台地下储水箱，1台膨胀水箱。地下储水箱位于机力塔地下，膨胀水箱布置在汽机房高位。
3）膨胀水箱水位控制优于地下储水箱水位控制。
4）可控阀门：地下水箱补水阀、充水泵出口排水阀、充水泵出口补水阀、膨胀水箱溢流阀。
5）泵：#1充水泵、#2充水泵。
6）参与控制的仪表：膨胀水箱水位、地下储水箱水位、膨胀水箱水温、地下储水箱水温、充水泵出口压力。
2.水平衡控制动作
1）水平衡控制包括：
a.膨胀水箱水位控制
b.地下储水箱水位控制
2）水平衡控制用于以下工况：
a.正常运行工况时的水位控制
b.单元充水过程工况时的水位控制
3）水平衡控制动作的优先顺序如下：
a.充水泵缺水保护 （地下储水箱水位 L<L1）200mm
b.膨胀水箱超控充水（膨胀水箱水位L<L1）200mm
c.充水顺控过程中膨胀水箱补水
d.膨胀水箱正常运行时补水
e.储水箱泄水水位控制
3.膨胀水箱水位控制
1）正常运行工况水位控制
a.膨胀水箱缺水水位(L<L2) 500mm
关闭充水泵出口排水阀，打开充水泵出口阀，启动充水泵，等待膨胀水箱补水至正常水位L3
b.膨胀水箱到达正常水位 (L>L3) 700mm
关闭充水泵
c.膨胀水箱溢流水位高水位（L>L5）1500mm
打开膨胀水箱溢流阀
d.膨胀水箱溢流水位低水位(L<L4) 1200mm
关闭膨胀水箱溢流阀
2）单元充水过程工况水位控制
a.单元充水程序，检测到膨胀水箱水位低于L6 4300mm
关闭充水泵出口排水阀，打开充水泵出口阀，启动充水泵
等待膨胀水箱补水至充水水位（L>L6）
b.单元充水程序，单元充水过程中,膨胀水箱缺水水位（L<L2）500mm
启动充水泵，直到膨胀水箱达到正常水位（L>L3）700mm
3）超控保护工况水位控制
保护工况下，水位控制无论在自动模式还是手动模式下，均起作用。
a.膨胀水箱低低水位（L<L1）200mm
超控启动充水泵
b.膨胀水箱高水位（L>L7）4400mm
超控关闭充水泵
4.地下储水箱水位控制
1）正常运行工况水位控制
a.地下储水箱泄水水位
启动充水泵，关闭充水泵出口补水阀，打开充水泵出口排放阀，直到地下水箱达到正常水位。关闭充水泵，关闭充水泵出口排放阀，打开充水泵出口补水阀。
b.地下储水箱缺水水位
打开地下水箱补水阀，直到地下储水箱到达正常水位，关闭地下水箱补水阀。
2）超控保护工况水位控制
保护工况下，水位控制无论在自动模式还是手动模式下，均起作用。
a.地下储水箱低低水位(L<L1)200mm，充水泵缺水保护，超控关闭充水泵。
b.地下储水箱高水位(L>L8)3000mm，地下水箱过量水保护，超控启动充水泵1和充水泵2，关闭充水泵出口阀，打开充水泵出口排放阀，直到地下水箱达到L<L8。
四、调试过程中发现问题及解决方法
1.主机停机时，间冷#3单元泄水过程中，热水进水阀关到位后故障且自动打开，此时泄水顺控继续打开冷、热水泄水阀，膨胀水箱水位急剧下降，地下水箱水位急剧上升。膨胀水箱自动补水与地下储水箱自动泄水两个水平衡同时动作，导致充水泵启动，充水泵出口补水阀与充水泵出口排水阀同时打开。检查热控逻辑发现优先级有问题。将膨胀水箱补水优先做好后，膨胀水箱补水时地下储水箱泄水信号不起作用，问题解决。
2.膨胀水箱低于500mm，未自动启充水泵补水。发现地下储水箱在正常水位上下波动，每波动下降低于该值时对泵有停止信号。在地下水箱泄水工况时，泄水至正常水位时会停泵，该信号影响到了膨胀水箱补水。检查热控逻辑发现优先级有问题。将膨胀水箱补水优先做好后，膨胀水箱补水时该停泵信号不起作用，问题解决。
3.考虑到类似优先级的先后动作问题，需要将所有冲突环节进行分析。
1) 设备具体位置如下图所示：
2）由图示可以看出,冲突部分可分为两类:
第一类
冲突1:地下水箱水位控制与膨胀水箱水位控制
冲突2:充水顺控与膨胀水箱水位控制
冲突3:充水顺控与地下水箱水位控制
第二类
冲突1:充水泵出口补水阀控制与充水泵出口排水阀控制
冲突2:充水泵启动与充水泵停止
冲突3:充水顺控与膨胀水箱溢流阀控制
3）为了避免以上分析的冲突问题，需要对设备控制作出相应的优先级排序，进而使水平衡系统更加稳定可靠。
充水泵优先级排序
地下水箱＜200mm，充水泵缺水保护，停充水泵，关充水泵出口排水阀。
膨胀水箱＜200mm，超控保护，启充水泵，关充水泵出口排水阀，开充水泵出口补水阀。膨胀水箱＞4400mm，超控保护，停充水泵。
充水顺控：膨胀水箱＜4300mm启充水泵，关充水泵出口排水阀，开充水泵出口补水阀。膨胀水箱＞4300mm停充水泵。
膨胀水箱＜500mm，启充水泵，关充水泵出口排水阀，开充水泵出口补水阀。膨胀水箱＞700mm停充水泵。
地下储水箱：达到泄水水位，启充水泵，开充水泵出口排水阀，关充水泵出口补水阀。达到正常水位，停充水泵。地下水箱＞3000mm, 启充水泵，开充水泵出口排水阀，关充水泵出口补水阀。
以上5种工况，1和2为水平衡保护工况，优先级与排序一致。3、4、5为水平衡自动工况，优先级与排序一致。
充水泵出口补水阀优先级排序
膨胀水箱＜200mm，开门。
充水顺控:膨胀水箱＜4300mm,开门。
膨胀水箱＜500mm,开门。
地下水箱水位：＞泄水水位，关门。＜泄水水位，开门。＞3000mm，关门。
以上4种工况，优先级与排序一致。
充水泵出口排水阀优先级排序
地下水箱＜200mm，充水泵缺水保护。关门。
膨胀水箱＜200mm，关门。
膨胀水箱＜500mm，关门。
地下储水箱水位：＞泄水水位，开门。＞3000mm，开门。
以上4种工况，优先级与排序一致。
地下储水箱补水阀优先级排序
地下储水箱＜缺水水位，开门。地下储水箱＞正常水位，关门。
膨胀水箱溢流阀优先级排序
膨胀水箱＞1500mm，开门（充水顺控时门不许开）。膨胀水箱＜1200mm，关门。
五、结论
间接空冷系统水平衡控制要达到稳定可靠，首先要对所有工况进行分析，将所有冲突情况通过逻辑控制进行避免。同时运行人员要监视好参数以及操作规范。此水平衡控制使系统更加的自动化、智能化，使用更方便。对于类似的间冷系统可以通用。
参考文献
[1]火力发电建设工程机组调试技术规范.国家能源局,2013.
[2]火力发电建设工程启动试运及验收规程.国家能源局,2013.
[3]汽轮机启动调试导则.国家发展和改革委员会,2004.
论文作者:马奔
论文发表刊物:《电力设备》2019年第11期
论文发表时间:2019/10/18
标签：水箱论文; 水泵论文; 水位论文; 地下论文; 工况论文; 补水论文; 优先级论文; 《电力设备》2019年第11期论文;