李 波,楊 輝

（通遼第二發(fā)電有限責(zé)任公司,內(nèi)蒙古 通遼 028011）

1 設(shè)備及系統(tǒng)概況

1.1 設(shè)備概況

通遼電廠3期工程5號機組汽輪機為哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的亞臨界參數(shù)、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、直接空冷凝汽式600 MW汽輪機組,型號為NZK600-16.7/538/538-2?？绽渖崞饔晒枮I空調(diào)股份有限公司生產(chǎn),散熱器為雙排管,64個冷卻單元,總散熱面積為1 653 379 m2,設(shè)計迎面風(fēng)速為2.2 m/s,設(shè)計散熱系數(shù)為31W/（m2?K）?？绽滹L(fēng)機為保定惠陽航空螺旋槳制造廠生產(chǎn)的軸流冷卻風(fēng)機,型號為GTF91D8-C1132,風(fēng)機直徑為9.144m,每臺風(fēng)機有8個葉片,靜壓為116 Pa。

1.2 空冷系統(tǒng)簡介

從汽輪機低壓缸排出的乏汽,經(jīng)由2根DN6000排汽管引出主廠房外,垂直上升到37.5 m后向兩側(cè)引出8根DN 3000蒸汽分配管將乏汽引入空冷凝汽器頂部的配汽聯(lián)箱。每組配汽聯(lián)箱與8個冷卻單元連接,每個冷卻單元由8塊冷卻翅片管束和1臺直徑為9.14 m的軸流風(fēng)機組成。當乏汽通過聯(lián)箱流經(jīng)空冷凝汽器的翅片管束時,大量的冷空氣被軸流風(fēng)機吸入通過翅片管外部進行表面換熱,將乏汽的熱量帶走,從而使排汽凝結(jié)為水。凝結(jié)水由凝結(jié)水管收集后排至凝結(jié)水箱,由凝結(jié)水泵升壓,送至汽輪機熱力系統(tǒng)。汽輪機排汽中70%～80%的乏汽在順流凝汽器中被冷卻形成冷凝水,剩余蒸汽隨后在逆流凝汽器中被冷凝。

2 空冷系統(tǒng)存在的問題

a.空冷系統(tǒng)冬季防凍性能較差,防凍措施單一。空冷機組在冬季運行的防凍問題至關(guān)重要,在機組運行期間暴露出各列、同一散熱片各管束之間蒸汽分配不均,導(dǎo)致氣溫過低時部分管束過冷,內(nèi)排管溫度低于外排管10～30℃,管束凍結(jié)較普遍,造成膨脹不均,局部散熱片變形?？绽湎到y(tǒng)凍結(jié)后,完全由運行人員手動進行回暖操作,空冷系統(tǒng)防凍調(diào)整工作量大,運行人員稍有疏忽,就可能造成嚴重后果。

b.空冷防凍保護及自動調(diào)節(jié)邏輯不完善,空冷自動不能正常投入。主要原因是原設(shè)計逆流單元防凍保護動作時,順流風(fēng)機轉(zhuǎn)速保持直至逆流單元防凍保護解除,此過程中造成順流單元過冷甚至凍結(jié)。順流單元防凍保護邏輯也存在同一問題,且順流單元防凍保護溫度測點取自母管,無法監(jiān)測各單元實際狀況,不能及時將機組背壓及凝結(jié)水過冷度調(diào)至最佳狀態(tài)。投產(chǎn)后,特別是冬季空冷自動一直不能正常投入運行。

3 空冷系統(tǒng)控制邏輯優(yōu)化

為實現(xiàn)空冷系統(tǒng)的自動投入,保證空冷系統(tǒng)冬季運行安全,盡可能降低背壓,提高機組運行經(jīng)濟性,重點解決以下問題。

3.1 對真空嚴密性不合格進行治理

圖1 單臺風(fēng)機防凍保護示意圖（以10列6號風(fēng)機為例）

空冷系統(tǒng)真空嚴密性試驗結(jié)果為520 Pa/min,未達到設(shè)計標準。空冷設(shè)備探測器是空冷系統(tǒng)查找泄漏的主要設(shè)備,對空氣外漏產(chǎn)生紊流現(xiàn)象較為敏感,為此在4、5列加裝抽真空門,在抽真空母管上加裝壓縮空氣充氣門,使1、2、3、6、7、8列具備打風(fēng)壓條件。2009年1月利用機組停機備用對空冷島1、2、3、6、7、8列分別打風(fēng)壓至0.035 MPa進行正壓查漏。另外,在機組停機、室內(nèi)設(shè)備噪音較小時,空冷系統(tǒng)背壓保持在機組運行狀態(tài),用查漏儀進行檢測查漏。通過對真空系統(tǒng)的查漏治理,真空嚴密性試驗結(jié)果達到120 Pa/min,為空冷系統(tǒng)自動控制運行奠定了基礎(chǔ)。

3.2 空冷系統(tǒng)控制邏輯優(yōu)化

為保證空冷系統(tǒng)冬季安全運行,增加了防凍保護報警畫面及聲光報警,畫面中包括：順流、逆流及單臺風(fēng)機的防凍保護報警及防凍保護動作時間;防凍保護動作后顯示紅色,保護動作時間超過15 min后顯示紅色,同時在汽輪機報警光字牌一覽內(nèi)顯示“防凍保護動作超時”并發(fā)出聲音報警,提示運行人員根據(jù)實際情況人為干預(yù)風(fēng)機運行方式,避免發(fā)生空冷系統(tǒng)凍結(jié)事故。另外,增加“空冷危險”聲光報警,在環(huán)境溫度低于-15℃且負荷低于350 MW時啟動。

機組冬季啟動過程中,空冷系統(tǒng)各溫度測點在機組停運時表面結(jié)冰,不能正確顯示真實值。防凍保護處于動作狀態(tài),所有風(fēng)機不能正常啟動。為此,增加防凍保護投切按鈕,以便在機組啟動及處于特殊運行方式時可以人工切除

正常運行過程中,各單元凝結(jié)水溫度偏差較大,整列防凍邏輯不能滿足防凍的需要,對此,增加單臺順流風(fēng)機防凍保護邏輯：當某順流單元凝結(jié)水溫度低于25℃時,順流風(fēng)機“防凍保護”動作報警提示,同時順流風(fēng)機轉(zhuǎn)速以一定速率降低（轉(zhuǎn)速最低為22.5 r/min）,若15 min后順流單元凝結(jié)水溫度不能恢復(fù),報警“×列×單元凝結(jié)水溫度低”,提示運行人員是否需要停止風(fēng)機運行（人為干預(yù)）。當順流單元凝結(jié)水溫度大于35℃時,順流風(fēng)機報警解除,防凍保護結(jié)束,自動啟動恢復(fù)正常壓力控制?？刂七壿嬕妶D1。

空冷島防凍保護原設(shè)計分為兩大部分,當順流風(fēng)機防凍保護觸發(fā)時該列順流風(fēng)機以一定速率降至最低轉(zhuǎn)速,該列逆流風(fēng)機保持恒定轉(zhuǎn)速;當逆流風(fēng)機防凍保護觸發(fā)時該列逆流風(fēng)機以一定速率降至最低轉(zhuǎn)速,該列順流風(fēng)機保持恒定轉(zhuǎn)速。但在實際運行中,逆流風(fēng)機防凍保護動作后,逆流風(fēng)機降至最低轉(zhuǎn)速仍不能使防凍動作條件解除（抽真空溫度不能上升至防凍保護解除條件）,需要降低順流風(fēng)機轉(zhuǎn)速才能實現(xiàn)防凍功能。為此,增加逆流風(fēng)機防凍保護動作后3min不能恢復(fù)則順流風(fēng)機防凍保護動作邏輯。

為避免運行人員操作的滯后性,提高機組安全性、經(jīng)濟性,設(shè)計了環(huán)境溫度、機組負荷及背壓關(guān)系曲線,背壓控制由原來運行人員設(shè)定單回路控制調(diào)節(jié)改為由環(huán)境溫度、機組負荷及背壓關(guān)系曲線進行自動控制（見表1）。

4 優(yōu)化效果

a.完善了空冷自動與保護功能,通過邏輯優(yōu)化,使機組順、逆流防凍保護正常投入,有效消除了機組冬季空冷結(jié)凍隱患。特別是環(huán)境溫度低于-15℃時,未發(fā)生空冷散熱片局部凍結(jié)與變形,空冷系統(tǒng)根據(jù)抽口溫度和凝結(jié)水溫度自動實現(xiàn)防凍調(diào)整,最大程度保證了空冷系統(tǒng)防凍安全。

表1 環(huán)境溫度、機組負荷及背壓關(guān)系kPa

b.確定了機組負荷、環(huán)境溫度、背壓之間的對應(yīng)關(guān)系,使機組能夠根據(jù)機組負荷與當前環(huán)境溫度情況自動調(diào)節(jié)經(jīng)濟背壓運行。在環(huán)境溫度低于-10℃時能夠保持背壓低于設(shè)計值4 kPa長期運行,保證了機組運行最大經(jīng)濟效果。

c.實現(xiàn)空冷自動控制系統(tǒng)能夠全過程投入。機組啟停過程中,空冷各列風(fēng)機逐級實現(xiàn)步序控制,有效降低啟停機過程中結(jié)凍危險,降低運行人員的操作強度。

d.機組供電煤耗有較大幅度下降,2008年冬季累計完成供電煤耗370 g/kW?h,2009年冬季累計完成供電煤耗360 g/kW?h,平均煤耗下降約10 g/kW?h。

通遼電廠5號機是首臺600 MW國產(chǎn)化的空冷示范項目工程,雖然投產(chǎn)后運行較為穩(wěn)定,但在空冷自動控制、防凍保護等方面存在不少問題。通過對空冷系統(tǒng)的優(yōu)化,完善了空冷系統(tǒng)自動控制邏輯,在國產(chǎn)空冷機組自動控制方面積累了寶貴的經(jīng)驗。