白東海，孫昌雯，張光煒

（山西電力科學(xué)研究院，山西 太原 030001）

0 引言

輔機(jī)間接空冷系統(tǒng)主要包括空冷散熱器系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、充水/排水系統(tǒng)、補(bǔ)給水系統(tǒng)、噴霧冷卻系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、充氮保護(hù)系統(tǒng)和緊急排水系統(tǒng)。輔機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻進(jìn)水管路中的熱水經(jīng)各個(gè)冷卻扇段的分支管通過(guò)進(jìn)口聯(lián)箱，進(jìn)入各個(gè)冷卻扇段的翅片管束，通過(guò)大型軸流風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫冷卻空氣掠過(guò)翅片管束，從而將翅片管束內(nèi)的熱水冷卻，而冷卻后的水通過(guò)各個(gè)冷卻扇段的出口聯(lián)箱經(jīng)分支管匯集至輔機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻出水管路，由循環(huán)水泵再循環(huán)回各個(gè)用戶(hù)，經(jīng)用戶(hù)后熱水再次進(jìn)入各個(gè)冷卻扇段，如此循環(huán)往復(fù)。

1 輔機(jī)間接空冷控制系統(tǒng)功能組成

為了實(shí)現(xiàn)輔機(jī)冷卻系統(tǒng)的控制和安全運(yùn)行，設(shè)置獨(dú)立的功能組（包括輔機(jī)冷卻系統(tǒng)首次充水、充氮、輔機(jī)冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)、輔機(jī)冷卻系統(tǒng)停止），各子組分別為充水/排水子組、百葉窗和風(fēng)機(jī)子組、旁路閥子組、膨脹水箱子組、地下儲(chǔ)水箱子組、噴霧冷卻子組、緊急泄水閥子組、沖氮進(jìn)口電磁閥子組。其中，百葉窗和風(fēng)機(jī)步序控制、冷卻塔冷卻水出水溫度調(diào)節(jié)、防凍保護(hù)控制包含在百葉窗和風(fēng)機(jī)子組中，圖1為輔機(jī)間接空冷系統(tǒng)功能組組成框圖。

圖1 輔機(jī)間接空冷系統(tǒng)功能組組成框圖

2 輔機(jī)間接空冷系統(tǒng)功能組控制方案研究

輔機(jī)間接空冷系統(tǒng)功能組包括充水/排水子組控制、百葉窗和風(fēng)機(jī)子組控制等，其中防凍保護(hù)控制包含在百葉窗和風(fēng)機(jī)子組中。

2.1 充水/排水子組控制

充水/排水子組的目的是根據(jù)輔機(jī)冷卻系統(tǒng)運(yùn)行的需要，對(duì)各個(gè)冷卻扇段進(jìn)行相應(yīng)的充水和排水。每個(gè)冷卻扇段整合相關(guān)的冷卻三角元件及其對(duì)應(yīng)的進(jìn)水管、出水管和泄水管，它們并行布置并且獨(dú)立工作，因此，有4個(gè)同樣的充水/排水子組控制冷卻扇段的充水/排水。程序按控制邏輯關(guān)閉傳送泵排水側(cè)電動(dòng)閥和溢水閥且打開(kāi)傳送泵充水側(cè)電動(dòng)閥，啟動(dòng)1臺(tái)運(yùn)行傳送泵，關(guān)閉冷卻扇段泄水閥和冷卻扇段進(jìn)出水連通閥，點(diǎn)動(dòng)控制打開(kāi)冷卻扇段進(jìn)水閥和冷卻扇段出水閥，且全部打開(kāi)冷卻扇段沖氮進(jìn)口閥。在等待冷卻扇段充水約8 min后，如果冷卻扇段排氣管道液位開(kāi)關(guān)閉合，且膨脹水箱為正常水位停止1臺(tái)運(yùn)行傳送泵，關(guān)閉傳送泵充水側(cè)電動(dòng)閥和冷卻扇段沖氮進(jìn)口閥。

2.2 百葉窗和風(fēng)機(jī)子組控制

百葉窗和風(fēng)機(jī)子組控制的目的是控制冷卻塔冷卻水出水溫度運(yùn)行在安全、合理、經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)。輔機(jī)冷卻系統(tǒng)的冷卻扇段的百葉窗和風(fēng)機(jī)按表1順序投入。

表1 百葉窗和風(fēng)機(jī)步序表

在環(huán)境溫度小于2℃時(shí)，輔機(jī)間接空冷系統(tǒng)認(rèn)為進(jìn)入冬季運(yùn)行工況，百葉窗和風(fēng)機(jī)步序根據(jù)冷卻塔出水溫度由1→2→4→5→6→7上切，在進(jìn)入第2步序自動(dòng)投入百葉窗控制，百葉窗開(kāi)度大于97%且冷卻塔冷卻水出水溫度測(cè)量值與設(shè)定值的偏差大于1℃時(shí)進(jìn)入下一步序，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)自動(dòng)投入風(fēng)機(jī)控制。在環(huán)境溫度大于5℃時(shí)，系統(tǒng)認(rèn)為進(jìn)入夏季運(yùn)行工況，百葉窗和風(fēng)機(jī)步序根據(jù)冷卻塔出水溫度由3→4→5→6→7上切。夏季工況下百葉窗不參與調(diào)節(jié)，直接開(kāi)到100%，按步序啟動(dòng)風(fēng)機(jī)自動(dòng)投入自動(dòng)。

冷卻塔冷卻水出水溫度調(diào)節(jié)通過(guò)對(duì)出水溫度測(cè)量值與設(shè)定值之間的偏差進(jìn)行比例積分微分PID（Proportion Integration Differentiation） 運(yùn)算，結(jié)合百葉窗和風(fēng)機(jī)步序表，其PID控制器輸出連續(xù)對(duì)各個(gè)冷卻扇段的百葉窗開(kāi)度和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)控制，使冷卻空氣的流量與運(yùn)行工況（不同機(jī)組負(fù)荷及環(huán)境條件）相協(xié)調(diào)，最終控制出水溫度運(yùn)行在安全、合理、經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)。

2.3 防凍保護(hù)控制

空冷機(jī)組因散熱器凍結(jié)造成的設(shè)備損壞和停機(jī)事故每年給發(fā)電企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因而空冷機(jī)組散熱器的凍結(jié)問(wèn)題已成為影響空冷機(jī)組安全運(yùn)行最主要的問(wèn)題之一[1]。防凍保護(hù)控制的目的就是為了防止冷卻塔在冬季運(yùn)行工況下因發(fā)生過(guò)冷而導(dǎo)致翅片管凍結(jié)，避免因凍結(jié)造成的散熱器損壞。在環(huán)境溫度小于2℃時(shí)，冷卻塔的防凍保護(hù)分為單個(gè)冷卻扇段防凍保護(hù)和整塔防凍保護(hù)兩部分。

使用壓片法對(duì)原淀粉和 OSA淀粉顆粒的結(jié)構(gòu)進(jìn)行鑒定。將樣品與光譜純的溴化鉀（KBr）按照質(zhì)量比為100：1混合，將混合物于瑪瑙研缽中充分混合后用壓片機(jī)壓成薄片，用FTIR光譜儀進(jìn)行光譜掃描，掃描范圍4000～500 cm-1分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)32次。

2.3.1 單個(gè)冷卻扇段防凍保護(hù)

當(dāng)冷卻扇段冷卻水出水溫度小于28℃時(shí)，在控制室分散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System） 監(jiān)控屏幕上提示“冷卻扇段過(guò)冷報(bào)警”；當(dāng)冷卻扇段冷卻水出水溫度小于26℃時(shí)，觸發(fā)冷卻扇段防凍保護(hù)動(dòng)作風(fēng)機(jī)控制條件，置冷卻扇段風(fēng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速并停止；當(dāng)冷卻扇段冷卻水出水溫度小于24℃時(shí)，觸發(fā)冷卻扇段防凍保護(hù)動(dòng)作百葉窗控制條件，關(guān)閉冷卻扇段百葉窗1號(hào)—8號(hào)；當(dāng)冷卻扇段冷卻水出水溫度小于20℃且延時(shí)3 min，觸發(fā)冷卻扇段防凍保護(hù)動(dòng)作排水觸發(fā)條件，進(jìn)入“冷卻扇段排水”；當(dāng)冷卻扇段冷卻水出水溫度大于30℃時(shí)，延時(shí)5 min，解除冷卻扇段防凍保護(hù)動(dòng)作，該冷卻扇段的百葉窗和風(fēng)機(jī)返回系統(tǒng)正常控制狀態(tài)。

2.3.2 整塔防凍保護(hù)

在環(huán)境溫度小于2℃，當(dāng)冷卻塔冷卻水出水溫度小于15℃且延時(shí)3 min，控制室DCS監(jiān)控屏幕上提示“冷卻塔冷卻水出水溫度低故障，進(jìn)入整體防凍”，進(jìn)行聲、光報(bào)警。整塔進(jìn)行緊急疏水，是決定某個(gè)冷卻扇段排水還是各冷卻扇段均排水應(yīng)由操作人員立即決定并謹(jǐn)慎處理。這是輔機(jī)干冷塔整塔防凍保護(hù)。

3 輔機(jī)間接空冷系統(tǒng)調(diào)試問(wèn)題及分析

1號(hào)機(jī)組在2012年4月上旬投入生產(chǎn)，對(duì)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行了改進(jìn)。

在理想狀況下按照充水/排水程序充水或許可實(shí)現(xiàn)，實(shí)際無(wú)法完成充水過(guò)程。首先，液位開(kāi)關(guān)無(wú)法正確反映液位，在充水過(guò)程中液面波動(dòng)會(huì)使開(kāi)關(guān)誤發(fā)，實(shí)際未到液位開(kāi)關(guān)定值，進(jìn)水閥和出水閥就已經(jīng)全開(kāi)，液面上氮?dú)膺€未全部由沖氮進(jìn)口閥返回地下膨脹水箱而導(dǎo)致充水失敗。其次，充水過(guò)程中進(jìn)出水閥開(kāi)門(mén)過(guò)快會(huì)使冷卻水進(jìn)口壓力下降太快，導(dǎo)致循環(huán)水泵出口失壓。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，控制程序修改如下：進(jìn)出水閥開(kāi)度大于20%中停等待扇段充水，在液位開(kāi)關(guān)穩(wěn)定60 s后繼續(xù)開(kāi)進(jìn)出水閥（進(jìn)出水閥開(kāi)度大于30%只需等待5 s即可），在此過(guò)程中壓力突降20 kPa以上時(shí)中停進(jìn)出水閥2 s，穩(wěn)定后繼續(xù)開(kāi)閥。修改后控制充水成功。

防凍控制措施原方案只是以環(huán)境溫度簡(jiǎn)單劃分冬夏兩季，在本工程所處地區(qū)春秋兩季溫差大，白天超過(guò)20℃，晚上在2℃附近，帶低負(fù)荷時(shí)冷卻水出水溫度低于防凍保護(hù)值時(shí)就會(huì)觸發(fā)單體防凍保護(hù)導(dǎo)致整個(gè)扇段泄水。這種工況下沒(méi)必要觸發(fā)防凍保護(hù)，所以，在原方案基礎(chǔ)上多設(shè)條件，根據(jù)全天最高溫度調(diào)低扇段泄水的防凍保護(hù)值，如果全天最低溫度過(guò)低恢復(fù)原有防凍保護(hù)值，避免了不必要的泄水動(dòng)作。

在冬季，冷卻塔除采取上述防凍控制措施外，還要注意以下事項(xiàng)。

a）在冬季要投入保護(hù)運(yùn)行模式，并且與冬季運(yùn)行模式共同運(yùn)行。

b）進(jìn)入冬季前要對(duì)各種保護(hù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確保各閥門(mén)、百葉窗動(dòng)作可靠正確[2]。

c）確保2臺(tái)循環(huán)水泵正常運(yùn)行，防止循環(huán)水流速過(guò)低而在散熱器內(nèi)結(jié)冰。

d）確保2臺(tái)傳送泵正常運(yùn)行，防止扇段充水失敗。

e）當(dāng)扇區(qū)發(fā)生泄漏時(shí)，需及時(shí)將該扇區(qū)退出運(yùn)行，防止外部結(jié)冰凍壞散熱器。

f）避免在環(huán)境溫度較低和夜間對(duì)扇區(qū)進(jìn)行充水和泄水操作，以免扇區(qū)結(jié)凍。

本工程冷卻塔冷卻水出水溫度調(diào)節(jié)為一個(gè)單回路控制系統(tǒng)。百葉窗自動(dòng)控制原方案是由冷卻水出水溫度測(cè)量值與設(shè)定值之間的偏差進(jìn)行PID運(yùn)算，其PID控制器輸出對(duì)百葉窗連續(xù)控制。這樣設(shè)計(jì)實(shí)際運(yùn)行效果不好。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，百葉窗在環(huán)境溫度小于-20℃，且開(kāi)度小于30%的情況下對(duì)出水溫度才具有良好的調(diào)節(jié)功能。百葉窗設(shè)計(jì)為點(diǎn)動(dòng)控制，取百葉窗位置反饋?zhàn)鳛樵摪偃~窗開(kāi)度的測(cè)量值，這樣的設(shè)計(jì)無(wú)法滿(mǎn)足溫度連續(xù)調(diào)節(jié)。所以新方案完全放棄原設(shè)計(jì)，新方案根據(jù)冷卻水出水溫度運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)值設(shè)定不同的百葉窗開(kāi)度。這樣做避免了百葉窗頻繁開(kāi)關(guān)導(dǎo)致步序上切啟動(dòng)風(fēng)機(jī)，同時(shí)也滿(mǎn)足運(yùn)行要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

輔機(jī)冷卻系統(tǒng)采用帶機(jī)力通風(fēng)的冷卻塔進(jìn)行冷卻，這是國(guó)內(nèi)利用國(guó)外間接空冷技術(shù)在國(guó)內(nèi)300MW間接空冷機(jī)組輔機(jī)冷卻系統(tǒng)的首次應(yīng)用，所以該系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)比較少，在系統(tǒng)的控制方法和安全過(guò)冬等系統(tǒng)運(yùn)行方面還需積累經(jīng)驗(yàn)并做相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)整。該電廠輔機(jī)干冷塔充/排水控制和百葉窗、風(fēng)機(jī)的控制方式的調(diào)整，及進(jìn)入冬季前所采取的防凍保護(hù)措施是可行的，為同類(lèi)機(jī)組輔機(jī)冷卻系統(tǒng)的調(diào)試及運(yùn)行積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］ 李春山.600 MW機(jī)組間接空冷系統(tǒng)冬季防凍控制研究［J］.電力安全技術(shù)，2010（6）：53-54.

［2］ 梁振明，白志剛.600 MW表凝式間接空冷系統(tǒng)冬季運(yùn)行方式探討［J］.山西電力，2010（1）：55-56.