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发电厂空冷系统及其控制

发布时间：2011/4/16 阅读次数：3237 字体大小: 【小】【中】【大】

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3 直接空冷系统

电厂直接空冷系统是汽机的排汽直接用空气冷却，汽机排出的饱和蒸汽经排汽管道排至安置在室外的空冷凝汽器中，冷凝后的凝结水，经凝结水泵升压后送至汽机回热系统，最后送至锅炉。电厂直接空冷系统主要包括以下系统：空冷凝汽器（ACC，Air cooled condenser）、空气供给系统、汽轮机排汽管道系统、抽真空系统、空冷凝汽器清洗系统、空冷凝汽器平台及土建支撑。

蒸汽从汽轮机出来，经过蒸汽管道流向空冷凝汽器，由蒸汽分配管道向空冷冷凝器分配蒸汽。目前直接空冷凝汽器大多采用矩形翅片椭园管芯管的双排、三排管和大口径蛇形翅片的单排管。空冷凝汽器由顺流管束和逆流管束两部分组成。顺流管束是冷凝蒸汽的主要部分，可冷凝75%～80%的蒸汽，在顺流管束中，蒸汽和凝结水是同方向移动的。设置逆流管束主要是为了能够比较顺畅地将系统内的空气和不凝结气体排出，避免运行中在空冷凝汽器内的某些部位形成死区、冬季形成冻结的情况，在逆流管束中，气体和凝结水是反方向移动的。

冷凝所需要的冷空气由轴流冷却风机从大气中吸入，并吹向换热器翅片。风机采用变频控制，系统可通过控制启停风机台数和对风机转速进行调整来控制进风量，能灵活的适应机组变工况运行，并且起到很好的防冻作用。

抽真空系统由3X100%水环真空泵组成。泵连接逆流管束的的顶部和主排汽管道。在启动的时候，不凝气体在抽真空系统中被压缩，并排到大气中。在部分排汽支管道上设置蒸汽隔离阀（启动排不设蒸汽隔离阀），当冬季汽轮机低负荷运行或启动时，切断某几个散热端的阀门，将热量集中在剩余的散热端中，增加热负荷达到防冻目的。为防止灰尘附着凝汽器翅片影响系统散热效果，设立冲洗系统，冲洗系统由冲洗水泵以及管道阀门组成。

为减少系统容积，大型机组的空冷凝汽器一般布置在紧靠汽机房A列柱外的平台上。为适应机组变工况运行和维护，空冷凝汽器被分为几组，每组由相同冷却单元组成，每个冷却单元由“人”型的冷却器排架构成，每个冷却单元下面设一台轴流风机。

直接空冷系统为一次冷却，直接空冷系统的主要优点有：不需中间换热介质，换热温差大，冷凝效果好；冬季防冻措施比较灵活可靠；占地少；节省投资。不足之处是：汽轮机背压变幅大；真空系统庞大；风机群噪声大；厂用电高。

3.1直接空冷控制系统

本文以2X300MW空冷机组为例，介绍直接空冷系统的控制。

1）主要监控测点：

排汽压力、环境温度、大气压力、风速风向、凝结水温度、抽气温度、抽气压力、排汽管道凝结水收集装置液位、阀门位置显示和控制、空冷风机变频控制、抽真空系统、ACC清洗系统

2）主要监控内容：

控制系统通过控制启停风机台数和改变风机转速来改变通过冷凝器换热片的空气流量，从而控制ACC性能。

三个压力传感器测量排汽管道压力。在正常运行时，排汽压力是主控制变量。控制系统通过排汽压力控制变频风机，当排汽压力改变时，风机转速也改变，以确保提前设定的运行工况。

ACC的压力控制器和抽气温度控制器/凝结水温度控制器联合工作。如果压力是主控变量，温度控制器最小选择器被启动。一旦实际测得的温度降到设定值以下，这一排的温度控制器会覆盖压力控制器的信号，转为温度控制。其他排只要是凝结水/抽气温度还没有到达设定值之下，仍然是压力控制。每个覆盖行为都会显示在人机界面上。

当排汽压力是主控制变量时，只要其在设定值范围内，控制系统正常运行。为了避免单个单元凝结水过冷，控制变量排汽压力能自动被凝结水温度/抽气温度取代。在温度控制模式下，依据抽气温度和凝结水管道的凝结水温度来调节风机转速。

检测环境温度可以保护ACC不被冻结。在更差的工况，风机全部关闭，然后关闭个别的蒸汽隔离阀以减少换热面积。

为了加强系统监控，在冬季寒冷期，系统运行必须为自动控制。在冬季运行中如出现异常，控制系统及时发出指令，调整运行，同时发出警报，提请运行人员注意。

3）风机变频控制

每台300MW机组共30台变频控制柜，负责控制空冷机组30台风机的启停和转速调节。其中控制逆流管束单元风机变频柜6台，控制顺流管束单元风机变频柜24台。

该控制装置具有调节风机转速的功能，并具有自动、手动两种控制方式。当在手动工作状态时，可以通过空冷平台的就地按钮对风机手动启停。也可以通过控制柜上变频器操作面板对风机的运行进行控制以及变频器参数的设定。当在自动工作状态时，变频器投入运行，在集中控制室可以自动控制风机的最佳运行状态。由集中控制室输出频率控制信号对风机的转速进行控制，变频控制柜反馈电流和频率信号送入集中控制室。

3.2直接空冷系统运行

在每种运行模式（手动/自动，夏季，冬季，压力控制，温度控制）下，ACC都有运行级别：启动准备、启动运行、正常运行、低负荷运行、关闭运行、非正常运行、紧急运行。

在“手动”模式下，整个系统完全手动运行，这种模式仅在调试和测试时使用，更经济的运行方式是自动运行。

1）启动准备

ACC启动前提：管道伴热运行（仅在冬季）、汽轮机密封系统已运行、补水系统在运行、汽轮机旁路系统准备运行、汽轮机真空破坏阀关闭、抽气泵启动、主凝汽器系统启动

2） ACC的启动

（1）夏季启动

夏季启动模式是环境温度高于+2℃。在夏季启动时，要打开所有的蒸汽隔离阀。ACC的启动在汽轮机旁路运行方式下实现。

启动汽轮机旁路操作至25%流量。慢慢地增加汽轮机排汽流量直到残留气体已被抽真空系统从ACC中抽走。检测排汽管道压力，避免压力增加并接近背压报警/跳闸值。依次启动风机，检测所有风机已启动并且没有报警产生。

只要是正常运行工况，则稳定增加蒸汽流量，直到稳定运行。

（2）冬季启动

冬季启动模式是环境温度低于或等于+2℃。在冬季启动，必须关闭蒸汽隔离阀。ACC的启动是在汽轮机旁路运行方式下实现的。

逐渐增加ACC的蒸汽流量，直到ACC中的剩余空气由抽气系统排出为止。检查排汽管道压力以避免压力增加到背压警报/跳闸值。缓慢增大蒸汽容积流量约至13%，并检查相关参数。然后逐渐增加蒸汽流量，接近到16%、32%的容积流量。顺序打开蒸汽隔离阀、依次启动风机，直到稳定运行。

考虑到管束受冻的危险，冬季启动要比夏季更为苛刻。冬季启动应尽可能快地达到最小蒸汽流量。

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