左權(quán)電廠輔機(jī)冷卻水干冷塔系統(tǒng)控制

隨著大型火電機(jī)組在我國的迅速發(fā)展，節(jié)能減排也逐漸成為各新建項目的重要指標(biāo)。尤其是在我國北方多煤少水的地區(qū)，要充分平衡資源,達(dá)到高效利用的目標(biāo)，對火電建設(shè)是一項重要挑戰(zhàn)。輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的干冷法，就是在這樣的條件下提出的。本文就華能左權(quán)電廠的輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的干冷系統(tǒng)控制功能進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1工程概術(shù)

華能左權(quán)煤電有限責(zé)任公司一期2X660MW工程的主廠房輔機(jī)冷卻系統(tǒng)，采用的是帶機(jī)械通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，為單元制，每臺機(jī)組配四段干冷塔、一條輔機(jī)冷卻進(jìn)水管道、一條輔機(jī)冷卻排水管道、兩臺輔機(jī)冷卻水泵、一座高位補(bǔ)給水箱。輔機(jī)冷卻水泵和高位補(bǔ)給水箱布置在主廠房內(nèi)，每臺機(jī)組4個冷卻單元，兩兩“背對背”布置，兩臺干冷塔毗鄰連建。

2輔機(jī)冷卻水干冷塔系統(tǒng)配置

輔機(jī)冷卻水的干冷塔系統(tǒng)（其作用相當(dāng)于以往的開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)），其工藝流程為冷卻水經(jīng)冷卻水泵的作用流經(jīng)各種輔機(jī)軸承和所設(shè)置的冷油器等，將設(shè)備局部冷卻到所需要的參數(shù)條件。冷卻水本身被加熱后，可由總管引出室外，再經(jīng)支管分配到冷卻塔的各段散熱器。在塔的上部設(shè)置提供冷卻空氣的軸流風(fēng)機(jī)，冷卻空氣流經(jīng)散熱器外表面形成強(qiáng)迫對流換熱，散熱器基管內(nèi)被加熱的冷卻水通過基管管壁及翅片與空氣進(jìn)行熱交換，將冷卻水溫度降低。流出散熱器的冷卻水經(jīng)回水管返回到冷卻水系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)運(yùn)行。干冷系統(tǒng)主要控制的設(shè)備如圖1所示（該系統(tǒng)以1號機(jī)組為例）。

圖1中，系統(tǒng)中的4個冷卻單元配備有4臺轉(zhuǎn)速可調(diào)式軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍為33~110rpm。每臺風(fēng)機(jī)配一個減速機(jī)油箱，并有一臺減速機(jī)油泵及一臺電加熱器進(jìn)行輔助。每個冷卻單元分別設(shè)有一個進(jìn)水電動門、一個回水電動門、一個充放電動門、一個冷水疏水閥、一個熱水疏水閥，另外,還有一臺干冷塔儲水箱補(bǔ)水電動門，用于給儲水箱補(bǔ)水。

3系統(tǒng)功能介紹

輔機(jī)冷卻水干冷塔系統(tǒng)按功能分組，可分為充水系統(tǒng)功能組、放水功能組、風(fēng)機(jī)保護(hù)功能組以及冷卻扇段防凍功能組。

3.1充水系統(tǒng)功能組

充水系統(tǒng)包括輔機(jī)冷卻水進(jìn)回水母管充水和冷卻扇段充水，儲水箱能夠保證四個冷卻單元全部充滿水的需求，并有一定的余量，在緊急情況下，干冷塔范圍內(nèi)的排放水能夠全部儲存于地下儲水箱。再次啟動時，能夠快速對冷卻單元進(jìn)行充水，故可以起到節(jié)水和快速啟動兩個目的。下面分別介紹其動作功能。

輔機(jī)冷卻水進(jìn)回水母管充水時，首先關(guān)閉進(jìn)回水母管緊急泄水閥，然后打開進(jìn)水母管蝶閥、回水母管蝶閥、進(jìn)回水母管聯(lián)絡(luò)門，最后打開注水閥門向管路內(nèi)注水。

冷卻扇段充水功能設(shè)有自動充水過程，操作時首先由運(yùn)行人員確認(rèn)充水條件是否滿足，如果充水條件滿足，即可進(jìn)行自動充水程序。自動充水的條件如下(條件必須全部滿足)：

(1) 1號冷卻單元風(fēng)機(jī)停運(yùn)；

(2) 環(huán)境溫度大于4。?；蜉o冷水進(jìn)水溫度大于35。。；

(3) 任一輔機(jī)冷卻水泵運(yùn)行；

(4) 無1號冷卻單元自動切除條件；

(5) 儲水箱水位滿足；

(6) 1號冷卻單元未投入運(yùn)行(1號冷卻塔的冷、熱水疏水閥任一全開或是進(jìn)、回水電動門任一全關(guān)，即認(rèn)為冷卻單元未投入)；

(7) 任一疏水泵投入聯(lián)鎖。

待充水條件滿足后，運(yùn)行人員打開自動充水面板，系統(tǒng)將按如下步驟充水：

第一步，關(guān)閉疏水閥、關(guān)閉百葉窗、關(guān)閉1號冷卻單元進(jìn)回水門，待第一步動作反饋完成后延時3s進(jìn)行第二步；

第二步，啟動疏水泵并開疏水泵出口母管電動門，第二步完成后延時3s，進(jìn)行第三步；

第三步，開啟1號冷卻單元冷熱水疏水門，待冷卻塔排氣管液位正常后，第三步完成延時3s，進(jìn)行第四步；

第四步，關(guān)閉1號冷卻單元冷熱水疏水門，完成后延時3s，進(jìn)行第五步；

第五步，停止輸水泵并關(guān)閉出口電動門，完成后延時3s，進(jìn)行第六步；

第六步，開啟1號冷卻單元進(jìn)回水門，直到1號單元充水完成。

3.2放水功能組

運(yùn)行人員在畫面激活放水程控邏輯后，系統(tǒng)按如下步驟放水(以1號冷卻單元為例)：

第一步，停止所有疏水泵；

第二步，關(guān)閉1號冷卻單元進(jìn)回水電動門；

第三步，開啟疏水總門；

第四步，開啟1號冷卻單元的冷熱水疏水門；

第五步，待儲水箱水位不上漲時，關(guān)閉1號冷卻單元的冷熱水疏水門，放水完成。

3.3冷卻單元風(fēng)機(jī)保護(hù)功能組

為了防止主要設(shè)備損害而設(shè)置的自動保護(hù)功能的邏輯如下(以1號冷卻單元風(fēng)機(jī)為例，其余風(fēng)機(jī)相同)：

1號冷卻單元風(fēng)機(jī)邏輯：

允許啟動應(yīng)全部滿足如下條件：

?1號風(fēng)機(jī)電機(jī)定子繞組溫度正常；

?1號風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承溫度正常；

?1號風(fēng)機(jī)減速箱電動油泵運(yùn)行；

?1號風(fēng)機(jī)減速箱油壓不低；

?1號風(fēng)機(jī)減速箱油溫正常；

?無1號風(fēng)機(jī)就地急停信號。

當(dāng)滿足以下任一條件時，保護(hù)跳閘動作：

?1號風(fēng)機(jī)電機(jī)定子繞組溫度過高(2/6)；

?1號風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承溫度1過高;

?1號風(fēng)機(jī)電機(jī)軸承溫度2過高；

?1號風(fēng)機(jī)就地急停；

?1號風(fēng)機(jī)減速箱油溫過高；

?1號風(fēng)機(jī)減速箱振動過高；

?1號風(fēng)機(jī)減速箱油壓過低；

?1號風(fēng)機(jī)減速箱電動油泵停運(yùn)。

1號風(fēng)機(jī)減速箱電動油泵邏輯：

允許停止條件：1號風(fēng)機(jī)停運(yùn)；自動停止條件：1號風(fēng)機(jī)停運(yùn)延時120s。

干冷塔儲水箱補(bǔ)水電動門的自動開啟條件：

補(bǔ)水電動門投入自動，下面任一條件滿足自動開：

?無冷卻單元投運(yùn)，儲水箱水位<2970mm；

?1組冷卻單元投運(yùn)，

?2組冷卻單元投運(yùn)，

? 3組冷卻單元投運(yùn)，

? 4組冷卻單元投運(yùn)，

自動關(guān)閉條件是補(bǔ)水電動門投入自動，下面任一條件滿足自動關(guān)：

?無冷卻單元投運(yùn)，儲水箱水位〉2900mm；

?1組冷卻單元投運(yùn)，

?2組冷卻單元投運(yùn)，

? 3組冷卻單元投運(yùn)，

? 4組冷卻單元投運(yùn)，

4冷卻扇段防凍

干冷系統(tǒng)在冬季運(yùn)行的主要困難點(diǎn)是散熱器容易發(fā)生凍害，個別情況也會在閥門上發(fā)生，從而直接影響到機(jī)組各種輔機(jī)的正常運(yùn)行，如處理不當(dāng)，甚至可能出現(xiàn)事故停機(jī)的安全隱患。為此，在冬季運(yùn)行時，對于各冷卻單元的回水溫度，應(yīng)滿足以下要求。

4.1環(huán)境溫度-5CWt₁W4C

當(dāng)環(huán)境溫度(")-5°CWt1W4。時，要保持每個冷卻單元回水溫度(t₂)t₂N20。(可調(diào))。每個干冷單元的具體控制措施如下：

首先，當(dāng)冷卻單元回水溫度降低，且t<20。時，順次的調(diào)節(jié)控制如下：

(1) 減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以10Hz的降幅調(diào)節(jié)，直至風(fēng)機(jī)達(dá)到最小轉(zhuǎn)速。

(2) 風(fēng)機(jī)達(dá)到最小轉(zhuǎn)速后停止運(yùn)轉(zhuǎn)；然后關(guān)小百葉窗開度,以40%的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至完全關(guān)閉，如100%、60%、20%。由于在設(shè)計初期，百葉窗設(shè)計成了兩位式開關(guān)機(jī)構(gòu)，后經(jīng)改造，改為0~100%指令對應(yīng)百葉窗0~90。的連續(xù)控制，但無0~100%的反饋信號，因此，在以后需要過一定時間檢查百葉窗就地開度與控制室指令是否準(zhǔn)確對應(yīng)。

⑶若百葉窗關(guān)閉后，冷卻單元回水溫度t₂<15，C,要立即停運(yùn)此冷卻單元，并發(fā)出冷凍報警。

(4)一個操作步驟完成后，需讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行10min，監(jiān)測到冷卻單元回水溫度穩(wěn)定且t₂<20后,，再進(jìn)行下一個操作。

其次，當(dāng)回水溫度升高，且當(dāng)t₂>25。。時，順次的調(diào)節(jié)控制如下：

(1) 開啟百葉窗開度，以25%的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至全開,如25%、50%、75%、100%。

⑵加大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以10Hz的升幅調(diào)節(jié)，直至風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行。

(3) 風(fēng)機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速后，且回水溫度t>30發(fā)出扌艮警，并啟動其他停運(yùn)的冷卻單元。

(4) 一個操作步驟完成后，需讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行10min，當(dāng)監(jiān)測到冷卻單元回水溫度穩(wěn)定，且t>25。后,，再進(jìn)行下一步調(diào)節(jié)。

4.2環(huán)境溫度-15-CWt₁<-5T

當(dāng)環(huán)境溫度-15°CWt1<-5。時，應(yīng)保持每個冷卻單元回水溫度t₂N23。。每個干冷單元的具體控制措施如下：

第一，當(dāng)冷卻單元回水溫度降低，且t<23。時，順次的調(diào)節(jié)控制如下：

(1) 減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以10Hz的降幅調(diào)節(jié)，直至風(fēng)機(jī)達(dá)到最小轉(zhuǎn)速。

(2) 風(fēng)機(jī)達(dá)到最小轉(zhuǎn)速后停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

(3) 小百葉窗開度，以40%的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至完全關(guān)閉，如100%、60%、20%。

(4) 若百葉窗關(guān)閉后，冷卻單元回水溫度t₂<20立即停運(yùn)此冷卻單元，并發(fā)出冷凍報警。

(5) 一個操作步驟完成后，需讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行10min，監(jiān)測到冷卻單元回水溫度穩(wěn)定，且t₂<23。后，再進(jìn)行下一個調(diào)節(jié)步驟。

第二，當(dāng)回水溫度升高，且當(dāng)t>28。時，順次的調(diào)節(jié)控制如下：

⑴開啟百葉窗開度，以25%的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至全開,如25%、50%、75%、100%；加大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以10Hz(可根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)調(diào)整)的升幅調(diào)節(jié)，直至風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行。

(2)風(fēng)機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速后，且回水溫度t>32發(fā)出報警，并啟動其他停運(yùn)的冷卻單元(如有)。一個操作步驟完成后，需讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行10mm,監(jiān)測到冷卻單元回水溫度穩(wěn)定后，且h>23C再進(jìn)行下一個調(diào)節(jié)步驟。

4.3環(huán)境溫度ti<-15°C

環(huán)境溫度ti<-15時，保持每個冷卻單元回水溫度t2N28R每個干冷單元的具體控制措施如下：

首先，當(dāng)冷卻單元回水溫度降低，且t2<28。。時，順次的調(diào)節(jié)控制如下：

(1) 減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以10Hz的降幅調(diào)節(jié)，直至風(fēng)機(jī)達(dá)到最小轉(zhuǎn)速；

(2) 風(fēng)機(jī)達(dá)到最小轉(zhuǎn)速后停止風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；

⑶關(guān)小百葉窗開度，以40%的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至完全關(guān)閉，如100%、60%、20%；

(3) 若百葉窗關(guān)閉后，冷卻單元回水溫度t₂<25笆,立即停運(yùn)此冷卻單元，并發(fā)出冷凍報警；

(4) 一個操作步驟完成后，需讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行10mm，監(jiān)測到冷卻單元回水溫度穩(wěn)定，且t₂<28時，再進(jìn)行下一個調(diào)節(jié)步驟。

其次，當(dāng)回水溫度升高時，且t₂>32°C時，順次的調(diào)節(jié)控制如下：

(1) 開啟百葉窗開度，以25%的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至全開,如25%、50%、75%、100%；

(2) 加大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以10Hz的升幅調(diào)節(jié)，直至風(fēng)機(jī)全速運(yùn)行；

(3) 風(fēng)機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速后，且回水溫度t>37C，發(fā)出扌艮警，并啟動其他停運(yùn)的冷卻單元(如有)；

(4) 一個操作步驟完成后，需讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行10mm，監(jiān)測到冷卻單元回水溫度穩(wěn)定，且t₂>32C時，再進(jìn)行下一個調(diào)節(jié)步驟。

4.4其他運(yùn)行調(diào)節(jié)措施

第一，當(dāng)干冷卻塔總回水母管水溫t₂<15C，發(fā)整塔防凍報警；

第二，干冷卻塔總回水母管水溫t₂<12C且維持5min后，發(fā)出冷凍報警信號，由運(yùn)行人員操作逐個冷卻單元放水，5min后，若總回水溫度沒有停止下降趨勢，則進(jìn)行整塔冷卻單元放水；

第三，如果輔機(jī)冷卻水泵全部故障停運(yùn)，且5min后未能重新啟動，則進(jìn)行整塔冷卻單元放水操作；

第四，當(dāng)某冷卻單元回水溫度與總回水溫度差大于3C時，可根據(jù)實(shí)際情況，人工增加或減小該單元風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率；

第五，總回水溫度小于20CM,視情況可將個別冷卻單元風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)到最小轉(zhuǎn)數(shù)運(yùn)行或停止；

第六，當(dāng)冷卻單元發(fā)生泄漏，百葉窗全部關(guān)閉后，冷卻單元回水溫度降到20C，發(fā)出一次報警，且繼續(xù)下降至15C時，發(fā)出二次報警，并立即退出該冷卻單元運(yùn)行。

4.5可供選擇的非冬季運(yùn)行條件下的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式

在非冬季運(yùn)行條件下，環(huán)境溫度t1N4C,可以采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，當(dāng)干冷塔總回水母管的水溫18CWt₂W28C(可調(diào))時，即可進(jìn)入經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。其調(diào)節(jié)步驟順次如下：

(1) 減小所有單元的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以5Hz的降幅調(diào)整，直至降低至最小轉(zhuǎn)速；

(2) 順次停運(yùn)1#，3#，2#，4#單元風(fēng)機(jī)；

(3) 關(guān)小所有單元百葉窗開度，開度控制暫定為100%、75%、50%、25%；

(4) 完全關(guān)閉百葉窗；

(5) 順次停運(yùn)1#，3#，2#，4#單元。

(6) 上一個調(diào)節(jié)步驟完成后，需讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行10min，監(jiān)測到冷卻單元回水溫度穩(wěn)定，且t₂N18。。時，再進(jìn)行下一個調(diào)節(jié)步驟。

而在干冷塔總回水母管水溫t2N28。。時，需退出經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，其調(diào)節(jié)步驟順次如下：

(1) 逐漸增大所有單元百葉窗開度，以25%的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至全開，如25%、50%、75%、100%；

(2) 啟動風(fēng)機(jī)，調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以5Hz的升幅調(diào)節(jié)，直至全速運(yùn)行；

(3) 所有風(fēng)機(jī)達(dá)到最大轉(zhuǎn)速后，若干冷塔總回水母管水溫t>32C，啟動其他停運(yùn)的冷卻單元；

(4) 上一個調(diào)節(jié)步驟完成后，需讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行10min，監(jiān)測到冷卻單元回水溫度穩(wěn)定，且t₂N28。。時，再進(jìn)行下一個調(diào)節(jié)步驟。

5結(jié)論

經(jīng)過用本文所述邏輯進(jìn)行緊張有序的調(diào)試，終于順利完成了華能左權(quán)電廠一號機(jī)組輔機(jī)冷卻水系統(tǒng)的正常投運(yùn)工作。由此可見，本文所述的電廠輔機(jī)冷卻水干冷塔系統(tǒng)控制的方法是可行的。