国电凯信 直接空冷控制系统技术说明
我公司是国内最早从事空冷控制系统研究和应用的企业， 2002 年起与德国 SPX （巴克杜尔）公司和 GEA 公司合作，先后完成了国内首台 600MW 直接空冷项目（大同发电有限责任公司）和上都发电有限公司直接空冷项目，有丰富的空冷岛控制经验。 直接空冷控制系统是 EDPF-NT 分散控制系统功能子系统之一。 直接空冷系统的控制主要包括：凝结水系统（凝结水箱）、热井 / 疏水系统（包括疏水泵）、抽气 / 抽真空系统（水环真空泵单元）、空冷凝汽器（ ACC ）等四套系统。通过 EDPF-NT 分散控制系统，实现对这四套系统的自动检测、自动调节、顺序控制、自动保护等控制功能。 正常运行时，直接空冷系统在集中控制室进行监控。根据招标书要求，建议在空冷电气电子间设置空冷控制子系统，该子系统含（就地 I/O ）、通讯网络和工程师兼操作员站，这样便于调试和检修期间就近使用该系统。该系统通过光纤与机组 DCS 相连，可在集控室实现直接空冷系统的正常启停，实现正常运行工况的监视和调整，实现异常工况的报警和紧急事故的处理。由于空冷子系统通过光纤与机组 DCS 相连接，空冷子系统自身将形成集中接地点，就近接入电气接地网。 控制系统组态原则：控制系统按工艺分层分散及风机组和蒸汽分配管阀门分组对称启停原则组态，保证最高的可靠性和可用性，并考虑将来有利于系统维护，过程控制站全部冗余配置，数据通讯高速公路冗余配置，并采用网络数据交换机，确保系统操作和数据安全。 控制系统的功能包括：数据采集系统（ DAS ）、模拟量控制系统（ MCS ）、顺序控制系统（ SCS ）和联锁保护系统。各系统间通过数据总线共享信息资源。 我方设计的空冷凝汽器的风机控制针对变频调速方案，对变频风机启停的控制和风机转速的调整保证空冷系统的控制调节，满足不同季节和工况要求，以及防冻等保护控制。 1.我公司设计的空冷控制系统将实现功能组级的控制，即将整个空冷系统的控制设置为一个功能组，将 4 套子系统的控制设置为 4 个子功能组。由功能组在不同阶段和工况下发出指令到子功能组，使得子功能组投入控制运行。 2. ACC 子功能组实际上就是风机组的控制和蒸汽分配管上阀门的控制。蒸汽分配管上阀门是控制散热面积的，将主要根据环境温度是处在冬天还是夏天进行开启 / 关闭。阀门与所在管道的风机存在联锁关系，在启动阶段，当真空抽到一定程度时（ 20KPa 左右），将元件投入汽机旁路（否则将联锁关闭汽机旁路），随着蒸汽的引入，未被阀门隔离的管道开始产生凝结水，当各处凝结水温达到 35 ℃ 并且排汽温度与凝结水温度温差大于 5 ℃ ，意味着这些管道已充分暖管后，将释放风机组的控制。随着负荷的升高，风机组将逐步投入运行（风机分组及投入运行的次序和条件将有严格的定义），投入运行的风机将接收排汽压力调节回路的连续调节便于进行风机转速的调节。 3.空冷凝汽器（ ACC ）系统的自动控制是按发电机组热力计算的研究结果，以及工艺管道的布置结构，对风机进行分组启动和停止和对运行风机调节其转速，使汽轮机的排气压力保持在一个设定值的范围内。 一个最低转速设定值（当风机由变频器控制时）是用来保护风机的电机的。通过变频器的控制，风机会在最低和最高转速之间以无级变速运行，或者在低蒸汽负荷的条件下停机，在负荷升高时重新启动。 • 在 ACC 平台上的主要检测元件 • 环境温度变送器 • 汽轮机排汽压力变送器 • 汽轮机排汽温度变送器 • 凝汽器的凝结水温度变送器 • 凝汽器抽真空管道的温度变送器 • 风机减速器的润滑油流量 / 压力开关 • 风机振动开关 • 空冷凝汽器的控制 • 风机转速 一个最低转速设定值（当风机采用变频器控制时）是用来保护风机的电机的。通过变频器的控制，风扇的电机会在最低和最高转速之间以无级变速运行，或者在低蒸汽负荷的条件下停机。允许带风机电机超过 100% 速度运行，最多到 110% 。 最高转速 55.75Hz 20mA 额定转速 50Hz 18.3mA 最低转速 10Hz 6.8mA 停机 0Hz 4mA 4 、风机保护 风机配备有振动开关，当振动的振幅发生异常高的情况时会发出信号指示。他们随后会切断相应的电机并向中控室发出报警信号。只有等核查确认之后，该风机才可以被再次启动。齿轮减速机配备有润滑油流量 / 压力开关，当润滑油的供油流量 / 压力降到低于最小允许设定值时，该风机将被停机。 5 、特殊运行工况 防冻保护的设置条件： • 当环境温度低于某设定值时；且 • 当某列风机的凝结水温度低于某设定值时。 该排的顺流风机将被停机。 设置到正常运行方式条件： • 当环境温度高于某设定值时；或 • 当某列风机的凝结水温度高于某设定值时。 满足条件后，该排的顺流风机将被启动。 6 、逆流管束的回暖 在正常运行时且环境温度低于某定值一段时间（从水蒸气到固态，能够形成松散的冰粒），在逆流管束的上部区域可能发生不凝气体的过冷现象。如果这种情况在很长时间经常出现，也就是一天或好几天环境温度低于零下，这可能导致逆流管束的上部端口逐渐堵塞且妨碍不凝气体的抽出。 作为一项预防性措施，逆流管束风机必须停止且要以给定的速度反转一段时间，然后停 5 分钟，给逆流管束加热，融化可能形成的冰块。该反转暖管将逐排进行，循环往复直至环境条件恢复到某温度以上。 注意： 逆流管束的加热只能在 ACC 运行时才发生。 ACC 运行信号由 ACC 风机控制系统给出，即 ACC 风机控制系统在自动模式下。 7 、空冷岛部分的控制 在凝结水箱上通过液位变送器检测的信号，来实现对凝结水系统的正常工况、报警、泵吸空保护的控制。真空疏水箱亦设有液位检测装置，根据检测到的液位值和设定的液位值进行比较，控制系统将判断是正常工况、异常工况、或进行报警，并输出信号进行相应控制。 在电厂启动阶段的抽真空过程是由三台水环真空泵同时运行来完成的。在正常的运行阶段只有一台水环真空泵工作，采用两备一用的方式来排除真空系统中的非可凝气体。当所选择的运行泵发生故障时，泵的选择是自动切换到备用泵的。原先的事故泵在投入前必须由操作人员进行手动复位。 从控制角度讲，直接空冷系统对 DCS 硬件和支撑软件并无特殊要求，各种系统均能满足，但在控制策略上，却与间接空冷或湿冷机组有很大区别，例如四大系统为一个大的功能组；由于管道容积大，对真空泵的控制要复杂得多；尤其环境因素（温度、风速、风向等）对直接空冷系统影响很大，例如需根据环境温度和负荷的变化调整风机投入的数量和速度以保持最经济背压，在冬季工况需调整散热面，并应使特定风机逆向运转以实现防冻措施，当风速及风向突变时，空冷控制需与主控系统协调动作。 应用实例： 大同二电厂 2 × 600MW 机组空冷岛控制系统就由我公司总包。负责空冷控制系统的设计、组态、调试和供货，该项目于 2002 年 8 月签订合同，单台机组空冷系统的 I/O 点数为 1530 点，有 56 台风机，变频调速。整台机组提前 109 天投运，直接空冷系统性能良好，节水效果十分明显。
