自动控制技术在直接空冷机组中的应用

范久平

1 自动控制技术的应用

直接空冷(ACC)自动控制系统纳入机组的DCS系统(DCS系统中为每台机组提供自动控制机柜)。空冷变频控制室内布置风机变频柜实现就地、远方控制，将运行过程中转速、频率、电机电流信号传输到DCS，并根据机组负荷情况接收DCS的起动、正反转指令、转矩给定指令。该控制系统与单元机组双向冗余通讯。

直接空冷系统的轴流风机电机采用变频三相异步电动机，电机在工作环境温度低时由电机预热装置进行加热，减速装置上配备有监测润滑油流量的压力控制器、对润滑油油温控制的温度控制器及润滑油加热的电加热装置。每台轴流风机在电机输出轴侧配备有振动开关，当振动的振幅发生异常高的情况时，切断电机的电源，风机停转，并发出报警信号。减速机箱上的监测润滑油流量的压力控制器，当润滑油压力低于最小流量的压力下限值时，发出报警信号，禁止起动风机。

汽轮机排汽经空冷凝汽器冷却凝结为凝结水，在凝结水收集管底部有供DCS检测的凝结水铂电阻温度计。水环式真空泵在汽机排汽前要对空冷凝汽器及排汽管道抽真空，以便排汽更有效的凝结，在每组风机的抽真空母管上装有就地显示的双金属温度计。空冷电机、水环式真空泵电机运行过程中的负荷变化时有可供DCS检测的定子线圈温度，有效保护电机防止温度过热而损坏。

直接空冷凝汽器系统在蒸汽负荷变化、环境冷却空气温度变化时，根据风机转速级配置图，通过变频器调节风机转速以及开启或关闭排汽管道上的蒸汽隔离阀，确保汽机排汽压力保持在一个恒定值上。

空冷变频器在最低、额定最高、超速设定值范围内来保护风机电机，使风机在最低最高转速范围之间以无级变速运行，或在低蒸汽负荷的条件下停机。

在正常运行期间，当环境温度大于2℃时，风机在10 Hz～50 Hz转速级运行;当环境温度大于20℃时，可在超速范围内运行;当环境温度小于2℃时或某组的凝结水温度小于20℃时，该组的顺流风机将被停机，防冻保护启动来防止凝结水的过冷导致凝汽器芯管的堵塞及芯管损坏;当环境温度大于5℃且某组的凝结水温度大于35℃时，该组的顺流风机将被启动，防冻保护取消;当环境温度小于2℃时，每组的逆流风机在一定时间间隔内停机5 min，以便逆流凝汽器芯管被回暖，融化形成冰冻。蒸汽隔离阀处于常开状态，用它向管道中喷入除盐水，即补水除氧功能。

2 控制系统设备布置

热控设备的布置，基本采用分散布置的原则，即热控变送器、开关量仪表、就地指示仪表等，在距离取源部件、一次元件等最近的地点安装，以保证仪表能准确、灵敏、安全可靠的工作。

直接空冷系统热控测量参数较多，热控电缆敷设分成DCS机柜至空冷变频柜、DCS机柜至空冷风机组(电机线圈温度、风机振动、润滑油流量开关、凝结水母管温度)、空冷变频柜、AC220 V电源柜、配电箱至空冷风机组(电机电源及预热、齿轮箱温控器、电动蝶阀)几部分。

施空冷电缆桥架在风机组平台下为非刚性连接，避免由于风机振动而引起的平台共振对空冷基座的损坏。在电动蝶阀的挡板后的阀体进行电伴热(使阀体温度保持在10℃)，防止结冰引起的设备损坏，电源来自空冷AC220 V电源柜。风机平台布置的端子箱、电源箱、电缆线槽位置合理、检修方便、美观得体。

直接空冷系统风机变频柜统一布置在变频控制室。变频柜作为空冷电缆敷设的枢纽环节，既有电机的电气电缆，又有系统的控制电缆，电缆型号各异，交叉环节多且相互干扰大。为保证控制系统的可靠运作，电缆实施分层布置、规范走向。变频控制室地面铺设防静电地板，洁净自然。静电地板下电缆排列有序，层次分明，两者和谐统一。

3 直接空冷系统的主要设备及自控技术的改进

笔者认为直接空冷系统也有其一定的局限性。

首先，汽机排汽背压高、凝结水温度高、压力高，易导致凝结水精处理系统树脂使用周期缩短，失效几率增大。常规分析仪表(钠表、硅表)水样的压力、温度都很低，使其无法正常投运而影响蒸汽品质。现阶段国内采用中压精处理设备(高速阴阳床系统)，阴阳床系统前应加装工业冷却水系统、需在分析仪表前加装减温减压设备。

其次，空冷风机组调速范围易受环境气候影响，特别是暑季期间长时间超速运行的风机电机经常处于超温状态，势必影响风机电机的使用寿命，建议采用适应当地环境温度、负荷要求的相匹配的风机电机。

4 直接空冷系统的前景及推广

直接空冷系统(ACC)能够在热力循环中最大程度减小汽水损失，克服了水冷凝汽器系统施工安装工作量大、经济性差等缺点，适合在能源储量丰富但水资源较少的地区广泛推广，具有良好的经济性。

直接空冷系统有待于从工程设计勘测、机组运行调试、施工安装上再精雕细琢、不断完善，克服局限性。相信作为火力发电厂热力循环中新的一员，一定会在逐步发展中不断改善优化，为祖国电力工业发展做出应有的贡献。