熱控自動化中直接空冷技術的應用及控制

（新疆天富信息科技有限責任公司，石河子市，832000） 蘆玲玲

直接空冷系統是汽輪機的排汽通過粗大的排汽管道送到室外布置的空冷凝汽器內，軸流冷卻風機使空氣流過散熱器的外表面，將排汽冷卻成水，凝結水再經凝結泵送回汽輪機的回熱系統。

1 熱控機組

通過運用DCS 控制系統，將電氣控制系統（ECS）、汽輪機跳閘保護系統（ETS）、燃料器管理系統（FSSS）等控制系統結合在一起，進一步實現一體化控制系統。DCS 由控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C 技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活。使用集散控制系統技術，減少電氣錯誤操作的幾率，并且提高了電氣系統的控制能力。ETS、FSSS 系統則利用DCS 強大的邏輯功能以及冗余的結構來實現程序控制，控制周期為20 毫秒，以保證保護系統動作的快速及優先。除軟件控制外，還保留緊急停機、停爐、柴油機啟停、直流潤滑油泵啟停操作按鈕以及DCS系統失電指示燈。

2 直接空冷控制系統

直接空冷系統是通過56個變頻軸流冷風機冷卻回收汽輪機的兩個低壓缸排除的熱氣，它包括驅動級、子功能組級、ACC 設計功能組級三級控制結構。直接空冷系統是汽輪機的排汽通過粗大的排汽管道送到室外布置的空冷凝汽器內，軸流冷卻風機使空氣流過散熱器的外表面，將排汽冷卻成水，凝結水再經凝結泵送回汽輪機的回熱系統。空冷凝汽器是由外表鍍鋅的橢圓管外套矩形鋼翅片的若干管束組成的，這些管束也稱散熱器。空冷凝汽器分主凝汽器和分凝汽器兩部分。主凝汽器多設計成汽水順流式，它是空冷凝汽器的主體。分凝汽器一般設計成汽水逆流式，可造成空冷凝汽器的抽空區。真空抽氣系統是直接空冷系統的關鍵。在汽輪機啟動和正常運行時，要使汽輪機低壓缸尾部、空冷凝汽器、排汽管道及凝結水箱等設備內部形成真空。通常采用的抽空氣設備是蒸汽抽氣器。在汽輪機啟動時，投入出力大的一級蒸汽抽氣器，以縮短抽真空的時間，加快啟動速度。在汽輪機正常運行時，采用出力小的二級蒸汽抽氣器，以維持排汽系統的真空。空冷凝汽器所有元件和排汽管道都采用雙層焊接結構，焊接質量要求十分嚴格，以保證整個空冷系統的嚴密。直接空冷系統的優點是設備少，系統簡單，基建投資少，占地少，空氣量調節靈活。缺點是運行時粗大的排汽管道密封困難，維持排汽管內的真空困難，啟動時抽真空需要的時間長。冬季運行時，管內容易結冰，需要作復雜的設計處理。此外，機力通風增加了廠用電，形成了噪聲源。直接空冷系統一般配高背壓機組。

3 系統控制時需要注意的問題

直接空冷機組在運行的時候，DEH、BPC、ACC之間有著一定的聯系，DEH負責中高壓缸的同時啟動、沖轉壓力、熱再壓力以及氣機升降的調節等工作。BPC主要工作就是控制高旁路調節門啟動，使主汽流量降低、再熱汽流量增加。ACC和BPC之間的調節將嚴重影響機組在運行時是否能夠穩定的控制背壓的能力，在排氣壓力大于40kpa的時候，系統不允許旁路在工作，在排氣壓力大于15kpa 小于40kpa 的時候，允許旁路工作，但是負荷不能大于10%。在排氣壓力小于15kpa 的時候，系統允許旁路運行的負荷大于10%。冬季運行時，管內容易結冰，這時就需要對空冷系統進行防凍處理，在機組啟動的時候，需要檢查冷凝器，確保是否是真空狀態，還需要背壓的壓力在40kpa 上下保持穩定。如果不能夠將以上工作做好，則會導致低壓旁路的保護開關不能正常工作，進一步影響機組的啟動定速以及空冷系統的防凍工作。

在空冷機組工作的時候，背壓變化的范圍比較大，在背壓不能夠滿足機組所需功率要求的時候，就需要增加或降低功率的方法，確保機組的安全運行。這項工作可以通過DEH的界面進行控制工作，通過控制變頻風機工作來實現對機組背壓的控制。當機組正式啟動運行后,機組在投入旁路的同時應設定背壓值為40kPa,在機組進行符合運行后,通過蒸汽流量的折算來確定背壓值。

4 結束語

本文簡單分析了機組的組成，DCS 將ECS、ETS、FSSS集于一體，實現一體化的控制過程。另外分析了直接空冷控制系統的原理。直接空冷系統是通過56 個變頻軸流冷風機冷卻回收汽輪機的兩個低壓缸排除的熱氣，它包括驅動級、子功能組級、ACC 設計功能組級三級控制結構。之后分析了在系統控制中遇到的問題及解決方案，使用DEH來調節機組背壓，是機組在安全的環境下正常運行。