自動(dòng)控制技術(shù)在直接空冷機(jī)組中的應(yīng)用

范久平

1 自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

直接空冷(ACC)自動(dòng)控制系統(tǒng)納入機(jī)組的DCS系統(tǒng)(DCS系統(tǒng)中為每臺(tái)機(jī)組提供自動(dòng)控制機(jī)柜)?？绽渥冾l控制室內(nèi)布置風(fēng)機(jī)變頻柜實(shí)現(xiàn)就地、遠(yuǎn)方控制，將運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)速、頻率、電機(jī)電流信號(hào)傳輸?shù)紻CS，并根據(jù)機(jī)組負(fù)荷情況接收DCS的起動(dòng)、正反轉(zhuǎn)指令、轉(zhuǎn)矩給定指令。該控制系統(tǒng)與單元機(jī)組雙向冗余通訊。

直接空冷系統(tǒng)的軸流風(fēng)機(jī)電機(jī)采用變頻三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)在工作環(huán)境溫度低時(shí)由電機(jī)預(yù)熱裝置進(jìn)行加熱，減速裝置上配備有監(jiān)測(cè)潤滑油流量的壓力控制器、對(duì)潤滑油油溫控制的溫度控制器及潤滑油加熱的電加熱裝置。每臺(tái)軸流風(fēng)機(jī)在電機(jī)輸出軸側(cè)配備有振動(dòng)開關(guān)，當(dāng)振動(dòng)的振幅發(fā)生異常高的情況時(shí)，切斷電機(jī)的電源，風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。減速機(jī)箱上的監(jiān)測(cè)潤滑油流量的壓力控制器，當(dāng)潤滑油壓力低于最小流量的壓力下限值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，禁止起動(dòng)風(fēng)機(jī)。

汽輪機(jī)排汽經(jīng)空冷凝汽器冷卻凝結(jié)為凝結(jié)水，在凝結(jié)水收集管底部有供DCS檢測(cè)的凝結(jié)水鉑電阻溫度計(jì)。水環(huán)式真空泵在汽機(jī)排汽前要對(duì)空冷凝汽器及排汽管道抽真空，以便排汽更有效的凝結(jié)，在每組風(fēng)機(jī)的抽真空母管上裝有就地顯示的雙金屬溫度計(jì)?？绽潆姍C(jī)、水環(huán)式真空泵電機(jī)運(yùn)行過程中的負(fù)荷變化時(shí)有可供DCS檢測(cè)的定子線圈溫度，有效保護(hù)電機(jī)防止溫度過熱而損壞。

直接空冷凝汽器系統(tǒng)在蒸汽負(fù)荷變化、環(huán)境冷卻空氣溫度變化時(shí)，根據(jù)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速級(jí)配置圖，通過變頻器調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及開啟或關(guān)閉排汽管道上的蒸汽隔離閥，確保汽機(jī)排汽壓力保持在一個(gè)恒定值上。

空冷變頻器在最低、額定最高、超速設(shè)定值范圍內(nèi)來保護(hù)風(fēng)機(jī)電機(jī)，使風(fēng)機(jī)在最低最高轉(zhuǎn)速范圍之間以無級(jí)變速運(yùn)行，或在低蒸汽負(fù)荷的條件下停機(jī)。

在正常運(yùn)行期間，當(dāng)環(huán)境溫度大于2℃時(shí)，風(fēng)機(jī)在10 Hz～50 Hz轉(zhuǎn)速級(jí)運(yùn)行;當(dāng)環(huán)境溫度大于20℃時(shí)，可在超速范圍內(nèi)運(yùn)行;當(dāng)環(huán)境溫度小于2℃時(shí)或某組的凝結(jié)水溫度小于20℃時(shí)，該組的順流風(fēng)機(jī)將被停機(jī)，防凍保護(hù)啟動(dòng)來防止凝結(jié)水的過冷導(dǎo)致凝汽器芯管的堵塞及芯管損壞;當(dāng)環(huán)境溫度大于5℃且某組的凝結(jié)水溫度大于35℃時(shí)，該組的順流風(fēng)機(jī)將被啟動(dòng)，防凍保護(hù)取消;當(dāng)環(huán)境溫度小于2℃時(shí)，每組的逆流風(fēng)機(jī)在一定時(shí)間間隔內(nèi)停機(jī)5 min，以便逆流凝汽器芯管被回暖，融化形成冰凍。蒸汽隔離閥處于常開狀態(tài)，用它向管道中噴入除鹽水，即補(bǔ)水除氧功能。

2 控制系統(tǒng)設(shè)備布置

熱控設(shè)備的布置，基本采用分散布置的原則，即熱控變送器、開關(guān)量儀表、就地指示儀表等，在距離取源部件、一次元件等最近的地點(diǎn)安裝，以保證儀表能準(zhǔn)確、靈敏、安全可靠的工作。

直接空冷系統(tǒng)熱控測(cè)量參數(shù)較多，熱控電纜敷設(shè)分成DCS機(jī)柜至空冷變頻柜、DCS機(jī)柜至空冷風(fēng)機(jī)組(電機(jī)線圈溫度、風(fēng)機(jī)振動(dòng)、潤滑油流量開關(guān)、凝結(jié)水母管溫度)、空冷變頻柜、AC220 V電源柜、配電箱至空冷風(fēng)機(jī)組(電機(jī)電源及預(yù)熱、齒輪箱溫控器、電動(dòng)蝶閥)幾部分。

施空冷電纜橋架在風(fēng)機(jī)組平臺(tái)下為非剛性連接，避免由于風(fēng)機(jī)振動(dòng)而引起的平臺(tái)共振對(duì)空冷基座的損壞。在電動(dòng)蝶閥的擋板后的閥體進(jìn)行電伴熱(使閥體溫度保持在10℃)，防止結(jié)冰引起的設(shè)備損壞，電源來自空冷AC220 V電源柜。風(fēng)機(jī)平臺(tái)布置的端子箱、電源箱、電纜線槽位置合理、檢修方便、美觀得體。

直接空冷系統(tǒng)風(fēng)機(jī)變頻柜統(tǒng)一布置在變頻控制室。變頻柜作為空冷電纜敷設(shè)的樞紐環(huán)節(jié)，既有電機(jī)的電氣電纜，又有系統(tǒng)的控制電纜，電纜型號(hào)各異，交叉環(huán)節(jié)多且相互干擾大。為保證控制系統(tǒng)的可靠運(yùn)作，電纜實(shí)施分層布置、規(guī)范走向。變頻控制室地面鋪設(shè)防靜電地板，潔凈自然。靜電地板下電纜排列有序，層次分明，兩者和諧統(tǒng)一。

3 直接空冷系統(tǒng)的主要設(shè)備及自控技術(shù)的改進(jìn)

筆者認(rèn)為直接空冷系統(tǒng)也有其一定的局限性。

首先，汽機(jī)排汽背壓高、凝結(jié)水溫度高、壓力高，易導(dǎo)致凝結(jié)水精處理系統(tǒng)樹脂使用周期縮短，失效幾率增大。常規(guī)分析儀表(鈉表、硅表)水樣的壓力、溫度都很低，使其無法正常投運(yùn)而影響蒸汽品質(zhì)?，F(xiàn)階段國內(nèi)采用中壓精處理設(shè)備(高速陰陽床系統(tǒng))，陰陽床系統(tǒng)前應(yīng)加裝工業(yè)冷卻水系統(tǒng)、需在分析儀表前加裝減溫減壓設(shè)備。

其次，空冷風(fēng)機(jī)組調(diào)速范圍易受環(huán)境氣候影響，特別是暑季期間長時(shí)間超速運(yùn)行的風(fēng)機(jī)電機(jī)經(jīng)常處于超溫狀態(tài)，勢(shì)必影響風(fēng)機(jī)電機(jī)的使用壽命，建議采用適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度、負(fù)荷要求的相匹配的風(fēng)機(jī)電機(jī)。

4 直接空冷系統(tǒng)的前景及推廣

直接空冷系統(tǒng)(ACC)能夠在熱力循環(huán)中最大程度減小汽水損失，克服了水冷凝汽器系統(tǒng)施工安裝工作量大、經(jīng)濟(jì)性差等缺點(diǎn)，適合在能源儲(chǔ)量豐富但水資源較少的地區(qū)廣泛推廣，具有良好的經(jīng)濟(jì)性。

直接空冷系統(tǒng)有待于從工程設(shè)計(jì)勘測(cè)、機(jī)組運(yùn)行調(diào)試、施工安裝上再精雕細(xì)琢、不斷完善，克服局限性。相信作為火力發(fā)電廠熱力循環(huán)中新的一員，一定會(huì)在逐步發(fā)展中不斷改善優(yōu)化，為祖國電力工業(yè)發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。