低溫天氣下間接空冷系統(tǒng)控制策略研究

邢照凱，高麗紅

（國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京100095）

低溫天氣下間接空冷系統(tǒng)控制策略研究

邢照凱，高麗紅

（國核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京100095）

對于間接空冷系統(tǒng)，在低溫天氣下必須保證間冷塔循環(huán)水出水溫度高于防凍所需的設(shè)定值，否則將可能由于出水溫度過低造成間冷塔內(nèi)散熱器受凍甚至破裂的情況。針對上述情況，提出了低溫天氣下間接空冷系統(tǒng)需要采取的控制策略，為應(yīng)對此種天氣影響提供了可行的方案。

低溫天氣；間接空冷；控制策略

引言

對于間接空冷系統(tǒng)，在低溫天氣下必須保證間冷塔循環(huán)水出水溫度高于防凍所需的設(shè)定值，否則將可能由于出水溫度過低造成間冷塔內(nèi)散熱器受凍，如未及時發(fā)現(xiàn)，甚至?xí)霈F(xiàn)間冷塔散熱器大面積受凍、破裂的情況[1]。

針對上述情況，需要研究低溫條件下對間接空冷系統(tǒng)的控制策略，以避免出現(xiàn)因環(huán)境溫度低造成散熱器受凍，進(jìn)而影響設(shè)備及機(jī)組安全運(yùn)行情況的發(fā)生。

1 低溫條件下間接空冷系統(tǒng)主要被控參數(shù)分析

通常在環(huán)境溫度＞5℃的運(yùn)行工況下，間接空冷系統(tǒng)的主要被控參數(shù)為凝汽器背壓。在百葉窗調(diào)節(jié)回路中，凝汽器背壓調(diào)節(jié)器可以根據(jù)背壓實(shí)際值與設(shè)定值的偏差進(jìn)行計(jì)算，從而產(chǎn)生百葉窗開度指令[2]。另一方面，在冬季低溫工況下，需要保證間冷塔循環(huán)水出水溫度在合理范圍，防止散熱器凍結(jié)，保證機(jī)組安全運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，需要控制間冷塔的循環(huán)水出水溫度在一定范圍內(nèi)，這樣既能滿足凝汽器背壓的控制需要（循環(huán)水出水溫度直接影響凝汽器背壓），也可以滿足低溫天氣下間冷系統(tǒng)的防凍需要。由于間冷塔的循環(huán)水出水是由每個扇區(qū)的循環(huán)水出水匯集而成，因此需要將每個扇區(qū)循環(huán)水出水溫度控制在一定范圍內(nèi)。

每個扇區(qū)的循環(huán)水出水溫度采用PID控制器控制，其調(diào)節(jié)回路見圖1。考慮到循環(huán)水出水溫度與循環(huán)水進(jìn)水溫度和環(huán)境溫度密切相關(guān)，為提高響應(yīng)速度，在單回路調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上增加了循環(huán)水進(jìn)水溫度和環(huán)境溫度的前饋[3]。

圖1 扇區(qū)循環(huán)水出水溫度調(diào)節(jié)回路

另外，在冬季低溫工況下，若環(huán)境溫度較低造成凝汽器真空過低時，間冷塔需減少1臺循環(huán)水泵的運(yùn)行或者關(guān)閉部分百葉窗來降低其散熱能力。但同時還應(yīng)保持散熱器管束內(nèi)循環(huán)水的較高流速，以降低管束內(nèi)循環(huán)水的凍結(jié)可能。

2 低溫天氣下間接空冷控制策略

實(shí)際上，在間冷塔各扇區(qū)運(yùn)行時，由于散熱器系統(tǒng)壓力不平衡、百葉窗開度不均、環(huán)境溫度及風(fēng)速變化等原因存在不平衡溫差。當(dāng)間冷塔整體循環(huán)水出水溫度正常時，在某些散熱器的翅片管內(nèi)水溫可能已降至0℃，開始產(chǎn)生凍結(jié)。因此在冬季低溫工況下間冷塔循環(huán)水出水溫度不適宜取較低的設(shè)定值。冬季低溫工況下可采取以下運(yùn)行模式：

1)冬季運(yùn)行模式。當(dāng)環(huán)境溫度小于2℃時，若凝汽器壓力大于阻塞背壓，且扇區(qū)循環(huán)水出水溫度大于某一定值（定值根據(jù)機(jī)組特性及防凍需要確定）時，控制百葉窗開啟；當(dāng)凝汽器壓力小于阻塞背壓，且扇區(qū)循環(huán)水出水溫度小于某一定值時，控制百葉窗關(guān)閉。

2)保護(hù)運(yùn)行模式。當(dāng)扇區(qū)循環(huán)水出水溫度繼續(xù)降低至某一定值時，要關(guān)閉相應(yīng)扇區(qū)的百葉窗以提高扇區(qū)水溫[4]。

另一方面，對于間接空冷系統(tǒng)也可以考慮采用模糊控制或預(yù)測控制等先進(jìn)控制算法，將環(huán)境溫度連同凝汽器背壓、扇區(qū)循環(huán)水進(jìn)水溫度、機(jī)組負(fù)荷等參數(shù)一并考慮，以維持扇區(qū)循環(huán)水出水溫度在設(shè)定值為目標(biāo)，保證低溫天氣下散熱器不受凍，同時凝汽器背壓穩(wěn)定，機(jī)組能夠安全運(yùn)行。

3 結(jié)語

為避免出現(xiàn)低溫天氣下由于循環(huán)水溫度過低造成散熱器受凍甚至破裂的情況發(fā)生，本文分析了此種天氣下需要重點(diǎn)關(guān)注的被控參數(shù)，并說明了間接空冷系統(tǒng)需要采取的控制策略及措施，為應(yīng)對此種天氣影響提供了可行的方案。

[1]焦宏波,竇紅霞.600MW間接空冷塔溫度的自動控制和優(yōu)化[J].電力安全技術(shù),2011(10):19-21．

[2]張應(yīng)田,劉衛(wèi)平,張宇,等.大型火電機(jī)組間接空冷自動控制系統(tǒng)優(yōu)化[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2014(2):21-23．

[3]高奎，辛軍放，趙暉,等.國產(chǎn)間接空冷系統(tǒng)控制策略及應(yīng)用[J].電力建設(shè),2014,35(2)：101-107．

[4]李春山.600MW機(jī)組間接空冷系統(tǒng)冬季防凍控制研究[J].電力安全技術(shù),2010(6):53-54．

（編輯：賈娟）

Study on Control Strategy of Indirect Air Cooling System in Low-tem peratureW eather

Xing Zhaokai,Gao Lihong
(State Nuclear Electric Power Planning Design&Research Institute,Beijing 100095)

For indirect air cooling system,in low-temperature weather the circulating water outlet temperature of indirect cooling tower must be higher than the required set point for anti-freezing.Otherwise,the radiatormay be frozen and even be cracked because of the low-temperature circulating water.In view of the above situation,this paper puts forward the control strategy for indirect air cooling system in low-temperatureweather,which provides a feasible solution for such weather.

low-temperature weather;indirectair cooling;control strategy

TM 621

A

2095-0748(2016)23-0069-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.23.32

2016-11-10

邢照凱（1984—），男，山東臨沂人，碩士研究生，工程師，研究方向：電廠儀控系統(tǒng)；高麗紅（1982—），女，山東濰坊人，本科，工程師，研究方向：電廠熱工自動化。