山西平朔电厂直接空冷机组控制系统

　　一．前言
　　
　　水资源是国民经济的命脉，尤其在我国北方大部分地区，水已成为制约我国电力工业发展的主要瓶颈之一。根据国家节水政策和可持续发展战略，在“富煤缺水”的地区大力发展空冷机组是必然方向。
　　
　　二．工程概况
　　
　　平朔电厂一期2x50Mw直接空冷循环流化床燃煤机组，#1机组已于2004年底投产，棍机组已于2005年初投产，平朔电厂二期扩建2x300MW循环流化床直接空冷机组（#3机组、4机组），已予2008年投产。
　　
　　平朔电厂二期扩建2x300MW循环流化床直接空冷机组三大主机和辅机均采用国产设备。
　　
　　锅炉为亚临界中间再热、单汽包自然循环、平衡通风、循环流化床锅炉，型号：SG-1060/17.5一M802。
　　
　　汽轮机为亚临界、单轴、双缸、双排汽、中间再热、直接空冷凝汽式，型号：NzK300-16.7/538/538。
　　
　　发电机为水一氢一氢、自并励静态励磁，型号：NzK300一16.7/538/538
　　
　　每合单元机组的控制和监视采用一套分散控制系统（DCS）,DCS为SIEMENs公司的EPERMXP-3000（简称TXP-3000）。
　　
　　两台机组公用部分的监控设有公用DCS，其主要包括：电气公用设备、仪用空压机、燃油泵、辅机循环冷却水系统、热网系统。公用DCS与机组DCS之间通过网桥实现隔离。公用网络段不设单独的操作员站，通过单元机组操作员站对公用系统进行监控。
　　
　　三．直接空冷系统特点
　　
　　（l）冷却效率高
　　
　　不需要通过循环冷却水来冷却汽机排汽，而直接由空气来冷却汽机排汽，减少了中间环节，提高了冷却效率。
　　
　　（2）占地面积小
　　
　　空冷凝汽器（ACC）是将凝汽器和散热器合二为一，并将其高位布置在汽机房A排外，比间接空冷机组节省占地面积。这一优点在本工程中显得尤为突出。
　　
　　（3）冷却水量大幅降低。
　　
　　（4）减少环境污染。
　　
　　避免了循环冷却水在冷却塔中直接与空气接触所带来的蒸发、水雾及排污水对环境造成的影响。
　　
　　（5）初投资较省。
　　
　　（6）系统调节灵活，冬季运行防冻性能好。
　　
　　四．直接空冷系统概述
　　
　　平朔电厂二期扩建空冷凝汽器由6列"A”屋顶型翅片管排构成。每组管排包含4个单元（3个顺流一次单元和1个逆流混合单元）。每个单元由12个翅片管束构成，屋顶结构下方布置24台轴流风机，轴流风机的作用是迫使空气流过翅片。来自汽轮机的蒸汽通过一组大直径蒸汽管道流入ACC，并分流至6个立管和蒸汽分配管，蒸汽通过蒸汽集管进入顺流冷凝管束顶部的翅片管道。85％的蒸汽通过一次冷凝管束冷凝，凝结水和残留的未冷凝蒸汽通过“A'，型屋顶结构底部的大尺寸蒸汽/凝结水联箱收集。联箱将凝结水输送至凝结水疏水管道，剩余蒸汽（15％）通过与蒸汽/凝结水联箱的底部连接进入二次冷凝管束的翅片管道。蒸汽通过逆向流动模式获得冷凝，即不可冷凝的气体向上流动，而凝结水向下流入蒸汽／凝结水联箱。通过这种方式，凝结水总能从蒸汽获得热能，避免发生过冷现象。不可冷凝的气体在二次冷凝管束顶部附近汇集，汇集在逆流冷凝管束顶部的空气集管内。这些集管通过空气管线与抽真空系统相连，由3合真空泵抽走不可冷凝的气体。蒸汽／凝结水联箱内收集的凝结水在重力作用下排入排汽装置的凝结水箱，由凝结水泵从凝结水箱内将凝结水送入凝结水系统。本工程在蒸汽分配管入口、抽真空管出口、凝结水管出口管道上各配置了5列电动蝶阀。
　　
　　直接空冷工艺系统按功能可以分为下列五大部分：
　　
　　．空冷凝汽器系统
　　
　　．排汽管道系统
　　
　　．凝结水收集系统
　　
　　．抽真空系统
　　
　　．空冷凝汽器清洗系统
　　
　　ACC通过向大气释放热量对汽机排汽或汽机旁路的减温过热蒸汽进行冷凝，空冷系统能满足各种工况（包括冬季、夏季、不同负荷、机组启停、旁路运行等）条件下的运行，在冬季低负荷运行时有可靠的防冻措施，并根据环境气温、汽轮机排汽背压、凝结水温，自动调节运行风机台数、转速等，以求达到机组净发电出力zui大。
　　
　　五．直接空冷系统的控制
　　
　　5.1控制水平和控制方式
　　
　　平朔二期直接空冷系统的监控以远程控制站的方式纳入机组DCS中，在单元控制室内，运行人员通过机组DCS操作员站对空冷系统进行集中监视和控制。＃3、料机组分设独立的空冷电子设备室，均布置在主厂房A排外。在空冷电子设备间内布置4个DCS机柜，机柜尺寸为2200x1000x600（高x宽x深）。为了防止变频器产生的电磁波对空冷系统I/O机柜的干扰，风机变频控制柜小室布置在空冷平台仅腼。
　　
　　5.2控制点数和控制对象
　　
　　5.2.1控制点数
　　
　　DO:120
　　
　　Dl:360
　　
　　Al（pt100）:120
　　
　　Al（4-20mA）:53
　　
　　AO（4-201llA）:24
　　
　　5.2.2控制对象抽气电动阀（智能一体化）:6只
　　
　　蒸汽入口电动阀（智能一体化）:5只
　　
　　凝结水出口电动阀（智能一体化）:5只
　　
　　变频风机：24台
　　
　　布置在主厂房内的空冷系统设备，如真空泵、真空泵入口门、凝结水箱水位则纳入机组DCS相应的热力系统处理器中进行监控。
　　
　　5.3控制可靠性
　　
　　由于空冷系统的故障将直接影响到机组的出力，严重时甚至引起机组跳闸。为了保证空冷控制系统的可靠性，空冷控制系统处理器、电源、通讯总线及I/O均冗余配置。每台机组空冷系统配置二对冗余的多功能控制器，#l一#6列管排相关I/O点应分别配置在二对冗余处理器不同输入和输出模件上，机组DCS电源分配柜分送二路220VAC（一路为UPS、一路为厂用电）至空冷系统远程控制柜，在空冷系统远程控制柜内实现二路电源自动切换。空冷控制系统通过冗余的光纤与机组DCS相连接。用于控制和保护的重要参数采用三冗余或二冗余，如排汽管蒸汽压力、排汽管蒸汽温度采用“三取二”信号处理方式，环境温度和风速采用“二取1”信号处理方式，以保证参与控制和保护信号的准确性。
　　
　　5.4控制功能
　　
　　5.4.1机组DCS主要对空冷系统实现下列功能
　　
　　．数据采集系统（DAS）
　　
　　．模拟量控制系统（MCS）
　　
　　．顺序控制系统（SCS）
　　
　　.ACC防冻保护
　　
　　5.4.1.1汽机背压控制
　　
　　空冷控制系统根据背压测量值和设定值之间的偏差，调节风机投入运行的数量和风机转速。使汽机背压测量值与期望值保持一致。
　　
　　5.4.1.2空冷系统子组级顺序控制项目有：
　　
　　．蒸汽控制子回路
　　
　　．凝结水控制子回路
　　
　　．抽真空控制子回路
　　
　　．空冷风机控制子回路
　　
　　5.4.1.3ACC保护
　　
　　ACC防冻保护主要是在ACC运行期间防止管束结冻。当2个环境温度传感器中有一个低于一3℃并持续5分钟情况下，应使用防冻保护措施。当2个环境温度传感器都高于＋3℃且持续5分钟情况下，防冻保护措施将被解除。
　　
　　5.5热工测点设置
　　
　　．排汽管蒸汽压力
　　
　　．排汽管蒸汽温度
　　
　　．环境温度
　　
　　．抽气温度
　　
　　．凝结水温度
　　
　　．风速
　　
　　．风机齿轮箱压力
　　
　　．风机振动
　　
　　．风机电机温度
　　
　　．风机齿轮箱油温
　　
　　六.结束语
　　
　　近几年，直接空冷技术在富煤缺水地区的30OMW、60OMW大容量机组上得到了应用，本文是根据山西平朔煤砰石发电有限责任公司二期扩建工程使用的直接空冷系统的设计进行编写，限于作者水平有限，文中缺点和错误在所难免，恳请读者原谅。