左权电厂辅机冷却水干冷塔系统控制

随着大型火电机组在我国的迅速发展，节能减排也逐渐成为各新建项目的重要指标。尤其是在我国北方多煤少水的地区，要充分平衡资源,达到高效利用的目标，对火电建设是一项重要挑战。辅机冷却水系统的干冷法，就是在这样的条件下提出的。本文就华能左权电厂的辅机冷却水系统的干冷系统控制功能进行详细介绍。

1工程概术

华能左权煤电有限责任公司一期2X660MW工程的主厂房辅机冷却系统，采用的是带机械通风冷却系统，为单元制，每台机组配四段干冷塔、一条辅机冷却进水管道、一条辅机冷却排水管道、两台辅机冷却水泵、一座高位补给水箱。辅机冷却水泵和高位补给水箱布置在主厂房内，每台机组4个冷却单元，两两“背对背”布置，两台干冷塔毗邻连建。

2辅机冷却水干冷塔系统配置

辅机冷却水的干冷塔系统（其作用相当于以往的开式循环冷却水系统），其工艺流程为冷却水经冷却水泵的作用流经各种辅机轴承和所设置的冷油器等，将设备局部冷却到所需要的参数条件。冷却水本身被加热后，可由总管引出室外，再经支管分配到冷却塔的各段散热器。在塔的上部设置提供冷却空气的轴流风机，冷却空气流经散热器外表面形成强迫对流换热，散热器基管内被加热的冷却水通过基管管壁及翅片与空气进行热交换，将冷却水温度降低。流出散热器的冷却水经回水管返回到冷却水系统内循环运行。干冷系统主要控制的设备如图1所示（该系统以1号机组为例）。

图1中，系统中的4个冷却单元配备有4台转速可调式轴流风机，风机转速变化范围为33~110rpm。每台风机配一个减速机油箱，并有一台减速机油泵及一台电加热器进行辅助。每个冷却单元分别设有一个进水电动门、一个回水电动门、一个充放电动门、一个冷水疏水阀、一个热水疏水阀，另外,还有一台干冷塔储水箱补水电动门，用于给储水箱补水。

3系统功能介绍

辅机冷却水干冷塔系统按功能分组，可分为充水系统功能组、放水功能组、风机保护功能组以及冷却扇段防冻功能组。

3.1充水系统功能组

充水系统包括辅机冷却水进回水母管充水和冷却扇段充水，储水箱能够保证四个冷却单元全部充满水的需求，并有一定的余量，在紧急情况下，干冷塔范围内的排放水能够全部储存于地下储水箱。再次启动时，能够快速对冷却单元进行充水，故可以起到节水和快速启动两个目的。下面分别介绍其动作功能。

辅机冷却水进回水母管充水时，首先关闭进回水母管紧急泄水阀，然后打开进水母管蝶阀、回水母管蝶阀、进回水母管联络门，最后打开注水阀门向管路内注水。

冷却扇段充水功能设有自动充水过程，操作时首先由运行人员确认充水条件是否满足，如果充水条件满足，即可进行自动充水程序。自动充水的条件如下(条件必须全部满足)：

(1) 1号冷却单元风机停运；

(2) 环境温度大于4。。或辅冷水进水温度大于35。。；

(3) 任一辅机冷却水泵运行；

(4) 无1号冷却单元自动切除条件；

(5) 储水箱水位满足；

(6) 1号冷却单元未投入运行(1号冷却塔的冷、热水疏水阀任一全开或是进、回水电动门任一全关，即认为冷却单元未投入)；

(7) 任一疏水泵投入联锁。

待充水条件满足后，运行人员打开自动充水面板，系统将按如下步骤充水：

第一步，关闭疏水阀、关闭百叶窗、关闭1号冷却单元进回水门，待第一步动作反馈完成后延时3s进行第二步；

第二步，启动疏水泵并开疏水泵出口母管电动门，第二步完成后延时3s，进行第三步；

第三步，开启1号冷却单元冷热水疏水门，待冷却塔排气管液位正常后，第三步完成延时3s，进行第四步；

第四步，关闭1号冷却单元冷热水疏水门，完成后延时3s，进行第五步；

第五步，停止输水泵并关闭出口电动门，完成后延时3s，进行第六步；

第六步，开启1号冷却单元进回水门，直到1号单元充水完成。

3.2放水功能组

运行人员在画面激活放水程控逻辑后，系统按如下步骤放水(以1号冷却单元为例)：

第一步，停止所有疏水泵；

第二步，关闭1号冷却单元进回水电动门；

第三步，开启疏水总门；

第四步，开启1号冷却单元的冷热水疏水门；

第五步，待储水箱水位不上涨时，关闭1号冷却单元的冷热水疏水门，放水完成。

3.3冷却单元风机保护功能组

为了防止主要设备损害而设置的自动保护功能的逻辑如下(以1号冷却单元风机为例，其余风机相同)：

1号冷却单元风机逻辑：

允许启动应全部满足如下条件：

•1号风机电机定子绕组温度正常；

•1号风机电机轴承温度正常；

•1号风机减速箱电动油泵运行；

•1号风机减速箱油压不低；

•1号风机减速箱油温正常；

•无1号风机就地急停信号。

当满足以下任一条件时，保护跳闸动作：

•1号风机电机定子绕组温度过高(2/6)；

•1号风机电机轴承温度1过高;

•1号风机电机轴承温度2过高；

•1号风机就地急停；

•1号风机减速箱油温过高；

•1号风机减速箱振动过高；

•1号风机减速箱油压过低；

•1号风机减速箱电动油泵停运。

1号风机减速箱电动油泵逻辑：

允许停止条件：1号风机停运；自动停止条件：1号风机停运延时120s。

干冷塔储水箱补水电动门的自动开启条件：

补水电动门投入自动，下面任一条件满足自动开：

•无冷却单元投运，储水箱水位<2970mm；

•1组冷却单元投运，

•2组冷却单元投运，

• 3组冷却单元投运，

• 4组冷却单元投运，

自动关闭条件是补水电动门投入自动，下面任一条件满足自动关：

•无冷却单元投运，储水箱水位〉2900mm；

•1组冷却单元投运，

•2组冷却单元投运，

• 3组冷却单元投运，

• 4组冷却单元投运，

4冷却扇段防冻

干冷系统在冬季运行的主要困难点是散热器容易发生冻害，个别情况也会在阀门上发生，从而直接影响到机组各种辅机的正常运行，如处理不当，甚至可能出现事故停机的安全隐患。为此，在冬季运行时，对于各冷却单元的回水温度，应满足以下要求。

4.1环境温度-5CWt₁W4C

当环境温度(")-5°CWt1W4。时，要保持每个冷却单元回水温度(t₂)t₂N20。(可调)。每个干冷单元的具体控制措施如下：

首先，当冷却单元回水温度降低，且t<20。时，顺次的调节控制如下：

(1) 减小风机转速，以10Hz的降幅调节，直至风机达到最小转速。

(2) 风机达到最小转速后停止运转；然后关小百叶窗开度,以40%的开度进行调节，直至完全关闭，如100%、60%、20%。由于在设计初期，百叶窗设计成了两位式开关机构，后经改造，改为0~100%指令对应百叶窗0~90。的连续控制，但无0~100%的反馈信号，因此，在以后需要过一定时间检查百叶窗就地开度与控制室指令是否准确对应。

⑶若百叶窗关闭后，冷却单元回水温度t₂<15，C,要立即停运此冷却单元，并发出冷冻报警。

(4)一个操作步骤完成后，需让系统稳定运行10min，监测到冷却单元回水温度稳定且t₂<20后,，再进行下一个操作。

其次，当回水温度升高，且当t₂>25。。时，顺次的调节控制如下：

(1) 开启百叶窗开度，以25%的开度进行调节，直至全开,如25%、50%、75%、100%。

⑵加大风机转速，以10Hz的升幅调节，直至风机全速运行。

(3) 风机达到最大转速后，且回水温度t>30发出扌艮警，并启动其他停运的冷却单元。

(4) 一个操作步骤完成后，需让系统稳定运行10min，当监测到冷却单元回水温度稳定，且t>25。后,，再进行下一步调节。

4.2环境温度-15-CWt₁<-5T

当环境温度-15°CWt1<-5。时，应保持每个冷却单元回水温度t₂N23。。每个干冷单元的具体控制措施如下：

第一，当冷却单元回水温度降低，且t<23。时，顺次的调节控制如下：

(1) 减小风机转速，以10Hz的降幅调节，直至风机达到最小转速。

(2) 风机达到最小转速后停止风机运转。

(3) 小百叶窗开度，以40%的开度进行调节，直至完全关闭，如100%、60%、20%。

(4) 若百叶窗关闭后，冷却单元回水温度t₂<20立即停运此冷却单元，并发出冷冻报警。

(5) 一个操作步骤完成后，需让系统稳定运行10min，监测到冷却单元回水温度稳定，且t₂<23。后，再进行下一个调节步骤。

第二，当回水温度升高，且当t>28。时，顺次的调节控制如下：

⑴开启百叶窗开度，以25%的开度进行调节，直至全开,如25%、50%、75%、100%；加大风机转速，以10Hz(可根据运行经验调整)的升幅调节，直至风机全速运行。

(2)风机达到最大转速后，且回水温度t>32发出报警，并启动其他停运的冷却单元(如有)。一个操作步骤完成后，需让系统稳定运行10mm,监测到冷却单元回水温度稳定后，且h>23C再进行下一个调节步骤。

4.3环境温度ti<-15°C

环境温度ti<-15时，保持每个冷却单元回水温度t2N28R每个干冷单元的具体控制措施如下：

首先，当冷却单元回水温度降低，且t2<28。。时，顺次的调节控制如下：

(1) 减小风机转速，以10Hz的降幅调节，直至风机达到最小转速；

(2) 风机达到最小转速后停止风机运转；

⑶关小百叶窗开度，以40%的开度进行调节，直至完全关闭，如100%、60%、20%；

(3) 若百叶窗关闭后，冷却单元回水温度t₂<25笆,立即停运此冷却单元，并发出冷冻报警；

(4) 一个操作步骤完成后，需让系统稳定运行10mm，监测到冷却单元回水温度稳定，且t₂<28时，再进行下一个调节步骤。

其次，当回水温度升高时，且t₂>32°C时，顺次的调节控制如下：

(1) 开启百叶窗开度，以25%的开度进行调节，直至全开,如25%、50%、75%、100%；

(2) 加大风机转速，以10Hz的升幅调节，直至风机全速运行；

(3) 风机达到最大转速后，且回水温度t>37C，发出扌艮警，并启动其他停运的冷却单元(如有)；

(4) 一个操作步骤完成后，需让系统稳定运行10mm，监测到冷却单元回水温度稳定，且t₂>32C时，再进行下一个调节步骤。

4.4其他运行调节措施

第一，当干冷却塔总回水母管水温t₂<15C，发整塔防冻报警；

第二，干冷却塔总回水母管水温t₂<12C且维持5min后，发出冷冻报警信号，由运行人员操作逐个冷却单元放水，5min后，若总回水温度没有停止下降趋势，则进行整塔冷却单元放水；

第三，如果辅机冷却水泵全部故障停运，且5min后未能重新启动，则进行整塔冷却单元放水操作；

第四，当某冷却单元回水温度与总回水温度差大于3C时，可根据实际情况，人工增加或减小该单元风机运行频率；

第五，总回水温度小于20CM,视情况可将个别冷却单元风机调节到最小转数运行或停止；

第六，当冷却单元发生泄漏，百叶窗全部关闭后，冷却单元回水温度降到20C，发出一次报警，且继续下降至15C时，发出二次报警，并立即退出该冷却单元运行。

4.5可供选择的非冬季运行条件下的经济运行模式

在非冬季运行条件下，环境温度t1N4C,可以采用经济运行模式，当干冷塔总回水母管的水温18CWt₂W28C(可调)时，即可进入经济运行模式。其调节步骤顺次如下：

(1) 减小所有单元的风机转速，以5Hz的降幅调整，直至降低至最小转速；

(2) 顺次停运1#，3#，2#，4#单元风机；

(3) 关小所有单元百叶窗开度，开度控制暂定为100%、75%、50%、25%；

(4) 完全关闭百叶窗；

(5) 顺次停运1#，3#，2#，4#单元。

(6) 上一个调节步骤完成后，需让系统稳定运行10min，监测到冷却单元回水温度稳定，且t₂N18。。时，再进行下一个调节步骤。

而在干冷塔总回水母管水温t2N28。。时，需退出经济运行模式，其调节步骤顺次如下：

(1) 逐渐增大所有单元百叶窗开度，以25%的开度进行调节，直至全开，如25%、50%、75%、100%；

(2) 启动风机，调节风机转速，以5Hz的升幅调节，直至全速运行；

(3) 所有风机达到最大转速后，若干冷塔总回水母管水温t>32C，启动其他停运的冷却单元；

(4) 上一个调节步骤完成后，需让系统稳定运行10min，监测到冷却单元回水温度稳定，且t₂N28。。时，再进行下一个调节步骤。

5结论

经过用本文所述逻辑进行紧张有序的调试，终于顺利完成了华能左权电厂一号机组辅机冷却水系统的正常投运工作。由此可见，本文所述的电厂辅机冷却水干冷塔系统控制的方法是可行的。