摘要：随着大容量直接空冷机组的增多，进一步分析研究空冷机组的运行特征，优化空冷系统运行控制，保证空冷机组安全经济运行显得更为重要；空冷风机的运行性能直接关系到汽轮机的安全、经济运行。本文对影响330MW直接空冷机组背压的因素进行了分析，指出了影响空冷机组背压的主要因素，并采取了相应措施确保了机组的安全经济运行。空冷机组背压每变1kPa约影响供电煤耗率±1．39g／kW•h。本文对影响机组背压的主要因素进行了分析总结，为同类电厂安全经济运行提供一定的借鉴。
关键词：空冷 控制 优化
一、设备及系统概况：
东胜热电 2×330MW 机组汽轮机为哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、直接空冷凝汽式汽轮机组，型号为 N330/C287-16.7/538/538，汽轮机排汽压力设计值 15kPa；空冷散热器由斯必克冷却技术（天津）有限公司生产，散热器为单排管椭圆翅片管束，翅化比为 124，每台机空冷凝汽器由 30 个冷却单元组成，A 型夹角 60°，总散热面积 1750112m2，设计迎面风速1.92m/s，设计散热系数 490 W/(m2•K)。空冷风机为保定惠阳航空螺旋桨制造厂的轴流冷却风机，型号 G-TF91D8-C190，风机直径 9.144m，每台风机 8 个叶片，风机叶片安装角度 15.5°，轴功率56.1kW，电机额定功率 90kW。两台机组分别与 2008 年 1月、2008 年6 月建成投产。
二、空冷机组排汽压力控制原理：
当机组负荷、环境温度一定时，通过调节空冷风机出力（频率）改变空冷凝汽器冷却风量，实现对汽轮机排汽压力的控制。当空冷风机出力增大，空冷凝汽器冷却能力增强，汽轮机排汽压力降低，即空冷风机耗功增加，汽轮机排汽压力降低；反之汽轮机排汽压力升高；当机组负荷、空冷风机出力不变时，环境温度升高，汽轮机排汽压力升高，反之汽轮机排汽压力降低；当空冷风机出力、环境温度不变，机组负荷增加，汽轮机排汽压力升高，反之汽轮机排汽压力降低；总之空冷机组排汽压力受机组负荷、环境温度、空冷风机出力、环境风速、空冷凝汽器换热效果等多种因素的影响，因此搞好空冷凝汽器运行、维护，对保证机组安全经济运行意义重大。
三、对空冷系统进行的优化完善工作：
合理控制运行背压是提高空冷机组运行经济性的基础。通过对空冷风机进行优化控制。以尽量降低空冷机组的运行背压，是提高直接空冷机组运行经济性的有效途径。为了优化空冷岛设备的运行方式，提高直接空冷机组低背压下运行的安全性和经济性，我公司结合机组设备特性、所处地域特点及不同的季节特点，探索出了一些降低机组运行背压的有效措施。
1、空冷风机最低转速限制调整：
调试阶段空冷风机转速控制范围设定为 25HZ到 55HZ，机组投产后首先将部分空冷风机转速调整到 20HZ进行试验，润滑油压低信号未发，风机运行正常，后将所有风机最低运行转速调整到 20HZ，大大提高了空冷凝汽器冬季运行的防冻能力及经济性。
2、在空冷风机监视画面增加空冷风机瞬时功率显示值，利于运行人员经济运行调整。
3、增加了空冷风机超频自动控制回路：
当机组负荷大于 250MW、环境温度大于 26℃、机组背压大于 15Kpa 时，空冷风机自动超频到 55HZ运行；当机组负荷小于 200MW 或环境温度小于 24℃时或机组背压大于 15Kpa，空冷风机自动恢复原背压自动控制模式。空冷凝汽器的换热强度主要取决于两个方面，一是蒸汽与空冷凝汽器管内壁的换热强度，二是空冷凝汽器管外壁与冷却空气的换热强度，夏季运行时，空冷风机基本上是 50HZ连续运行，空冷凝汽器管外壁与冷却空气的换热强度基本上达到设计工况，对空冷凝汽器总的换热效果影响较小；低负荷时主要是空冷凝汽器进汽量减少，蒸汽流速下降，蒸汽与空冷凝汽器管内壁的换热强度减弱，影响空冷凝汽器总的换热效果，所以低负荷时限制空冷风机超频运行，有利于提高机组运行的经济性。
4、增加了背压飞升 RB 功能：
为了防止大风等恶劣气候造成汽轮机排汽压力突然升高汽轮机排汽压力高保护动作，增加了排汽压力高自动减负荷逻辑：①排汽压力达到保护定值持续 5 秒时，自动减负荷功能动作；②汽轮机排汽压力升高速率大于 3KPa/秒时，自动减负荷功能动作；③排汽压力高于报警值且排汽压力升高速率大于 1KPa/30 秒，自动减负荷功能动作；④排汽压力高于 50KPa 时，自动减负荷功能动作；自动减负荷功能动作时，汽轮机自动减负荷至 200MW，锅炉保留最低层三台磨运行，总煤量降至 120 吨；机组负荷小于 220MW 或汽轮机排汽压力低于报警值 3 KPa 时，自动减负荷功能自动退出。
5、对空冷凝汽器冲洗系统进行了改造；
由于我厂空冷岛所处地区环境污染严重，风沙大，灰尘多，空气中固体小颗粒较多，空气中的灰尘容易在翅片上积聚而堵塞通风间隙。另外春夏之交的柳絮、杨絮也会吸附到管束翅片上，造成空冷岛翅片脏污。同时，空冷岛的夜间照明也会吸引飞蛾等昆虫．导致昆虫尸体沾附在翅片管表面，造成翅片管污染。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这些堵塞和粘污都会使空冷管束散热能力变差．机组背压升高，如果空冷岛管束翅片污染严重而未进行及时冲洗，将会导致同负荷下背压升高10～20 kPa。空冷岛翅片脏污影响散热效果，使背压升高，厂用电升高所以保证提高空冷岛管束的洁净度是很有必要的，以前我厂用人工手动式冲洗，不但效率低而且受环境因素影响很大，并且人工冲洗很不均匀。于是将原来的人工冲洗改造为自动冲洗装置，改造后高温条件下冲洗工作仍能够顺利进行，每台空冷凝汽器的冲洗时间由原来的 12 天缩短为 6 天,由于自动控制行走均匀,冲洗质量大大提高，空冷岛翅片冲洗后换热效果大大加强，机组背压下降约3-5KPa。
6、加强真空系统严密性治理：
机组正常运行，定期对有可能漏气的焊缝、法兰、阀门、爆破膜、人孔门和测点接口等进行检查，发现漏点及时处理：对不容易查漏的部位可采用氦气查漏法或超声波检测仪进行定期查漏，在检修期问进行消缺；定期进行真空系统严密性试验工作，对试验结果进行分析，及时发现处理真空系统存在的泄漏现象；将#1、#2 机低压缸轴封改造为接触式轴封，低压缸防爆门铅板进行了更换处理，真空泵体和入口门进行了注水查漏。近年来#1机真空严密性试验结果均值约为80pa/min，#2 机真空严密性试验结果均值约为 78pa/min ,均达到国家合格标准，两台机组凝结水溶氧均小于 30ug/l，达到优良标准。
7、制定详细的防冻运行措施，取消原设计的防冻程序：
空冷系统原设计有防冻保护，当环境温度低于－3℃，延时 5 分钟防冻保护启动，当凝结水温度低于 25℃（测点二取一）时，排汽压力设定值自动增加 3kPa，30 分钟后如果凝结水温仍低于 25℃，排汽压力设定值再增加 3kPa，当凝结水温高于 30℃，1 小时后排汽压力设定值自动降低 3kPa，直到达到原设定值；当环境温度低于-10℃时，停运逆流风机，允许逆流风机反转运行，当环境温度大于3℃，延时 5 分钟防冻保护自动退出；通过试验退出空冷防冻保护程序，制定了空冷经济运行措施，规定运行人员手动调整空冷风机运行台数，当环境温度在 0℃以下，设定排汽压力 8 KPa，空冷风机运行频率控制 20Hz 至 50Hz，当所有空冷风机运行转速 20HZ，任一列抽空气温度小于 5℃时按下列顺序停运空冷风机，大大提高了空冷系统冬季运行的经济性与安全性。
8、降低机组的热耗率：
目前我公司机组的热耗率较高，和汽轮机厂提供的额定功率条件下不同背压对应的主汽流量和排汽量数据相比，实际运行中主汽流量大于设计流量，一般超出5％～8％，较低时也达到了3％，最终导进入空冷系统的排汽量大于原设计排汽量，这样就使得进入空冷系统的实际热负荷高于了设计热负荷，增大了空冷系统的散热任务，提高了机组背压。为了降低机组的热耗率，公司于2012年、2013年引进安装热泵系统，将部分机组排气用于热泵系统加热，一是回收工质、减少热源损失、降低供电煤耗、提高机组效率；二是减少进入空冷系统的排汽量、降低空冷电耗；三是为了达到热泵系统的最佳处理，将机组背压设定为8.5KPa，可以有效的降低管束冻结的可能。
9、引进尖端技术：
在冬季运行期间，要全面掌握空冷岛温度场变化，通过监视DCS空冷画面抽真空管和疏水管各点温度是不够的，因为它不能及时反应是否有过冷管束存在。全面检测空冷管束外侧温度是很有必要的，如外表面温度在5~12℃视为正常，超过12℃可再降低机组背压，如果发现个别管束表面温度低于2℃时,认为该管束有过冷现象，应立即调整。对局部过冷管束，立即采取回暖措施。及时降低最近顺、逆流风机转速，直至停止逆流风机，若不能恢复管束温度，可以将逆流风机低频反转，反转频率控制在40％以内，利用热空气回流提高顺流风机入口空气温度，同时加热逆流换热管束，过冷管束恢复正常后，可将逆流风机恢复正常运行方式。为了便于监视各空冷翅片表面温度，公司于2013年从北京巨拓科技发展有限公司引进了空冷温度场监测系统，使集控人员在DCS上就能实时监测空冷温度场，减少了就地测温的延时性，更加有利于机组背压的调整，在很大程度上减少了空冷岛翅片冻结的现象。
四、结论：
通过对空冷系统不断地优化完善，近年来均较好完成了集团公司下达任务，空冷风机耗电率累计完成 0.69%，低于同类机组，空冷岛翅片未发生过冻结现象，保证了机组的安全性和经济性运行。但仍存在一些不足，主要有：背压受环境风和机组负荷及环境温度影响较大，最佳背压控制仍在试验探讨中；防冻控制需要运行人员手动操作完成，增加了人员的操作调整量，只有不断完善改进，才能更进一步保证机组安全稳定经济运行。
参考方献:
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[4]高殿波, 张毅龙, 任晓敏, 周健, 赵俊杰. 热泵余热回收在直接空冷供热火电机组应用研究[J]. 防护工程, 2017, (27).
作者简介:
陈进伟：男 集控技师、工程师 国电内蒙古东胜热电有限公司发电部副值长。
论文作者:陈进伟,周健,高殿波,李勇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/20
标签：机组论文; 凝汽器论文; 汽轮机论文; 压力论文; 冷风机论文; 风机论文; 负荷论文; 《电力设备》2018年第14期论文;