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SPX空冷系统DCS控制逻辑探讨

  • 来源: 山西临汾热电有限公司生产技术部
  • 作者: 曹锐杰
  • 发布时间: 2016-11-22

1 系统综述

我公司空冷系统采用为德国斯必克(SPX)公司产品。ACC系统分为6列共计30个散热单元(单台机组),包括24个顺流单元和6个逆流单元,每个单元由10片管束和1台风机组成,其中126列设计有立管阀,抽真空阀和凝结水阀。风机调节方式为全变频调节。抽真空设备由3台水环真空泵组成,机组启动时2台运行,正常运行时1台运行2台备用。ACC系统凝结水回水到排汽装置后由凝结水泵输送到机组回热系统。空冷控制纳入主机国电智深DCS系统,采用三对控制器,通过光纤通讯远程控制。空冷系统经过DCS组态、调试,最终实现了空冷系统的顺序启动,自动控制、防冻保护及逆流升温循环,运行工况比较稳定。本文章主要介绍了空冷逻辑设计、组态方案。

2 空冷系统的顺序启动

我公司空冷系统设计为运行人员选取空冷自动模式后,根据机组启动情况,空冷系统自动启动,并根据负荷情况自动逐步投入各列风机,下面对其启动顺序进行介绍。

2.1 第一阶段:启机后,空冷系统快速抽真空

此阶段汽机旁路阀应处于关闭状态,3台真空泵联锁启动运行,打开各列蒸汽立管阀/凝结水阀/抽真空阀,真空旁路阀,以加速抽真空。

夏季工况,当背压降到20kPa;冬季工况,当背压降到15kPa时,空冷控制画面上显示预抽真空结束。此时,3台真空泵中的1台停机,其余2台保持运行;并关闭抽真空旁路阀(此阀门此后将一直保持关闭),其余阀门的动作如下:

夏季工况:各列立管阀/凝结水阀/抽真空阀仍保持开启状态。

冬季工况:关闭立管阀和凝结水阀,抽真空阀仍保持打开。

以上阀门动作结束后,汽机旁路阀允许打开,蒸汽可以进入空冷系统。

2.2 第二阶段:空冷系统暖机

当蒸汽进入空冷系统后,空冷投入列的凝结水温度将上升。当第2列最低的凝结水温度大于20°C的点达到3个时(总共6个温度测点),暖机阶段结束。

2.3 第三阶段:空冷系统进入由自动控制系统控制风机转速的阶段

当暖机阶段结束后,风机启动允许信号释放,空冷风机的启停由系统PID值控制;冬季工况下空冷阀门的状态由主蒸汽流量控制(夏季工况下空冷阀门除真空旁路阀外全部保持打开)。立管阀门夏季全开,冬季的开启和关闭根据导入空冷的蒸汽流量而定。主蒸汽流量减去供热蒸汽流量=导入空冷的蒸汽流量。当导入空冷的蒸汽流量依次达到60%70%80%时,依次开启第216列立管阀门和凝水阀门。按此顺序,当导入空冷蒸汽流量减小到低于70%60%50%时,依次关闭第612列立管阀门和凝水阀门。第3, 4, 5列则始终投入运行。

在冬季工况下,暖机阶段结束30分钟后(此时间可调),防冻保护将开始生效。暖机阶段结束10分钟后,DCS系统自动保留1台真空泵工作,其余2台真空泵停机。

3 空冷系统自动控制系统方案及参数设置

空冷自动控制系统由ACC总指令形成回路,各列风机自启停回路、单个执行级回路组成。其组态参数灵活可调,由运行人员根据负荷及天气情况自主设定。

3.2 ACC总指令形成回路

背压设定值分为三种情况,正常运行由运行人员设定,预抽真空时系统自动给定,防冻保护动作时自动增加背压设定值。三种情况之间均为无扰切换。ACC总指令是根据运行人员与背压实际值的偏差,经PID运算得出。该PID可根据空冷风机自动运行台数自动进行变参数控制。

3.3 各列风机自启停回路:

风机的自启停受进入空冷的蒸汽流量控制,但每列风机是否接受ACC总指令由列自动是否投入确定。

3.4 单个风机执行级回路

每个风机执行级可根据风机本身情况单独进行函数处理,另外还设置有启机最小转速控制,防冻保护指令控制。

4 防冻保护

在冬季工况,在暖机阶段结束30分钟后(防冻保护抑制结束),防冻保护将处于可触发状态。每列都设有单独的防冻保护,由该列风机的凝结水温度、抽直空温度来判断.当空冷系统处于自动模式,防冻保护复位后,相应风机将自动与主控制器连接(启动运行)。防冻保护有防冻保护I和防冻保护II两种:

4.1 防冻保护I

主要针对每列的4个顺流风机。

1)防冻保护I的触发条件:该段任一冷凝水温度<25°C或任一抽气温度<25°C且环境温度<3°C

2)防冻保护I的动作情况: DCS画面上对应列冷凝水/抽气温度过低的报警出现;背压设定值自动提高2 kPa30分钟后如果报警还未复位,再提高2kPa;将该列风机的各子控制器与主控器分离;该列顺流风机以每分钟降速5Hz的速度降速,当转速降到15Hz时停机;该段逆流风机速度锁定保持不变。

3)防冻保护I的复位条件:该列所有冷凝水温度>35°C且所有抽气温度>30°C或环境温度≥5°C

4)防冻保护I复位的动作情况:DCS画面上报警消失;将背压设定值降低2kPa;顺流风机以每分钟升速5Hz的速度升速,直至达到当前主控制器的速度;逆流风机的子控制器与主控制器连接。

4.2 防冻保护II

防冻保护II针对每列的逆流风机:

1)防冻保护II的触发条件:该段任一抽气温度< 20°C且环境温度<3°C

2)防冻保护II触发的动作情况:由于防冻保护II触发时,防冻保护I已经触发,因此顺流风机将继续降速;DCS画面上出现防冻保护II”报警;该段逆流风机都以每分钟降速5Hz的速度降速,直至停止。

3)防冻保护II的复位条件:该段所有抽气温度> 30°C或环境温度≥5°C

4)防冻保护II复位的动作情况:DCS画面上报警消失如果防冻保护1未复位,则逆流风机速度将锁定在当前值,不连主控;如果防冻保护1已复位,则逆流风机以每分钟升速5Hz的速度升速,直至达到当前主控制器的速度。

5 逆流升温循环

当环境温度低于-2°C时开始启动回暖加热,在环境温度高于0°C停止回暖加热(注意:冬季回暖加热是从上述空冷系统顺控的阶段三,即风机启动允许信号释放后开始进行的)。回暖加热的顺序是:

从第1列开始,列1的逆流冷凝风机停机,2分钟后,列1风机以25Hz的速度反转6分钟,然后再停机2分钟。列2逆流冷凝风机进行同样的过程,这样一直进行到第6列。然后再从第1列开始,反复循环。

这样在6 x 1060分钟后,6列中所有6台逆流风机全部反转完成。总共一个小时后,再次启动下次回暖。如果某列蒸汽立管阀关闭,则回暖加热循环将空等过这一列。回暖加热优先级高于防冻保护III

6 风机保护

风机保护条件:

1)风机减速箱低油压保护:风机启动15秒后开始连续监控减速箱油压,如果发现减速箱油压低,则相应风机停机。

2)风机振动大保护:如果振动开关动作,则相应风机停机。

3)风机减速箱油温高低保护:减速箱油温低于度或高于度,联停风机。

4)对应列立管阀关闭保护:如果对应列的立管阀关闭,则整列风机全停。

7 结束语

以上就是我公司的空冷控制原理简要介绍,从机组试运情况来看,机组背压控制稳定可靠,防冻保护和逆流升温循环正常投入,能满足机组运行需要。但结合兄弟单位的运行情况及相关资料,还有许多问题如夏季机组能否满负荷运行、冬季不利风向对空冷系统影响比较严重时空冷如何经济运行、空冷系统的泄漏报警和自动清洗问题等等,需要值得我们在实际工作中继续研究解决。


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