CN105822363B - 空冷系统以及用于空冷系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械工程领域，公开了一种空冷系统以及用于空冷系统的控制方法，该空冷系统还包括：辅助冷却设备，串联于汽轮机和空冷装置的之间或者与所述空冷装置并联，用于对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。本发明能够对汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却，提高了整个空冷系统的冷却能力从而也大大提高了机组效率。

Description

空冷系统以及用于空冷系统的控制方法

技术领域

本发明涉及机械工程领域，具体地，涉及一种空冷系统以及用于空冷系统的控制方法。

背景技术

在现有技术中，由于空冷机组大部分位于国内西北地区，该地区外界环境多变、昼夜温差较大，经常由于外界环境的恶化(例如长时间的高温天气等)造成空冷装置冷却效果无法达到机组设计要求，即造成了空冷机组的背压较高而偏离设计工况。虽然空冷装置的设计已经考虑到了外界环境恶化导致效率降低的问题，但是在机组运行之后，由于空冷装置的散热装置表面积灰等原因仍会造成空冷装置的冷却能力的降低。而按照汽轮机的效率公式当其他条件不变时，机组的背压升高将导致机组的效率降低，从而导致机组无法维持高负荷运行，使得机组效率降低。

发明内容

针对现有技术中存在的空冷系统的冷却能力降低而导致机组效率降低的技术问题，本发明提供了一种空冷系统，该空冷系统还包括：辅助冷却设备，串联于汽轮机和空冷装置的之间或者与所述空冷装置并联，用于对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。

相应地，本发明还提供了一种用于空冷系统的控制方法，该空冷系统包括辅助冷却设备，串联于汽轮机和空冷装置的之间或者与所述空冷装置并联，该控制方法包括：利用所述辅助冷却设备对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。

采用本发明的空冷系统以及用于空冷系统的控制方法，通过串联于汽轮机和空冷装置的之间或者与所述空冷装置并联的辅助冷却设备，能够对汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却，提高了整个空冷系统的冷却能力从而也大大提高了机组效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的一种实施方式的空冷系统的示意图；

图2是根据本发明的另一种实施方式的空冷系统的示意图；

图3A-3C是根据本发明的一种实施方式的辅助冷却设备的示意图；以及

图4是根据本发明的一种实施方式的用于空冷系统的控制方法的示意流程图。

附图标记说明

1 汽轮机 2 辅助冷却设备 3 空冷岛

4 凝结水箱 5 凝泵 6 低压加热器

7 除氧器 8 给水泵 9 高压加热器

10 锅炉 11 循环水泵 12 变频器

13 换热装置 14 冷却塔 15 管道

16 排汽装置

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

现有技术中的直接空冷系统亦可以称为空气冷却凝汽器系统，它是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，其中一般包括汽轮机1(与发电机连接获得驱动力)、空冷装置(例如包括空冷岛3和凝结水箱4)、排汽装置16、凝泵5、低压加热器6、除氧器7、给水泵8、高压加热器9、以及锅炉10等。其工艺流程为汽轮机排汽经排汽管道流向空冷凝汽器(空冷装置)，排汽管道在汽机房外通过支管流至空冷凝汽器的配汽联箱。配汽联箱位于空冷凝汽器的顶部，向翅片管束分配蒸汽，大量的冷空气被空冷风机吸入后流过翅片管外表面，将排汽所携带的热量带走，从而使排汽凝结为水，凝结水再经泵送回汽轮机回热系统。

考虑到现有技术中的空冷装置的冷却能力不佳，图1是根据本发明的一种实施方式的空冷系统的示意图，如图1所示，与现有技术中的空冷系统不同之处在于(其他与现有技术相同的组件如图1所示，对于这些组件的工作原理和连接关系与现有技术相同，为了不混淆本发明的保护范围，在此不再赘述)，该空冷系统还可以包括：辅助冷却设备2，串联于汽轮机1的排汽口与空冷装置(例如空冷岛3)的进汽口之间，用于对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。采用这样的实施方式，可以达到调节空冷装置负荷的目的，从而提高着整个空冷系统的冷却效果，以使机组最终的冷却效果符合机组设计要求。

图2是根据本发明的另一种实施方式的空冷系统的示意图，如图2所示，在这种实施方式中，辅助冷却设备2与空冷装置并联，用于对所述汽轮机1的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却，即将汽轮机1排出的热蒸汽进行分流，一部分通过辅助冷却设备2冷却，另一部分通过空冷装置进行冷却。采用这样的实施方式，可以达到调节空冷装置负荷的目的，从而提高着整个空冷系统的冷却效果，以使机组最终的冷却效果符合机组设计要求。

根据本发明的一种实施方式，该空冷系统还可以包括：温度测量装置，位于所述辅助冷却设备2的排汽口处，用于测量所述辅助冷却设备的排汽口处的蒸汽温度，其可以是任何能够实现上述功能的测量装置；控制装置，分别与所述温度测量装置连接和所述辅助冷却设备连接，用于根据所测蒸汽温度和预定温度，控制所述辅助冷却设备对所述汽轮机1的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。

具体地，图3A是根据本发明的一种实施方式的辅助冷却设备的示意图，如图3A所示，所述辅助冷却设备2可以包括：换热装置13、循环水泵11、以及冷却塔14。具体地，在所述辅助冷却设备2串联于汽轮机1和空冷装置的之间的情况下(如图1所示)，所述换热装置13的进汽口与所述汽轮机1的排汽口连接，所述换热装置13的排汽口与所述空冷装置的进汽口连接，例如通过管道15将换热装置13的排汽口与空冷装置的进汽口连接，使得从汽轮机1的排汽口排出的热蒸汽经过换热装置13进行冷却，并经过所述换热装置13将冷却的蒸汽输出给所述空冷装置进一步冷却。优选地，温度测量装置可以安装在换热装置13的排汽口处，以测量经过换热装置13冷却后的蒸汽的温度。

或者，在所述辅助冷却设备2与所述空冷装置并联的情况下，所述换热装置13的进汽口与所述汽轮机1的排汽口连接，所述换热装置13的排汽口与排汽装置16的进汽口连接，使得从汽轮机的排汽口排出的一部分热蒸汽经过换热装置13进行冷却。优选地，温度测量装置可以安装在换热装置13的排汽口处，以测量经过换热装置13冷却后的蒸汽的温度。

图3B示出了根据本发明的一种实施方式的换热装置的示意图；图3C示出了根据本发明的一种实施方式的辅助冷却设备的工作循环的示意图。如图3B所示，换热装置13是完成蒸汽与冷却水热量交换的空间。其工作原理是汽轮机1排汽进入换热装置13的壳程进而充满换热装置的内部空间，换热装置13内部的换热管横穿前后基板，换热管内部流动冷却水，即冷却水流过换热装置13的管程，通过换热管内冷却水的循环流动达到冷却换热装置壳程蒸汽的目的。

以及，循环水泵11为冷却水提供循环动力，冷却水在依次通过换热装置13、冷却塔14后再次被送入换热装置13从而完成冷却水的循环流动。冷却塔14的作用是接收来自循环水泵11的给水，完成对循环水的冷却，即辅助冷却设备2的各个组件的工作循环如图3C所示。采用这样的实施方式，使得从汽轮机的排汽口排出的热蒸汽经过换热装置进行冷却，并经过所述换热装置将冷却的蒸汽输出给所述空冷装置进一步冷却。

对于增加的辅助冷却设备2的控制，优选地，所述控制装置可以包括PID控制器和变频器12，所述变频器12分别与所述循环水泵11和所述PID控制器连接。该变频器可以调节循环水泵11的转速，实现提高冷却效果及节能的目的。

优选地，所述PID控制器可以预先存储有期望辅助冷却设备能够冷却的预定温度，这样PID控制器可以根据所测蒸汽温度和预定温度，控制所述辅助冷却设备对所述汽轮机1的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。例如在温度测量装置所测蒸汽温度大于预定温度的情况下，说明此时冷却效果不佳，需要提高冷却效果，因此PID控制器可以提高所述循环水泵的转速，例如控制变频器调节循环水泵11的转速；以及在所测蒸汽温度小于预定温度的情况下，说明此时，冷却效果已经满足要求，可以减小所述循环水泵的转速，以节省能源。

根据本发明的再一种实施方式，为了避免所测蒸汽温度的不规则变动，该系统还可以包括超前滞后(leadlag)模块，用于将所测量的换热装置13的排汽口处的蒸汽温度进行滤波处理，以避免所测蒸汽温度的不规则波动。在这种实施方式中，PID控制器在滤波处理后的蒸汽温度大于预定温度的情况下，提高所述循环水泵的转速；以及在滤波处理后的蒸汽温度小于预定温度的情况下，减小所述循环水泵的转速。

根据本发明的另一种实施方式，考虑到外界恶劣环境因素(例如高温炎热环境)可能会对空冷系统的影响，所述PID控制器还可以预先存储一个预定环境温度值(例如35℃)，并且在室外气温大于预定环境温度的情况下，直接控制所述循环水泵的转速增大。更为优选地，在室外气温大于预定环境温度且持续一段时间(例如2小时及以上)的情况下，控制所述循环水泵的转速增大。采用这样的实施方式可以在外界恶劣环境的情况下，增大辅助冷却设备的冷却效果，以避免外界恶劣环境降低空冷系统冷却效果。

相应地，本发明还提供了用于空冷系统的控制方法，该空冷系统可以包括辅助冷却设备，串联于汽轮机和空冷装置的之间或者与所述空冷装置并联，该控制方法包括：利用所述辅助冷却设备对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。其中所述辅助冷却设备的具体实施方式如上所述。

图4是根据本发明的一种实施方式的用于空冷系统的控制方法的示意流程图，如图4所示，对汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却的方法可以包括以下步骤：

步骤1001，测量所述辅助冷却设备的排汽口处的蒸汽温度；以及

步骤1002，根据所测蒸汽温度和预定温度，控制所述辅助冷却设备对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。

优选地，所述辅助冷却设备包括循环水泵；该方法还可以包括：在所测蒸汽温度大于预定温度的情况下，提高所述循环水泵的转速；以及在所测蒸汽温度小于预定温度的情况下，减小所述循环水泵的转速。

优选地，该方法还可以包括：将所测量的蒸汽温度进行滤波处理，以避免所测蒸汽温度的不规则波动。

优选地，该方法还可以包括：在滤波处理后的蒸汽温度大于预定温度的情况下，提高所述循环水泵的转速；以及在滤波处理后的蒸汽温度小于预定温度的情况下，减小所述循环水泵的转速。

应当理解的是，上述用于空冷系统的控制方法的各个具体实施方式，均已在空冷系统的实施方式中做了详细地说明(如上所述)，在此不再赘述。并且，本领域技术人员可以根据本发明的公开选择上述各种实施方式中的任一者，或者选择上述各种实施方式的组合来配置空冷系统，并且其他的替换实施方式也落入本发明的保护范围。

采用本发明的空冷系统以及用于空冷系统的控制方法，能够对汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却，提高了整个空冷系统的冷却能力从而也大大提高了机组效率。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种空冷系统，其特征在于，该空冷系统还包括：

辅助冷却设备，串联于汽轮机和空冷装置的之间或者与所述空冷装置并联，用于对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却；

其中该系统还包括：

温度测量装置，位于所述辅助冷却设备的排汽口处，用于测量所述辅助冷却设备的排汽口处的蒸汽温度；

控制装置，分别与所述温度测量装置连接和所述辅助冷却设备连接，用于根据所测蒸汽温度和预定温度，控制所述辅助冷却设备对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助冷却设备包括：

换热装置、循环水泵、以及冷却塔，其中：

在所述辅助冷却设备串联于汽轮机和空冷装置的之间的情况下，所述换热装置的进汽口与所述汽轮机的排汽口连接，所述换热装置的排汽口与所述空冷装置的进汽口连接，使得从汽轮机的排汽口排出的热蒸汽经过换热装置进行冷却，并经过所述换热装置将冷却的蒸汽输出给所述空冷装置进一步冷却；或者

在所述辅助冷却设备与所述空冷装置并联的情况下，所述换热装置的进汽口与所述汽轮机的排汽口连接，所述换热装置的排汽口与排汽装置的进汽口连接，使得从汽轮机的排汽口排出的热蒸汽经过换热装置进行冷却。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，该系统还包括：

超前滞后模块，用于将所测量的换热装置的排汽口处的蒸汽温度进行滤波处理，以避免所测蒸汽温度的不规则波动。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制装置用于：

在所测蒸汽温度大于预定温度的情况下，提高所述循环水泵的转速；以及

在所测蒸汽温度小于预定温度的情况下，减小所述循环水泵的转速。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述控制装置用于：

在滤波处理后的蒸汽温度大于预定温度的情况下，提高所述循环水泵的转速；以及

在滤波处理后的蒸汽温度小于预定温度的情况下，减小所述循环水泵的转速。

6.根据权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述控制装置包括PID控制器和变频器，所述变频器分别与所述循环水泵和所述PID控制器连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制装置还用于：

在室外气温大于预定环境温度的情况下，控制所述循环水泵的转速增大。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制装置还用于：

在室外气温大于预定环境温度且持续一段时间的情况下，控制所述循环水泵的转速增大。

9.一种用于空冷系统的控制方法，其特征在于，该空冷系统包括辅助冷却设备，串联于汽轮机和空冷装置的之间或者与所述空冷装置并联，该控制方法包括：

利用所述辅助冷却设备对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却；其中该方法还包括：

测量所述辅助冷却设备的排汽口处的蒸汽温度；

根据所测蒸汽温度和预定温度，控制所述辅助冷却设备对所述汽轮机的排汽口所排出的热蒸汽进行冷却。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述辅助冷却设备包括循环水泵；该方法还包括：

在所测蒸汽温度大于预定温度的情况下，提高所述循环水泵的转速；以及

在所测蒸汽温度小于预定温度的情况下，减小所述循环水泵的转速。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

将所测量的蒸汽温度进行滤波处理，以避免所测蒸汽温度的不规则波动。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

在滤波处理后的蒸汽温度大于预定温度的情况下，提高所述循环水泵的转速；以及

在滤波处理后的蒸汽温度小于预定温度的情况下，减小所述循环水泵的转速。