CN107062936A - 直接空冷系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的直接空冷系统的控制方法，包括：机组在冬季、夏季启动，设定参考背压值；对比实际背压和参考背压值，如果实际背压大于参考背压值，根据实际背压依次控制逆流风机分级启动；当所有的逆流风机已启动时，根据实际背压及实时PID输出频率依次控制顺流风机分级启动；根据实际背压或实时PID输出频率依次控制已启动的逆流风机或顺流风机关闭。该方法能够根据空冷厂实时运行的工作环境状态，控制对应的逆流风机或顺流风机分级启动，实现降温或防冻保护，能够同时满足冬季和夏季的使用。即能够达到较好的防冻效果，还能够降低厂用电率、节约能源。在防冻保护逻辑中，解决了现有的直接空冷系统，控制方式单一，在冬季不能有效避免系统冰冻的难题。

Description

直接空冷系统的控制方法

技术领域

本发明属于电力、化工领域，具体涉及直接空冷系统的控制方法。

背景技术

目前国内、外的直接空冷系统的控制方式基本上都是空冷厂家提供的常规的控制方式，只要任意一列空冷散热器进汽，就会根据设定背压控制所有风机启动，不会针对某个厂做大的改变。常规的逻辑主要包括：1风机操作控制逻辑；2防冻保护逻辑；3凝结水或抽气管道的回暖控制逻辑等。

但是在北方冬季寒冷地区，冬季空冷的防冻就成了头等重要的事情。但目前的逻辑功能虽然有防冻保护和回暖保护逻辑，但实际的防冻效果却比较差，还需要投入大量的人力物力来确保空冷岛的防冻。现有的防冻和回暖的逻辑是检测每一列的抽气温度或凝结水温度，当抽气温度或凝结水温度低于设定的临界值时，控制该列的逆流风机启动反转运行(正传是放热，反转是吸热)，提高整列的抽气温度或凝结水温度避免其过冷。但是上述方法是被动的控制方式，需要运行人员时时监控，降低了系统的自动化程度，与现如今工业领域提倡的“高自动化无人值守”相违背，而且防冻效果不但不好还存在能源浪费的问题。一方面，现有的直接空冷系统控制逻辑是要风机全部启动，控制方式单一，不能靠自动控制在维持住机组背压的同时兼顾凝结水管道和抽气管道的防冻工作。另一方面，通过空冷岛风机运行来降温，使做功后的水汽凝结成水，但是凝结水温度不能低于35℃，会造成过冷使管道出现冻结。温度低了说明风机运行降温降的多了，此时再使逆流风机启动反转来吸一些热使凝结水或抽气温度上升，这种控制方式本身就是对能源的浪费。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供直接空冷系统的控制方法，能够同时满足冬季和夏季的使用，是一套全过程的自动控制，运行人员只需设定好需要的参数即可。即能够达到较好的防冻效果，还能够节约用电量、节约能源、降低人力物力的投入。本发明适用于所有使用直接空冷的电厂或化工厂。

直接空冷系统的控制方法，包括以下步骤：

机组在启动过程中，设定参考背压值，尤其在冬季机组启动中，空冷散热器进汽后对比实际背压和参考背压值，在进汽量增加时，分别进行逐列进汽，在6列全部进汽后，最后进行风机启动。在严寒冬季时，机组启动、低负荷时，所有风机基本全部在停运状态，这是别的空冷机组没有的。

用于设定参考背压值的步骤；

用于启动逆流风机的步骤：对比实际背压和人工设定的参考背压值，如果实际背压大于参考背压值，控制逆流风机分级启动；

用于启动顺流风机的步骤：当所有的逆流风机已启动后，根据背压自动调节逻辑的PID输出频率指令依次控制顺流风机分级启动；

用于关闭风机的步骤：根据实际背压或实时PID输出频率依次控制已启动的逆流风机或顺流风机关闭。包括：

用于关闭逆流风机的步骤：对比人工设定的参考背压与实际背压值，如果实际背压小于参考背压值，依次控制逆流风机分级停止；

用于关闭顺流流风机的步骤：根据背压自动调节逻辑的PID输出频率指令依次控制顺流风机分级关闭。

优选地，所述启动逆流风机的步骤包括：

用于对比实际背压和参考背压值的步骤：

如果实际背压大于参考背压值，定义中间列的风机机组为启动列，从启动列到外侧列的风机机组，依次控制各列风机机组中逆流风机启动，直至实际背压小于参考背压值，或者是全部的逆流风机已启动的步骤；

其中，允许一列风机机组中逆流风机启动的条件为：获取该列风机机组中凝结水管道的凝结水温度和抽气管道的抽气温度，当凝结水温度大于预设的凝结水温度阈值，且抽气温度大于抽气温度阈值时，且要保证该列的蒸汽隔离阀和凝结水回水阀在全部打开的状态(阀门由程序自动打开)，允许该列的逆流风机启动。

优选地，所述启动顺流风机的步骤包括：

背压自动控制系统投入后，对比实时PID输出频率指令和预设的PID输出频率启动分级表，根据实时PID输出频率处于PID输出频率启动分级表中的级别，控制该级别对应的风机机组中顺流风机启动的步骤；

PID输出频率启动分级表根据每一列风机机组建立对应的PID输出频率启动阈值，当实时PID输出频率达到某列风机机组的PID输出频率启动阈值时，控制该列风机机组中顺流风机启动；其中，定义中间列的风机机组为启动列，从启动列到外侧列的风机机组，其PID输出频率启动阈值逐渐增大。

优选地，还包括：

用于设定联启背压值、联启阈值的步骤；

所述关闭风机的步骤包括：

用于关闭逆流风机的步骤：对比实际背压和联启背压值，如果实际背压与联启背压值的差值小于联启阈值，依次控制已启动的逆流风机关闭。

优选地，所述逆流风机关闭的顺序为：定义中间列的风机机组为启动列，从外侧列的风机机组到启动列，依次关闭各列风机机组中逆流风机。

优选地，还包括：

所述关闭顺流风机的步骤包括：对比实际背压和参考背压值，如果实际背压小于参考背压值，根据PID输出频率指令依次控制已启动的顺流风机关闭。优选地，所述顺流风机关闭的步骤包括：

在背压自动控制系统正常投入下，用于对比实时PID输出频率和预设的PID输出频率关闭分级表，根据实时PID输出频率处于PID输出频率关闭分级表中的级别，控制该级别对应的顺流风机关闭的步骤；

PID输出频率关闭分级表根据每一列风机机组建立对应的PID输出频率关闭阈值，当实时PID输出频率下降至某列风机机组的PID输出频率关闭阈值时，生成PID输出频率指令，关闭该列风机机组中顺流风机；其中，定义中间列的风机机组为启动列，从外侧列的风机机组到启动列，依次关闭各列风机机组中顺流风机，其PID输出频率关闭阈值逐渐减小。

优选地，还包括：

用于根据各列风机机组的凝结水温度和风机管道的排气温度，选择相应的转速偏置，根据转速偏置调节各列风机机组中顺流风机的转速的步骤。该步骤为空冷系统的防冻保护逻辑，获取空冷岛各列的凝结水管道的凝结水温度和抽气管道的抽气温度，当该列凝结水温度小于预设的凝结水温度阈值，且抽气温度小于抽气温度阈值时，触发空冷岛该列的防冻保护程序。程序自动执行增加转速偏置(偏置数值由运行人员提前人工设置)，根据叠加转速偏置调节使各列风机机组中顺流风机的转速按照一定速率下降的步骤。

优选地，还包括：

用于凝结水温度保护步骤：凝结水温度保护投入时，当存在大于2列风机机组中凝结水温度＜预设的凝结水温度阈值时，触发保护，选择相应的转速偏置，控制实时PID输出频率下降，下降速率按照预设的频率速率输出，直至全部凝结水温度正常时，选择相应的转速偏置，恢复下降前的实时PID输出频率。

由上述技术方案可知，本发明提供的直接空冷系统的控制方法，能够根据空冷电厂实时运行的工作环境状态，控制对应的逆流风机或顺流风机分级启动，很好的实现背压控制和防冻保护，能够同时满足冬季和夏季的使用。即能够达到较好的防冻效果，还能够降低厂用电率、节约能源。解决了现有的直接空冷系统，控制方式单一，在冬季不能有效避免系统冰冻的难题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实施例中直接空冷系统的控制方法的流程图。

图2为本实施例直接空冷系统的系统图。

图3为本实施例中控制方法的逻辑图。

图4为本实施例中顺流风机联锁启动逻辑图。

图5为本实施例中顺流风机联锁停止逻辑图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

实施例：

直接空冷系统的控制方法，如图1-5所示，包括以下步骤：

用于设定参考背压值的步骤；

用于启动逆流风机的步骤：对比实际背压和参考背压值，如果实际背压大于参考背压值，根据实际背压依次控制逆流风机分级启动；

用于启动顺流风机的步骤：当所有的逆流风机已启动时，根据实际背压及实时PID输出频率依次控制顺流风机分级启动；

用于关逆流风机的步骤：对比实际背压和参考背压值，如果实际背压小于参考背压值，根据实际背压依次控制逆流风机分级关闭；

用于关闭顺流风机的步骤：根据实际背压或实时PID输出频率依次控制已启动的顺流风机关闭。

如图2所示，以330MW机组的直接空冷系统为例，一般的330MW机组设有6列风机机组，每列风机机组包括有5台风机均为变频控制，其中间一台(如图2中，103、203、303、403、503、603)为逆流风机(可以反转)，其余4台为顺流风机。可以对每列风机机组命名：风机共6列，由东到西排列分别为：10列、20列、30列、40列、50列、60列，其中启动列为30列和40列，最外侧的2列分别为10列和60列。该方法为全程自动控制，不论冬季还是夏季在汽轮机机组冲车前即可投入。都是先通过自然冷却，再通过实际背压先逐步启动逆流风机，再根据实际背压逐步启动顺流风机，在背压能够始终维持在低值时，凝结水温度和抽气温度也都在正常范围，风机将由外往里停运，其停机顺序为60列、10列、50列，20列、40列、30列，直到风机全部停运。通过改变空冷启动运行方式来实现空冷系统既能维持机组背压，又能有效的防冻，更能降低厂用电率。具体实施时，参考背压值可以设置为满足机组运行的任意值，如：30KPa(为绝对压力)。

该方法机组在启动过程中，设定参考背压值，尤其在冬季机组启动中，空冷散热器进汽后对比实际背压和参考背压值，实际背压大于参考背压值，在进汽量增加时，分别进行逐列进汽，在6列全部进汽后，最后进行风机启动。在严寒冬季时，机组启动、低负荷时，所有风机基本全部在停运状态。

所述启动逆流风机的步骤包括：

用于对比实际背压和参考背压值的步骤：

如果实际背压大于参考背压值，定义中间列的风机机组为启动列，从启动列到外侧列的风机机组为止，由内到外顺序依次控制各列风机机组中逆流风机启动，直至实际背压小于参考背压值，或者是全部的逆流风机已启动的步骤；

其中，允许一列风机机组中逆流风机启动的条件为：获取该列风机机组中凝结水管道的凝结水温度和抽气管道的抽气温度，当凝结水温度大于预设的凝结水温度阈值，且抽气温度大于抽气温度阈值时，且要保证该列的蒸汽隔离阀和凝结水回水阀在全部打开的状态(阀门由程序自动打开)，允许该列的逆流风机启动。

具体实施时，按照30列、40列、20列、50列、10列、60列的顺序，从30列和40列开始启动逆流风机。在启动逆流风机之前，程序自动打开凝结水隔离阀和蒸汽隔离阀，这样才能准确地测量出凝结水管道的凝结水温度和抽气管道的抽气温度，其中抽气管道的抽气为低压缸做完功后排出的水蒸汽。预设的凝结水温度阈值和抽气温度阈值为35°，为了保证检测的准确性，可以在风机机组中设置多个凝结水温度检测点和抽气温度检测点，只有在全部凝结水温度检测点检测的温度都大于凝结水温度阈值，且全部抽气温度检测点检测的温度都大于抽气温度阈值时，才允许启动该列的逆流风机。

所述启动顺流风机的步骤包括：

当背压自动控制系统投入后，用于对比实时PID输出频率指令和预设的PID输出频率启动分级表，根据实时PID输出频率处于PID输出频率启动分级表中的级别，控制该级别对应的风机机组中顺流风机启动的步骤；

PID(比例P、积分I、微分D控制算法)输出频率启动分级表根据每一列风机机组建立对应的PID输出频率启动阈值，当实时PID输出频率达到某列风机机组的PID输出频率启动阈值时，控制该列风机机组中顺流风机启动；其中，从启动列开始到最外侧风机列为止，由内到外顺序依次启动顺流风机，其PID输出频率启动阈值逐渐增大。

例如PID输出频率启动分级表中，30列风机机组的PID输出频率启动阈值为12赫兹，40列风机机组的PID输出频率启动阈值为14赫兹，20列风机机组的PID输出频率启动阈值为16赫兹，50列风机机组的PID输出频率启动阈值为18赫兹，10列风机机组的PID输出频率启动阈值为20赫兹，60列风机机组的PID输出频率启动阈值为22赫兹。则当实时PID输出频率为12赫兹时，启动30列顺流风机，开始调节背压；当背压继续增大，实时PID输出频率为14赫兹时，启动40列顺流风机；当背压继续增大，实时PID输出频率为16赫兹时，启动20列顺流风机；当背压继续增大，实时PID输出频率为18赫兹时，启动50列顺流风机；当背压继续增大，实时PID输出频率为20赫兹时，启动10列顺流风机；当背压继续增大，PID输出为22赫兹时，启动60列顺流风机。

还包括：

用于设定联启背压值、联启阈值的步骤；

所述关闭风机的步骤包括：

用于关闭逆流风机的步骤：对比实际背压和联启背压值，如果实际背压与联启背压值的差值小于联启阈值，依次控制已启动的逆流风机关闭。所述逆流风机关闭的顺序为：从外侧列的风机机组到启动列，依次关闭各列风机机组中逆流风机。

具体实施时，联启背压值可以参考标准大气压和当地海拔等设置，联启阈值可以设置为-2kPa。例如当实际背压与设定联启背压值之差小于-2kPa时，按从外侧列的风机机组到启动列：60列、10列、50列、20列、40列、30列、的顺序控制已启动的逆流风机关闭，且关闭风机不联锁关闭蒸汽隔离阀和凝结水隔离阀。

还包括：

用于关闭顺流风机的步骤：背压自动控制系统投入后，根据PID输出频率指令依次控制已启动的顺流风机关闭。

所述顺流风机关闭的步骤包括：

对比实时PID输出频率和预设的PID输出频率关闭分级表，根据实时PID输出频率处于PID输出频率关闭分级表中的级别，控制该级别对应的顺流风机关闭的步骤；

PID输出频率关闭分级表根据每一列风机机组建立对应的PID输出频率关闭阈值，当实时PID输出频率下降至某列风机机组的PID输出频率关闭阈值时，生成PID输出频率指令，关闭该列风机机组中顺流风机；其中，从最外侧风机列开始到中间启动列为止，由外到内顺序依次关闭顺流风机，其PID输出频率关闭阈值逐渐减小。

例如PID输出频率关闭分级表中，10列风机机组的PID输出频率关闭阈值为21赫兹，60列风机机组的PID输出频率关闭阈值为19赫兹，50列风机机组的PID输出频率关闭阈值为17赫兹，20列风机机组的PID输出频率关闭阈值为15赫兹，40列风机机组的PID输出频率关闭阈值为13赫兹，30列风机机组的PID输出频率关闭阈值为11赫兹。则当实时PID输出频率为21赫兹时，关闭10列顺流风机；实时PID输出频率为19赫兹时，关闭60列顺流风机；实时PID输出频率为17赫兹时，关闭50列顺流风机；实时PID输出频率为15赫兹时，关闭20列顺流风机；实时PID输出频率为13赫兹时，关闭40列顺流风机；PID输出为11赫兹时，关闭30列顺流风机。

还包括：

联启联启联启空冷系统的防冻保护逻辑，获取空冷岛各列的凝结水管道的凝结水温度和抽气管道的抽气温度，当该列凝结水温度小于预设的凝结水温度阈值，且抽气温度小于抽气温度阈值时，触发空冷岛该列的防冻保护程序。程序自动执行增加转速偏置(偏置数值由运行人员提前人工设置)，根据叠加转速偏置调节使各列风机机组中顺流风机的转速按照一定速率下降的步骤。具体实施时，冬季运行中，如果某列风机机组中任意一点凝结水温度≤35度或任意一点抽气温度≤25度时，程序自动执行由PID输出频率减去相应的转速偏置，从而降低该列顺流风机的转速，偏置可以为0到30％(具体数值可由运行人员手动设置)，当全部凝结水温度大于35℃且抽气温度大于25℃，复位防冻保护程序，偏置作用取消，继续由PID调节机组背压。若偏置回路触发后，任意凝结水温度或者抽气温度继续下降，凝结温度≤30度或抽气温度≤20度时，则使得该列顺流风机降到最低转速(10赫兹)，运行5分钟后若仍有任意凝结温度≤30度或任意抽气温度≤20度时该列顺流风机全停，当全部凝结水温度大于50℃且抽气温度大于30℃，联启该列顺流风机。

还包括：

凝结水温度保护逻辑：(设有投切按钮，可由运行人员选择是否投入)

凝结水温度保护投入时，冬季运行中，有大于2列风机机组中出现凝结水温度小于预设的凝结水温度阈值(如45℃)时，触发该保护，选择相应的转速偏置，控制当前实时PID输出频率自动减去“5HZ”，下降速率按预设的频率速率(如0.1赫兹每秒)输出，降低全部风机的转速，一直到全部凝结水温度正常时，恢复下降前的实时PID自动控制。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (9)

1.直接空冷系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

用于设定参考背压值的步骤；

用于启动逆流风机的步骤：对比实际背压和参考背压值，如果实际背压大于参考背压值，根据实际背压依次控制逆流风机分级启动；

用于启动顺流风机的步骤：当所有的逆流风机已启动时，根据实际背压及实时PID输出频率依次控制顺流风机分级启动；

用于关闭风机的步骤：根据实际背压或实时PID输出频率依次控制已启动的逆流风机或顺流风机关闭。

2.根据权利要求1所述的直接空冷系统的控制方法，其特征在于，所述启动逆流风机的步骤包括：

用于对比实际背压和参考背压值的步骤：

如果实际背压大于参考背压值，定义中间列的风机机组为启动列，从启动列到外侧列的风机机组，依次控制各列风机机组中逆流风机正转，直至实际背压小于参考背压值，或者是全部的逆流风机已启动的步骤；

其中，控制一列风机机组中逆流风机正转的允许条件为：获取该列风机机组中凝结水温度和抽气管道的抽气温度，当凝结水温度大于预设的凝结水温度阈值，且抽气温度大于抽气温度阈值时，控制该列的逆流风机正转。

3.根据权利要求2所述的直接空冷系统的控制方法，其特征在于，所述启动顺流风机的步骤包括：

在背压自动控制系统投入后，用于对比实时PID输出频率和预设的PID输出频率启动分级表，根据实时PID输出频率处于PID输出频率启动分级表中的级别，控制该级别对应的风机机组中顺流风机启动的步骤；

PID输出频率启动分级表根据每一列风机机组建立对应的PID输出频率启动阈值，当实时PID输出频率达到某列风机机组的PID输出频率启动阈值时，控制该列风机机组中顺流风机启动；其中，定义中间列的风机机组为启动列，从启动列到外侧列的风机机组，其PID输出频率启动阈值逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的直接空冷系统的控制方法，其特征在于，还包括：

用于根据各列风机机组的凝结水温度和风机管道的排气温度，选择相应的转速偏置，根据转速偏置调节各列风机机组中顺流风机的转速的步骤。

5.根据权利要求2所述的直接空冷系统的控制方法，其特征在于，还包括：

用于凝结水温度保护步骤：凝结水温度保护投入时，当存在大于2列风机机组中凝结水温度小于预设的凝结水温度阈值时，触发保护，选择相应的转速偏置，控制实时PID输出频率下降，下降速率按照预设的频率速率输出，直至全部凝结水温度正常时，选择相应的转速偏置，恢复下降前的实时PID输出频率。

6.根据权利要求1所述的直接空冷系统的控制方法，其特征在于，还包括：

用于设定联启背压值、联启阈值的步骤；

所述关闭风机的步骤包括：

用于关闭逆流风机的步骤：对比实际背压和联启背压值，如果实际背压与联启背压值的差值小于联启阈值，依次控制已启动的逆流风机关闭。

7.根据权利要求6所述的直接空冷系统的控制方法，其特征在于，所述逆流风机关闭的顺序为：定义中间列的风机机组为启动列，从外侧列的风机机组到启动列，依次关闭各列风机机组中逆流风机。

8.根据权利要求1所述的直接空冷系统的控制方法，其特征在于，还包括：

所述关闭风机的步骤包括：

用于关闭顺流风机的步骤：对比实际背压和参考背压值，如果实际背压小于参考背压值，根据PID输出频率指令依次控制已启动的顺流风机关闭。

9.根据权利要求8所述的直接空冷系统的控制方法，其特征在于，所述顺流风机关闭的步骤包括：

如果实际背压小于参考背压值，用于对比实时PID输出频率和预设的PID输出频率关闭分级表，根据实时PID输出频率处于PID输出频率关闭分级表中的级别，控制该级别对应的顺流风机关闭的步骤；

PID输出频率关闭分级表根据每一列风机机组建立对应的PID输出频率关闭阈值，当实时PID输出频率下降至某列风机机组的PID输出频率关闭阈值时，生成PID输出频率指令，关闭该列风机机组中顺流风机；其中，定义中间列的风机机组为启动列，从外侧列的风机机组到启动列，其PID输出频率关闭阈值逐渐减小。