CN107543427B - 一种直接空冷凝汽器防冻控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直接空冷凝汽器防冻控制方法，在直接空冷凝汽器上增设光纤光栅温度检测装置，使每个风机单元配有多个温度传感，并测取凝汽器管束出风侧和进风侧多点温度的检测值，计算每个风机单元出风与进风温度差值，通过比较风机单元进出风温度差值与规定温度差值启动防冻保护程序，并对每个风机单元风机转速进行控制。本发明将直接空冷凝汽器的整列控制改为风机单元控制，使防冻过程控制更准确，可降低凝汽器运行背压。
Description
技术领域
本发明一种直接空冷凝汽器防冻控制方法，主要用于火电厂或化工企业蒸汽轮机（或透平机）乏汽直接空冷凝汽器的控制过程。
背景技术
在火力发电或化工企业，在汽轮机（或透平机）内做过功后的蒸汽（又称乏汽），需要排入凝汽器凝结成水，再返回到锅炉循环使用。近几年，直接空冷凝汽器（即采用空冷方式的冷凝器）在我国北方地区应用得非常普遍。不同排汽量的汽轮机所需的直接空冷凝汽器规模也不同；常见的直接空冷凝汽器由多个列（组）、每列（组）又含多个风机单元组成。每个风机单元可以被看作为一个独立的换热单元，包括布置成“A”形的凝汽器管束和一只大型轴流风机。按照蒸汽与凝结水的流动方向是否相同，风机单元又被分为顺流单元和逆流单元两种。工作时，从汽轮机排气口排出的蒸汽先进入顺流单元（此时蒸汽与凝结水流向相同，都向下），在顺流单元大部分蒸汽得到凝结，然后剩余蒸汽又进入逆流单元（蒸汽与凝结水流向相反，蒸汽向上、凝结水向下）继续凝结，余下蒸汽中的不凝性气体最后从逆流单元顶部抽气口排出。直接空冷凝汽器往往是由多个风机单元组成的体积庞大的换热系统。
如果冬季环境温度较低，直接空冷凝汽器就存在被冻结的风险。在直接空冷凝汽器每列凝结水出口（凝汽器管束左右侧各一个口）位置安装有凝结水温度传感器，测取该列两侧的凝结水温度；逆流单元顶部抽气口位置（每个逆流单元左右侧各一个口）也安装有抽气口温度传感器，测取该逆流单元的抽气温度。现有技术是根据所检测到的凝结水和抽气口温度来进行防冻控制的：1）如果测取的凝结水温度低于规定值，该列顺流单元启动顺流防冻保护程序，即顺流单元风机进行降转速运行，使背压（汽轮机排汽口压力）升高；否则，按实际背压值与目标背压值的偏离依顺序（程序规定的顺序）调整每列的每个顺流单元风机转速（增速或降速）； 2）如果测取的抽气口温度低于规定值，该逆流单元启动逆流防冻保护程序，即逆流风机进行降转速和回暖运行；否则，也按实际背压值与目标背压的偏离依顺序（程序规定的顺序）调节每列的逆流单元风机正向运转的转速（增速或降速）。
现有的防冻控制方法存在不足：1）测取的凝结水温度是该列多个风机单元的凝结水平均温度，由于系统庞大、温度的不均匀性大，故不能反映出各个单元温度差异，不能对单个风机进行精确控制；2）抽气口温度也不能完全反映逆流单元凝汽器管束内蒸汽的实际温度；这些不足常引起防冻控制的失误。
虽然近期少量的实际工程项目在直接空冷凝汽器外部增设了凝汽器管束出风温度场的监控装置，但是，其功能仅能够实现显示温度场数据和报警，必要时还不得不依靠人工判断和操作，没有形成有效的防冻控制方法，不仅效率低、也易产生控制失误。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制更加精确、高效、失误少的直接空冷凝汽器防冻控制方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种直接空冷凝汽器防冻控制方法，直接空冷凝汽器包括多个顺流单元和逆流单元，所述顺流单元和逆流单元统称为风机单元，增设光纤光栅温度检测装置，光纤光栅温度检测装置由出风温度检测光缆、进风温度检测光缆和主机组成，出风温度检测光缆、进风温度检测光缆配置多个温度传感器且分别布置在每个顺流单元或逆流单元凝汽器管束的出风侧和进风侧，包括以下控制步骤：
步骤1、采集各每个顺流单元或逆流单元温度传感器的检测值；
步骤2、计算每个顺流单元或逆流单元凝汽器管束出风温度和进风温度以及出风与进风温度差值；
步骤3、比较每个顺流单元或逆流单元出风与进风温度差值与该风机单元的温度差规定值，如果出风与进风温度差值小于温度差规定值，执行步骤4，否则，执行步骤5；
步骤4、启动该风机单元防冻保护程序，返回步骤1；
步骤5、停止该风机单元防冻保护程序；
步骤6、将直接空冷凝汽器的实际背压与目标背压相比较，当实际背压值大于目标背压值时执行步骤7，小于目标背压值时执行步骤8；
步骤7、在未执行防冻保护程序的顺流单元或逆流单元中选择出风与进风温度差值最大的风机单元进行风机增转速运行，返回步骤1；
步骤8、选择出风与进风温度差值最小的风机单元进行风机降转速运行，返回步骤1。
所述凝汽器管束的出风温度是该风机单元出风温度检测光缆上所有多个温度传感器检测值的算术平均或加权平均值。
所述凝汽器管束的进风温度是该风机单元进风温度检测光缆上所有多个温度传感器检测值的算术平均或加权平均值。
顺流单元的所述的温度差规定值与逆流单元的所述温度差规定值不同，或者相同。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明将直接空冷凝汽器的整列控制改为风机单元控制，使防冻过程控制更准确，可降低凝汽器运行背压。
附图说明
图1为本发明的系统组成和温度传感器布置图。
图2为本发明的防冻控制流程图。
图中：直接空冷凝汽器1、顺流单元1-1、逆流单元1-2、风机1-3、凝汽器管束 1-4、光纤光栅温度检测装置 2、出风温度检测光缆2-1、进风温度检测光缆2-2、主机2-3、温度传感器2-4。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中的一种直接空冷凝汽器防冻控制方法，图1是本发明实施例的直接空冷凝汽器系统组成和温度传感器布置图。如图所示，直接空冷凝汽器1有2列风机单元（图中显示为两列单元，但实际应用或者有更多列风机单元），每列风机单元由3个顺流单元1-1和1个逆流单元1-2组成（图中箭头表示蒸汽流动方向，向下为顺流单元1-1，向上为逆流单元1-2），图中共有6个顺流单元1-1和2个逆流单元1-2，每个风机单元都包括风机1-3和凝汽器管束1-4，风机1-3在A形布置的凝汽器管束1-4的下方，风机1-3向凝汽器管束1-4提供对流换热所需的空气，风机1-3的所提供的空气流量与其成转速正比，转速越高空气流量越大。光纤光栅温度检测装置2由出风温度检测光缆2-1、进风温度检测光缆2-2和主机2-3组成，出风温度检测光缆2-1和进风温度检测光缆2-2上设置了多个温度传感器2-4，而且分别布置在每个风机单元（顺流单元1-1或逆流单元1-2）的凝汽器管束1-4外侧和内侧单元进风口位置，用于测取每个风机单元多个出风温度和多个进风温度的检测值。
图2为本发明的防冻控制流程图，所表示的控制步骤如下：
步骤1、采集各风机单元温度传感器2-4的检测值。每个风机单元（顺流单元1-1或逆流单元1-2）均布置出风温度检测光缆2-1和进风温度检测光缆2-2，能够采集到多个出风温度检测值和多个进风温度检测值。
步骤2、计算每个顺流单元1-1或逆流单元1-2凝汽器管束的出风温度和进风温度以及出风与进风温度差值；出风温度和进风温度，是采用算术平均法或加权平均法分别对多个出风温度检测值和多个进风温度检测值进行计算的平均值；出风与进风温度差值，是这两个平均值的差值。
步骤3、比较风机单元的出风与进风温度差值与该风机单元的温度差规定值，如果出风与进风温度差值小于温度差规定值，执行步骤4，否则，执行步骤5。通常情况下，顺流单元1-1的温度差规定值与逆流单元1-2温度差规定值设置为不相同的，根据运行具体情况也可设置为相同的。
步骤4、启动该风机单元防冻保护程序，返回步骤1。顺流单元1-1的防冻保护程序为风机降转速运行；逆流单元1-2的防冻保护程序略为复杂，为正转-停止-反转的运行程序，又称为暖管运行。
步骤5、停止该风机单元防冻保护程序；
步骤6、将直接空冷凝汽器1的实际背压与目标背压相比较，当实际背压值大于目标背压值时执行步骤7，小于目标背压值时执行步骤8；
步骤7、在未执行防冻保护程序的风机单元（顺流单元1-1或逆流单元1-2）中选择出风与进风温度差值最大的风机单元进行风机增转速运行，返回步骤1；
步骤8、选择出风与进风温度差值最小的风机单元进行风机降转速运行，返回步骤1。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种直接空冷凝汽器防冻控制方法，直接空冷凝汽器（1）包括多个顺流单元（1-1）和逆流单元（1-2），所述顺流单元和逆流单元统称为风机单元，增设光纤光栅温度检测装置（2），光纤光栅温度检测装置（2）包括出风温度检测光缆（2-1）、进风温度检测光缆（2-2）和主机（2-3），出风温度检测光缆（2-1）、进风温度检测光缆（2-2）配置多个温度传感器（2-4）且分别布置在每个顺流单元（1-1）或逆流单元（1-2）凝汽器管束（1-4）的出风侧和进风侧，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采集各顺流单元（1-1）或逆流单元（1-2）温度传感器（2-4）的检测值；
步骤2、计算每个顺流单元（1-1）或逆流单元（1-2）凝汽器管束（1-4）的出风温度、进风温度以及出风与进风温度差值；
步骤3、比较每个顺流单元（1-1）或逆流单元（1-2）的出风与进风温度差值与温度差规定值，如果出风与进风温度差值小于温度差规定值，该顺流单元（1-1）或逆流单元（1-2）执行步骤4，否则执行步骤5；
步骤4、启动该风机单元防冻保护程序，然后返回步骤1；
步骤5、停止该风机单元防冻保护程序；
步骤6、将直接空冷凝汽器（1）的实际背压与目标背压相比较，当实际背压值大于目标背压值时执行步骤7，小于目标背压值时执行步骤8；
步骤7、在未执行防冻保护程序的顺流单元（1-1）或逆流单元（1-2）选择出风与进风温度差值最大的风机单元进行风机（1-3）增转速运行，然后返回步骤1；
步骤8、选择出风与进风温度差值最小的顺流单元（1-1）或逆流单元（1-2）进行风机（1-3）降转速运行，然后返回步骤1。
2.根据权利要求1所述的一种直接空冷凝汽器防冻控制方法，其特征在于：所述的凝汽器管束（1-4）出风温度是对应的风机单元区域内出风温度检测光缆（2-1）上所有多个温度传感器（2-4）检测值的算术平均或加权平均值。
3.根据权利要求1所述的一种直接空冷凝汽器防冻控制方法，其特征在于：所述的凝汽器管束（1-4）进风温度是对应的风机单元区域内进风温度检测光缆（2-2）所有多个温度传感器（2-4）检测值的算术平均或加权平均值。
4.根据权利要求1所述的一种直接空冷凝汽器防冻控制方法，其特征在于：顺流单元（1-1）和逆流单元（1-2）所述的温度差规定值不同，或者相同。
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