WO2021223387A1

WO2021223387A1 - 一种空冷凝汽器风机自动控制方法和系统

Info

Publication number: WO2021223387A1
Application number: PCT/CN2020/126613
Authority: WO
Inventors: 万逵芳; 邱桂芝; 王伟; 王然; 郭婷婷; 宋寅
Original assignee: 中国大唐集团科学技术研究院有限公司火力发电技术研究院
Priority date: 2020-05-07
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2021-11-11
Also published as: CN111637762A

Abstract

本发明涉及一种空冷凝汽器风机自动控制方法，该方法包括：获取空冷凝汽器工作状态的特征参量；其中，特征参量为温度转变界面位置或温度转变界面位置偏差；以特征参量作为输入信号，经过处理转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号用以执行风机闭环控制，直至与目标特征参量吻合。该系统包括空冷凝汽器温度转变界面捕捉装置、信号转换装置及控制装置；所述空冷凝汽器温度转变界面捕捉装置包括测温元件、数据采集装置、数据处理装置。本发明以空冷凝汽器工作状态的特征参量或温度参量作为控制系统的输入信号实现了空冷凝汽器风机闭环控制，达到冷端优化运行、节省风机耗电和空冷凝汽器防冻的目的，简化了控制系统。

Description

一种空冷凝汽器风机自动控制方法和系统

技术领域

本发明涉及火力发电技术领域，尤其涉及一种空冷凝汽器风机自动控制方法和系统。

背景技术

直接空冷机组冷端优化运行是降低发电煤耗率的有效措施，而实现冷端优化运行的关键在于空冷凝汽器风机的自动控制。

与直接空冷机组空冷凝汽器相关的影响机组经济性的因素众多，尤其一些因素如风向(含偶然的横向风)、炉后风等的变化是无规律、不确定的，因此很难凭借其中的一个或几个因素给出凝汽器的工作状态，也无法评价空冷凝汽器工作性能的优劣。而空冷凝汽器在线工作状态监测参量的缺失，导致无法实现空冷凝汽器风机自动控制以及精细化优化调节。可以说，以何种信号作为空冷凝汽器风机控制系统输入信号，实现可靠、准确的运行控制是困扰空冷凝汽器风机优化运行的根本难题。

在以往的研究和应用中，直接空冷机组冷端优化主要分为试验法和模型法两大类。试验法依据为数不多的在线数据，通过试验确定特定负荷和环境温度下的机组最佳真空，依此制定风机运行控制方法和策略。因试验只能在个别工况和参数条件下进行，当实际运行工况与试验工况不一致时，试验结果的指导意义削弱甚至无法起到应有作用；况且试验中考虑的因素有限，不可能囊括大多数影响机组经济性的冷端因素，故结论难以用于精细化优化运行。

模型法通常是构建机组最佳背压计算模型，考虑多种因素，以指导冷端优化运行。比如建立凝汽量、气温、风机转速和翅片管污垢影响的机组背压优化模型；通过计算机组微增出力特征和风机耗功微增出力特性，得出机组经济背压曲线模型；利用粒子群、神经网络等优化算法建立空冷机组背压数学模型，考虑负荷、环境温度、风机转速、翅片管清洁度、抽真空装置性能对背压的影响；建立空冷岛空气出口温度分布预测模型以调整风机频率。由于模型中一些参量无法测量，如凝汽量、翅片清洁度等，一些参数又交互影响，如凝汽量、机组负荷、初终参数，因此，当前模型通常较为复杂、实用性不高、准确性不够，而且控制系统非常复杂。除上述因素外，实际运行中横向风、炉后风、风向变化等都会影响空冷凝汽器换热性能，这些无论是试验法还是模型法都无法解决。

除了试验和模型法以外，近些年通过测量空冷凝汽器温度场以监视其冬季运行状况、防止空冷凝汽器结冻得到发展。空冷凝汽器温度场测量主要采用红外成像技术和数字芯片测温技术。但受到设备布置和测量精度限制，绝大多数都只用于防冻监测，无法将温度用于风机闭环控制。

因此，寻找空冷凝汽器状态监测参量，构建空冷凝汽器风机控制的简单优化运行模型和算法，简化控制系统结构，对实现空冷凝汽器风机闭环控制和优化运行意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种空冷凝汽器风机自动控制方法和系统，以空冷凝汽器工作状态的特征参量或温度参量作为控制系统的输入信号实现风机闭环控制，以达到冷端优化运行、节省风机耗电的目的。

本发明提供了一种空冷凝汽器风机自动控制方法，包括：

步骤1，获取空冷凝汽器工作状态的特征参量；其中，所述特征参量为温度转变界面位置或温度转变界面位置偏差；

步骤2，以所述特征参量作为输入信号，经过处理转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号用以执行风机闭环控制，直至与目标特征参量吻合。

进一步地，步骤1中所述温度转变界面位置的获取方法包括：

通过比较逆流区相邻两排测温元件实测数据差值确定温度转变界面位置：

当逆流区某相邻两排测温元件实测数据差值明显大于其他相邻两排测温元件实测数据差值时，判定温度转变界面位置在该相邻两排测温元件之间；当顺流区下部测温元件实测数据接近环境温度或比蒸汽温度低至少5℃时，判定温度转变界面位置在顺流区蒸汽侧出口位置。

进一步地，步骤1中所述温度转变界面位置的获取方法包括：

通过比较不同测点之间的温差，确定温度转变界面位置：

当顺流区测点和逆流区任一高度测点间的温差超过设定值时，判定温度转变界面位置在顺流区测点与逆流区测点温差超过设定值的所有位置中，沿空冷凝汽器内蒸汽流动方向最上游位置及与其相邻上游位置之间；

当顺流区下部测温点温度与蒸汽分配管内部蒸汽温度差值超过设定值时，判定温度转变界面位置在顺流区蒸汽侧出口位置。

进一步地，步骤1中所述温度转变界面位置的获取方法包括：

获取基于红外热像仪测量空冷凝汽器温度场的图像，根据图像上下游颜色的显著区别，将颜色迅速发生变化的位置确定为温度转变界面。

进一步地，步骤2中以所述温度转变界面位置作为输入信号的控制策略包括：

当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置上游时，降低风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值；当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置下游时，增加风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值；其中，所述温度转变界面目标位置位于自空冷凝汽器顺流区蒸汽侧出口2m位置起的下游至逆流区蒸汽侧出口之间。进一步地，步骤2中以所述温度转变界面位置作为输入信号的控制策略还包括：

当所述温度转变界面位置位于顺流区时，同时调整多台风机的出力，当所述温度转变界面位置位于逆流区时，调整一台或多台风机的出力。

本发明还提供了一种空冷凝汽器风机自动控制方法，包括：

步骤1)，获取空冷凝汽器工作状态的温度参量；其中，所述温度参量包括空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值、空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值、凝结水温度与蒸汽温度差值、蒸汽温度与空冷凝汽器抽气温度的差值、空冷凝汽器抽气温度、空冷凝汽器顺流区下部空气侧出口温度、逆流区空气侧出口温度；

步骤2)，以所述温度参量中至少一个参量作为输入信号，经过处理转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号用以执行风机闭环控制，直至与目标温度参量吻合。

进一步地，步骤2)中以所述空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值小于设定低值时，降低风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度的差值大于设定高值时，增加风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度的差值介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。

进一步地，步骤2)中以所述空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值小于设定低值时，降低风机功率；当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值大于设定高值时，增加风机功率；当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。

进一步地，步骤2)中以所述空冷凝汽器抽气温度作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器抽气温度小于设定低值时，降低风机功率；当空冷凝汽器抽气温度大于设定高值时，增加风机功率；当空冷凝汽器抽气温度介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。

进一步地，步骤2)中以所述空冷凝汽器空气侧出口温度作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器空气侧出口温度小于设定低值时，降低风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度大于设定高值时，增加风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。

本发明还提供了一种空冷凝汽器风机自动控制系统，包括空冷凝汽器温度转变界面捕捉装置、信号转换装置及控制装置；所述凝汽器温度转变界面捕捉装置包括布置于空冷凝汽器空气出口侧横跨顺流区和逆流区的测温元件、数据采集装置、数据处理装置；所述测温元件、数据采集装置、数据处理装置、信号转换装置及控制装置依次连接，所述控制装置与所述空冷凝汽器的风机连接；

所述数据采集装置用于采集所述测温元件的温度测量数据，并将所述温度测量数据传输至所述数据处理装置；

所述数据处理装置用于根据所述温度测量数据获取温度转变界面位置信息，并将所述温度转变界面位置信息传输至所述信号转换装置；

所述信号转换装置用于将所述温度转变界面位置信息转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号，并将转换后的信号传输至所述控制装置；

所述控制装置用于以信号转换装置输出的风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号作为输入信号，执行下述风机闭环控制策略：

当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置上游时，降低风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值；当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置下游时，增加风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值。

借由上述方案，通过空冷凝汽器风机自动控制方法和系统，以空冷凝汽器工作状态的特征参量或温度参量作为控制系统的输入信号，实现了空冷凝汽器风机闭环控制，解决了空冷凝汽器风机一直无法闭环实现自动控制的难题，简化了控制模型和控制系统结构，降低了投资和操作难度，提高了空冷凝汽器风机控制精度和可靠性，达到冷端优化运行、节省风机耗电和空冷凝汽器防冻的目的。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本发明一种空冷凝汽器风机自动控制方法一实施例的流程图。

图2为本发明一种空冷凝汽器风机自动控制方法另一实施例的流程图；

图3为本发明一种空冷凝汽器风机自动控制系统一实施例的结构示意图；

图4为本发明一种空冷凝汽器风机自动控制系统中温度转变界面的四种典型位置示意图。

图中标号：

1-蒸汽分配管；2-顺流区；3-逆流区；4-抽气管道；5-凝结水管道；6-测温元件；7-温度转变界面位置；8-风机；9-温度转变界面目标位置；10-数据采集装置；11-数据处理装置；12-信号转换装置；13-控制装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参图1所示，本实施例提供了一种空冷凝汽器风机自动控制方法，包括：

步骤S11，获取空冷凝汽器工作状态的特征参量；其中，所述特征参量为温度转变界面位置或温度转变界面位置偏差(该温度转变界面位置与特定位置距离差)；

步骤S12，以所述特征参量作为输入信号，经过处理转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号用以执行风机闭环控制，直至与目标特征参量吻合。

本实施例中温度转变界面，指空冷凝汽器翅片管某处存在的一个温度快速变化区域，沿翅片管内蒸汽流动方向，该区域上游，翅片管内蒸汽温度接近于饱和温度且基本不变；该区域下游，翅片管内蒸汽温度接近环境气温，同样基本保持不变；该区域入口至出口沿翅片管长度方向的距离非常短，而温度由上游的接近蒸汽饱和温度迅速降低至该区域下游的接近环境气温，温度梯度非常大。鉴于该区域沿翅片管轴向距离非常短，此处称其为温度转变界面。该温度转变界面的位置随空冷凝汽器换热状况变化而变化，直接反映空冷凝汽器换热状态，是其非常重要的状态特征参量。本实施例以温度转变界面的实际位置为风机控制系统输入信号，可以控制风机出力将温度转变界面调整到理想的目标位置，实现空冷凝汽器风机的闭环控制，从而达到冷端优化运行、节省风机耗电的目的。

在本实施例中，步骤S11中所述温度转变界面位置的获取方法包括：

当逆流区某相邻两排测温元件实测数据差值明显大于其他相邻两排测温元件实测数据差值时，判定温度转变界面位置在该相邻两排测温元件之间；当顺流区下部测温元件实测数据接近环境温度时，判定温度转变界面位置在顺流区蒸汽侧出口位置。

在本实施例中，步骤S11中所述温度转变界面位置的获取方法还可以是：

通过比较不同测点之间的温差，确定温度转变界面位置：

当顺流区测点和任一高度逆流区测点间的温差超过设定值时，判定温度转变界面位置在顺流区测点与逆流区测点温差超过设定值的所有位置中，沿空冷凝汽器内蒸汽流动方向最上游位置及与其相邻上游位置之间；

在一具体示例中，当采用热电偶、热电阻或数字芯片测温元件测温时，根据温度转变界面上下游温度分布规律，通过比较顺流区测点和任一高度逆流区测点间的温差，当温差超过δt(如3℃)时，即可认为该逆流区测点位于温度转变界面下游。顺流区测点与逆流区测点温差超过δt(3℃)的所有位置中，沿空冷凝汽器内蒸汽流动方向最上游的位置，与其相邻的上游位置，分别位于温度转变界面的下游和上游，可确定温度转变界面位于二者之间。该温差也可以是蒸汽分配管内部蒸汽温度与逆流区测点温度差值；当顺流区下部测温装置测得的温度与蒸汽分配管内部蒸汽温度相差δt(3℃)以上时，确定温度转变界面位于顺流区下部。

获取基于红外热像仪测量空冷岛出口温度场的图像，根据图像上下游颜色的显著区别，将颜色迅速发生变化的位置确定为温度转变界面。

在本实施例中，步骤S12中以所述温度转变界面位置作为输入信号的控制策略包括：

当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置上游时，降低风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值；当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置下游时，增加风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值；其中，温度转变界面目标位置位于自空冷凝汽器顺流区蒸汽侧出口2m位置起的下游至逆流区蒸汽侧出口之间。。

在本实施例中，步骤S12中以所述温度转变界面位置作为输入信号的控制策略还包括：

参图2所示，在另一实施例中，一种空冷凝汽器风机自动控制方法，包括：

步骤S21，获取空冷凝汽器工作状态的温度参量；其中，所述温度参量包括空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值、空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值、凝结水温度与蒸汽温度差值、蒸汽温度与空冷凝汽器抽气温度的差值、空冷凝汽器抽气温度、空冷凝汽器顺流区下部空气侧出口温度、逆流区空气侧出口温度；

步骤S22，以所述温度参量中至少一个参量作为输入信号，经过处理转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号用以执行风机闭环控制，直至与目标温度参量吻合。

本实施例以空冷凝汽器工作状态的温度参量作为控制系统的输入信号实现风机闭环控制，同样能够达到冷端优化运行、节省风机耗电和空冷凝汽器防冻的目的。

在本实施例中，步骤S22中以空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值小于设定低值(如3℃)时，降低风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度的差值大于设定高值(如8℃)时，增加风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度的差值介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。为提高控制的准确性，可同时采用两组温差信号。

在本实施例中，步骤S22中以所述空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值小于设定低值(如25℃)时，降低风机功率；当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值大于设定高值(如40℃)时，增加风机功率；当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。其中的环境温度也可以用空冷凝汽器风机出口风温或者空冷岛周边空气温度代替。

在本实施例中，步骤22中以所述空冷凝汽器抽气温度作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器抽气温度小于设定低值(如28℃)时，降低风机功率；当空冷凝汽器抽气温度大于设定高值(如42℃)时，增加风机功率；当空冷凝汽器抽气温度介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。

在本实施例中，步骤22中以所述空冷凝汽器空气侧出口温度作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器温度转变界面位于其目标位置上游时，降低风机功率；当空冷凝汽器温度转变界面位于其目标位置下游时，增加风机功率；当空冷凝汽器温度转变界面位于其目标位置时，维持风机功率不变。

需要说明的是，因为空冷凝汽器内部蒸汽为湿蒸汽，其在凝结过程中温度基本不变，所以在温度转变界面上游，空冷凝汽器内部蒸汽温度与环境温度差值基本为定值，该定值等于空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度的差值同空冷凝汽器内部蒸汽温度与空冷凝汽器空气侧出口温度差值之和。因此，以蒸汽温度与环境温度差值为信号、以蒸汽温度与抽气温度差值为信号、以空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度差值为信号、以蒸汽温度与空冷凝汽器空气侧出口温度差值为信号，在本质上都是一样的，都是利用本发明提出的温度转变界面上下游温度差别显著的原理实现风机闭环控制。

此外，以抽气温度或者空冷凝汽器空气侧出口温度为输入参量对风机进行控制，通过比较抽气温度与蒸汽温度差值或者比较空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度差值、空冷凝汽器空气侧出口温度与蒸汽温度差值、温度转变界面位置与目标位置偏差等制定的控制策略，也同样是利用了本发明提出的温度转变界面上下游温度差别显著的原理实现风机闭环控制。

同样，因为空冷凝汽器内部蒸汽为湿蒸汽，其压力与温度是一一对应的，可将蒸汽压力转换为蒸汽温度，代替前述直接测量的蒸汽温度，可以达到同样的目的，此处不再详述。

参图3所示，一种空冷凝汽器风机自动控制系统，包括空冷凝汽器温度转变界面捕捉装置、信号转换装置12及控制装置13；空冷凝汽器主要由蒸汽分配管1、由翅片管组成的顺流区2、由翅片管组成的逆流区3、凝结水管道5、抽气管道4、风机8组成。

凝汽器温度转变界面捕捉装置包括布置于空冷凝汽器空气侧出口侧横跨顺流区2和逆流区3的测温元件6、数据采集装置10、数据处理装置11；测温元件6、数据采集装置10、数据处理装置11、信号转换装置12及控制装置13依次连接，控制装置13与空冷凝汽器的风机8连接；

数据采集装置10用于采集测温元件6的温度测量数据，并将温度测量数据传输至数据处理装置11；

数据处理装置11用于根据温度测量数据获取温度转变界面位置7信息，并将温度转变界面位置7信息传输至信号转换装置12；

信号转换装置12用于将温度转变界面位置7信息转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号，并将转换后的信号传输至控制装置13；

控制装置13用于以转换后的温度转变界面位置7信号作为输入信号，通过调节风机8频率执行下述风机闭环控制策略：

当温度转变界面位置7处在温度转变界面目标位置9上游时，降低风机出力，直至温度转变界面位置7与温度转变界面目标位置9的偏差小于设定值；当温度转变界面位置7处在温度转变界面目标位置9下游时，增加风机出力，直至温度转变界面7与温度转变界面目标位置9的偏差小于设定值。温度转变界面目标位置9位于自空冷凝汽器顺流区2蒸汽侧出口2m位置起的下游至逆流区蒸汽侧出口之间。

通过该空冷凝汽器风机自动控制系统，可以控制风机出力将温度转变界面调整到理想的目标位置，实现空冷凝汽器风机的闭环控制，从而达到冷端优化运行、节省风机耗电的目的。

参图4所示，在空气侧，外部空气在空冷凝汽器风机8的驱动下对凝汽器顺流区2和逆流区3进行换热，外部空气被加热，凝汽器内的蒸汽被冷却；在蒸汽侧，汽轮机排汽经蒸汽分配管1进入空冷凝汽器顺流区2，蒸汽被外部空气冷却凝结成凝结水，凝结水与未凝结蒸汽同向向下流动，进入下部的凝结水管道5，而未凝结的蒸汽与不凝结气体一起进入逆流区3。在逆流区3，蒸汽继续被外部空气冷却，不断冷却凝结成凝结水，凝结水在重力作用下向下流入凝结水管道5，剩余的不凝结气体和极少量蒸汽进入上部的抽气管道4被抽走。当风机8频率较高、耗功较多时，空冷凝汽器内部蒸汽可能在逆流区3底部入口处凝结完成，甚至在顺流区2的中下部凝结完成，这种情况下，风机8消耗的能量有较大部分白白浪费，其输出的部分空气没能起到应有的冷却作用，不利于节能；此外，当环境气温很低时也容易造成空冷凝汽器内部结冻而损坏。

在蒸汽凝结的过程中，温度转变界面位置7会出现四种不同的位置：

7-1表示温度转变界面位置位于逆流区3顶部，即温度转变界面目标位置9下游(按内部蒸汽流动方向)时，表示此时需要将空冷凝汽器风机频率增大，以强化空冷凝汽器内蒸汽与外部空气换热，将温度转变界面位置调回至温度转变界面目标位置9。此时，可以将所有空冷凝汽器风机频率增加(例：2Hz)；或者所有逆流风机增加某一频率(例：5Hz),顺流风机频率保持不变；或者机组所有空冷凝汽器风机差异化调整。

7-2表示温度转变界面位置位于逆流区3中部，且恰好位于温度转变界面目标位置9内部时，表示此时空冷凝汽器处于安全、经济的状态。此时，所有空冷凝汽器风机频率建议保持不变。

7-3表示温度转变界面位置位于逆流区3底部，即温度转变界面目标位置9上游时，表示此时空冷凝汽器风机8频率偏大，处于欠节能状态。此时，建议将所有逆流风机的频率调低(例：3Hz)；或者所有风机同步或差异化调整。

7-4表示温度转变界面位置位于顺流区2底部，表示此时空冷岛节能空间较大。此时，建议所有空冷凝汽器风机频率调低(例：5Hz)；或者所有空冷凝汽器风机差异化调整(例：顺流风机调低3Hz，逆流风机调低10Hz)。

以上是针对机组负荷稳定且环境变化不大的情况下的空冷凝汽器风机调整策略。而当机组负荷快速变化或环境突变时，空冷凝汽器风机的调整策略将根据实际情况做快速调整，以适应机组安全和经济的需求。

对于以空冷凝汽器工作状态的温度参量作为控制系统的输入信号实现风机闭环控制的方案，可在图3所示控制系统基础上通过增加相应的温度测点构建相应的风机自动控制系统，因此，不再单独提供图例。例如：

1、以空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度差值为输入信号的风机控制系统：

通过数据采集装置10采集测温元件6的读数和环境温度测点的读数，而后送入数据处理装置11，在数据处理装置11中，计算温度转变界面目标位置9下游(逆流区3上部)测点温度均值与环境温度测点读数的差值Δt ₁，同时计算蒸汽温度测点与环境温度测点的读数差值Δt ₂，在此基础上，计算Δt ₁与Δt ₂的比值k，并将该比值k送入信号转换装置12，信号转换装置12根据k值的大小转换指令，当k≤0.05时，信号转换装置12向控制装置13发出降低风机频率信号5×(1-k)Hz；当0.05＜k≤0.40时，信号转换装置12向控制装置13发出改变风机频率信号0Hz；当k＞0.40时，信号转换装置12向控制装置13发出增加风机频率信号5×kHz；控制装置13根据接收到的风机频率改变信号，控制风机8运行。

该系统中，温差信号也可以采用温度转变界面目标位置9处的测温元件读数均值与环境温度差值代替；也可以用蒸汽温度测点的读数与温度转变界面目标位置9处的测温元件读数均值的差值代替；也可以用温度转变界面目标位置9处的测温元件读数均值与温度转变界面目标位置9处下游的测温元件读数均值的差值代替。因为空冷凝汽器内部蒸汽为湿蒸汽，其压力和温度存在一一对应关系，故蒸汽温度也可以用蒸汽压力经换算后得到。测温元件6也可以同时在逆流区3上部和顺流区2的下部布置。

2、以空冷凝汽器蒸汽温度与抽气温度差值为输入信号的风机控制系统：

通过数据采集装置10采集位于空冷凝汽器抽气管道4上的测温元件的读数和蒸汽温度测点的读数，而后送入数据处理装置11，在数据处理装置11中，计算蒸汽温度测点的读数与抽气温度测点的读数的差值Δt ₃，同时计算蒸汽温度测点的读数与环境温度测点的读数差值Δt ₂，在此基础上，计算Δt ₃与Δt ₂的比值k ₁，并将该比值k ₁送入信号转换装置12，信号转换装置12根据k ₁值的大小转换指令，当k ₁≤0.25时，信号转换装置12向控制装置13发出增加风机频率信号5×(1-k ₁)Hz；当0.25＜k ₁≤0.45时，信号转换装置12向控制装置13发出改变风机频率信号0Hz；当k ₁＞0.45时，信号转换装置12向控制装置13发出降低风机频率信号5×k ₁Hz；控制装置13根据接收到的风机频率改变信号，控制风机8运行。

该系统中，温差信号也可以采用抽气温度测点的读数与环境温度差值代替。因为空冷凝汽器内部蒸汽为湿蒸汽，其压力和温度存在一一对应关系，故蒸汽温度也可以用蒸汽压力经换算后得到。

该系统中，也可以采用抽气温度测点的读数作为输入信号。因为空冷凝汽器内部蒸汽为湿蒸汽，其压力和温度存在一一对应关系，故蒸汽温度也可以用蒸汽压力经换算后得到。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

一种空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，包括：

步骤1，获取空冷凝汽器工作状态的特征参量；其中，所述特征参量为温度转变界面位置或温度转变界面位置偏差；

步骤2，以所述特征参量作为输入信号，经过处理转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号用以执行风机闭环控制，直至与目标特征参量吻合。
根据权利要求1所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤1中所述温度转变界面位置的获取方法包括：

通过比较逆流区相邻两排测温元件实测数据差值确定温度转变界面位置：

当逆流区某相邻两排测温元件实测数据差值明显大于其他相邻两排测温元件实测数据差值时，判定温度转变界面位置在该相邻两排测温元件之间；当顺流区下部测温元件实测数据接近环境温度或比蒸汽温度低至少5℃时，判定温度转变界面位置在顺流区蒸汽侧出口位置。
根据权利要求1所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤1中所述温度转变界面位置的获取方法包括：

通过比较不同测点之间的温差，确定温度转变界面位置：

当顺流区测点和逆流区任一高度测点间的温差超过设定值时，判定温度转变界面位置在顺流区测点与逆流区测点温差超过设定值的所有位置中，沿空冷凝汽器内蒸汽流动方向最上游位置及与其相邻上游位置之间；

当顺流区下部测温点温度与蒸汽分配管内部蒸汽温度差值超过设定值时，判定温度转变界面位置在顺流区蒸汽侧出口位置。
根据权利要求1所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤1中所述温度转变界面位置的获取方法包括：

获取基于红外热像仪测量空冷凝汽器温度场的图像，根据图像上下游颜色的显著区别，将颜色迅速发生变化的位置确定为温度转变界面。
根据权利要求1所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤2中以所述温度转变界面位置作为输入信号的控制策略包括：

当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置上游时，降低风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值；当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置下游时，增加风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值；其中，所述温度转变界面目标位置位于自空冷凝汽器顺流区蒸汽侧出口2m位置起的下游至逆流区蒸汽侧出口之间。
根据权利要求5所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤2中以所述温度转变界面位置作为输入信号的控制策略还包括：

当所述温度转变界面位置位于顺流区时，同时调整多台风机的出力，当所述温度转变界面位置位于逆流区时，调整一台或多台风机的出力。
一种空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，包括：

步骤1)，获取空冷凝汽器工作状态的温度参量；其中，所述温度参量包括空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值、空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值、凝结水温度与蒸汽温度差值、蒸汽温度与空冷凝汽器抽气温度的差值、空冷凝汽器抽气温度、空冷凝汽器顺流区下部空气侧出口温度、逆流区空气侧出口温度；

步骤2)，以所述温度参量中至少一个参量作为输入信号，经过处理转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号用以执行风机闭环控制，直至与目标温度参量吻合。
根据权利要求7所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤2)中以所述空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器逆流区或顺流区空气侧出口温度与环境温度的差值小于设定低值时，降低风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度的差值大于设定高值时，增加风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度与环境温度的差值介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。
根据权利要求7所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤2)中以所述空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值小于设定低值时，降低风机功率；当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值大于设定高值时，增加风机功率；当空冷凝汽器抽气温度与环境温度的差值介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。
根据权利要求7所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤2)中以所述空冷凝汽器抽气温度作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器抽气温度小于设定低值时，降低风机功率；当空冷凝汽器抽气温度大于设定高值时，增加风机功率；当空冷凝汽器抽气温度介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。
根据权利要求7所述的空冷凝汽器风机自动控制方法，其特征在于，步骤2)中以所述空冷凝汽器空气侧出口温度作为输入信号的控制策略包括：

当空冷凝汽器空气侧出口温度小于设定低值时，降低风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度大于设定高值时，增加风机功率；当空冷凝汽器空气侧出口温度介于设定低值和设定高值之间时，维持风机功率不变。
一种空冷凝汽器风机自动控制系统，其特征在于，包括空冷凝汽器温度转变界面捕捉装置、信号转换装置及控制装置；所述凝汽器温度转变界面捕捉装置包括布置于空冷凝汽器空气侧出口横跨顺流区和逆流区的测温元件、数据采集装置、数据处理装置；所述测温元件、数据采集装置、数据处理装置、信号转换装置及控制装置依次连接，所述控制装置与所述空冷凝汽器的风机连接；

所述数据采集装置用于采集所述测温元件的温度测量数据，并将所述温度测量数据传输至所述数据处理装置；

所述数据处理装置用于根据所述温度测量数据获取温度转变界面位置信息，并将所述温度转变界面位置信息传输至所述信号转换装置；

所述信号转换装置用于将所述温度转变界面位置信息转换成风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号，并将转换后的信号传输至所述控制装置；

所述控制装置用于以信号转换装置输出的风机频率信号、风机电压信号或风机电流信号作为输入信号，执行下述风机闭环控制策略：

当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置上游时，降低风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值；当温度转变界面位置处在温度转变界面目标位置下游时，增加风机出力，直至温度转变界面位置与温度转变界面目标位置偏差小于设定值。