我公司是國(guó)內(nèi)最早從事空冷控制系統(tǒng)研究和應(yīng)用的企業(yè)， 2002 年起與德國(guó) SPX （巴克杜爾）公司和 GEA 公司合作，先后完成了國(guó)內(nèi)首臺(tái) 600MW 直接空冷項(xiàng)目（大同發(fā)電有限責(zé)任公司）和上都發(fā)電有限公司直接空冷項(xiàng)目，有豐富的空冷島控制經(jīng)驗(yàn)。

      直接空冷控制系統(tǒng)是 EDPF-NT 分散控制系統(tǒng)功能子系統(tǒng)之一。

      直接空冷系統(tǒng)的控制主要包括：凝結(jié)水系統(tǒng)（凝結(jié)水箱）、熱井 / 疏水系統(tǒng)（包括疏水泵）、抽氣 / 抽真空系統(tǒng)（水環(huán)真空泵單元）、空冷凝汽器（ ACC ）等四套系統(tǒng)。通過(guò) EDPF-NT 分散控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)這四套系統(tǒng)的自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、順序控制、自動(dòng)保護(hù)等控制功能。

      正常運(yùn)行時(shí)，直接空冷系統(tǒng)在集中控制室進(jìn)行監(jiān)控。根據(jù)招標(biāo)書要求，建議在空冷電氣電子間設(shè)置空冷控制子系統(tǒng)，該子系統(tǒng)含控制器（就地 I/O ）、通訊網(wǎng)絡(luò)和工程師兼操作員站，這樣便于調(diào)試和檢修期間就近使用該系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)光纖與機(jī)組 DCS 相連，可在集控室實(shí)現(xiàn)直接空冷系統(tǒng)的正常啟停，實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行工況的監(jiān)視和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)異常工況的報(bào)警和緊急事故的處理。由于空冷子系統(tǒng)通過(guò)光纖與機(jī)組 DCS 相連接，空冷子系統(tǒng)自身將形成集中接地點(diǎn)，就近接入電氣接地網(wǎng)。

      控制系統(tǒng)組態(tài)原則：控制系統(tǒng)按工藝分層分散及風(fēng)機(jī)組和蒸汽分配管閥門分組對(duì)稱啟停原則組態(tài)，保證最高的可靠性和可用性，并考慮將來(lái)有利于系統(tǒng)維護(hù)，過(guò)程控制站全部冗余配置，數(shù)據(jù)通訊高速公路冗余配置，并采用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換機(jī)，確保系統(tǒng)操作和數(shù)據(jù)安全。

      控制系統(tǒng)的功能包括：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（ DAS ）、模擬量控制系統(tǒng)（ MCS ）、順序控制系統(tǒng)（ SCS ）和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。各系統(tǒng)間通過(guò)數(shù)據(jù)總線共享信息資源。

      我方設(shè)計(jì)的空冷凝汽器的風(fēng)機(jī)控制針對(duì)變頻調(diào)速方案，對(duì)變頻風(fēng)機(jī)啟停的控制和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整保證空冷系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)，滿足不同季節(jié)和工況要求，以及防凍等保護(hù)控制。

      1.我公司設(shè)計(jì)的空冷控制系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)功能組級(jí)的控制，即將整個(gè)空冷系統(tǒng)的控制設(shè)置為一個(gè)功能組，將 4 套子系統(tǒng)的控制設(shè)置為 4 個(gè)子功能組。由功能組在不同階段和工況下發(fā)出指令到子功能組，使得子功能組投入控制運(yùn)行。

      2. ACC 子功能組實(shí)際上就是風(fēng)機(jī)組的控制和蒸汽分配管上閥門的控制。蒸汽分配管上閥門是控制散熱面積的，將主要根據(jù)環(huán)境溫度是處在冬天還是夏天進(jìn)行開啟 / 關(guān)閉。閥門與所在管道的風(fēng)機(jī)存在聯(lián)鎖關(guān)系，在啟動(dòng)階段，當(dāng)真空抽到一定程度時(shí)（ 20KPa 左右），將元件投入汽機(jī)旁路（否則將聯(lián)鎖關(guān)閉汽機(jī)旁路），隨著蒸汽的引入，未被閥門隔離的管道開始產(chǎn)生凝結(jié)水，當(dāng)各處凝結(jié)水溫達(dá)到 35 ℃ 并且排汽溫度與凝結(jié)水溫度溫差大于 5 ℃ ，意味著這些管道已充分暖管后，將釋放風(fēng)機(jī)組的控制。隨著負(fù)荷的升高，風(fēng)機(jī)組將逐步投入運(yùn)行（風(fēng)機(jī)分組及投入運(yùn)行的次序和條件將有嚴(yán)格的定義），投入運(yùn)行的風(fēng)機(jī)將接收排汽壓力調(diào)節(jié)回路的連續(xù)調(diào)節(jié)便于進(jìn)行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。

      3.空冷凝汽器（ ACC ）系統(tǒng)的自動(dòng)控制是按發(fā)電機(jī)組熱力計(jì)算的研究結(jié)果，以及工藝管道的布置結(jié)構(gòu)，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行分組啟動(dòng)和停止和對(duì)運(yùn)行風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，使汽輪機(jī)的排氣壓力保持在一個(gè)設(shè)定值的范圍內(nèi)。

      一個(gè)最低轉(zhuǎn)速設(shè)定值（當(dāng)風(fēng)機(jī)由變頻器控制時(shí)）是用來(lái)保護(hù)風(fēng)機(jī)的電機(jī)的。通過(guò)變頻器的控制，風(fēng)機(jī)會(huì)在最低和最高轉(zhuǎn)速之間以無(wú)級(jí)變速運(yùn)行，或者在低蒸汽負(fù)荷的條件下停機(jī)，在負(fù)荷升高時(shí)重新啟動(dòng)。

•  在 ACC 平臺(tái)上的主要檢測(cè)元件

•  環(huán)境溫度變送器

•  汽輪機(jī)排汽壓力變送器

•  汽輪機(jī)排汽溫度變送器

•  凝汽器的凝結(jié)水溫度變送器

•  凝汽器抽真空管道的溫度變送器

•  風(fēng)機(jī)減速器的潤(rùn)滑油流量 / 壓力開關(guān)

•  風(fēng)機(jī)振動(dòng)開關(guān)

•  空冷凝汽器的控制

•  風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速

      一個(gè)最低轉(zhuǎn)速設(shè)定值（當(dāng)風(fēng)機(jī)采用變頻器控制時(shí)）是用來(lái)保護(hù)風(fēng)機(jī)的電機(jī)的。通過(guò)變頻器的控制，風(fēng)扇的電機(jī)會(huì)在最低和最高轉(zhuǎn)速之間以無(wú)級(jí)變速運(yùn)行，或者在低蒸汽負(fù)荷的條件下停機(jī)。允許帶風(fēng)機(jī)電機(jī)超過(guò) 100% 速度運(yùn)行，最多到 110% 。  

最高轉(zhuǎn)速 55.75Hz 20mA

額定轉(zhuǎn)速 50Hz 18.3mA

最低轉(zhuǎn)速 10Hz 6.8mA

停機(jī) 0Hz 4mA

4 、風(fēng)機(jī)保護(hù)

      風(fēng)機(jī)配備有振動(dòng)開關(guān)，當(dāng)振動(dòng)的振幅發(fā)生異常高的情況時(shí)會(huì)發(fā)出信號(hào)指示。他們隨后會(huì)切斷相應(yīng)的電機(jī)并向中控室發(fā)出報(bào)警信號(hào)。只有等核查確認(rèn)之后，該風(fēng)機(jī)才可以被再次啟動(dòng)。齒輪減速機(jī)配備有潤(rùn)滑油流量 / 壓力開關(guān)，當(dāng)潤(rùn)滑油的供油流量 / 壓力降到低于最小允許設(shè)定值時(shí)，該風(fēng)機(jī)將被停機(jī)。

5 、特殊運(yùn)行工況

防凍保護(hù)的設(shè)置條件：

•  當(dāng)環(huán)境溫度低于某設(shè)定值時(shí)；且

•  當(dāng)某列風(fēng)機(jī)的凝結(jié)水溫度低于某設(shè)定值時(shí)。

該排的順流風(fēng)機(jī)將被停機(jī)。

設(shè)置到正常運(yùn)行方式條件：

•  當(dāng)環(huán)境溫度高于某設(shè)定值時(shí)；或

•  當(dāng)某列風(fēng)機(jī)的凝結(jié)水溫度高于某設(shè)定值時(shí)。

滿足條件后，該排的順流風(fēng)機(jī)將被啟動(dòng)。

6 、逆流管束的回暖

      在正常運(yùn)行時(shí)且環(huán)境溫度低于某定值一段時(shí)間（從水蒸氣到固態(tài)，能夠形成松散的冰粒），在逆流管束的上部區(qū)域可能發(fā)生不凝氣體的過(guò)冷現(xiàn)象。如果這種情況在很長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)常出現(xiàn)，也就是一天或好幾天環(huán)境溫度低于零下，這可能導(dǎo)致逆流管束的上部端口逐漸堵塞且妨礙不凝氣體的抽出。

      作為一項(xiàng)預(yù)防性措施，逆流管束風(fēng)機(jī)必須停止且要以給定的速度反轉(zhuǎn)一段時(shí)間，然后停 5 分鐘，給逆流管束加熱，融化可能形成的冰塊。該反轉(zhuǎn)暖管將逐排進(jìn)行，循環(huán)往復(fù)直至環(huán)境條件恢復(fù)到某溫度以上。

      注意： 逆流管束的加熱只能在 ACC 運(yùn)行時(shí)才發(fā)生。 ACC 運(yùn)行信號(hào)由 ACC 風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)給出，即 ACC 風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)在自動(dòng)模式下。

7 、空冷島其它部分的控制

      在凝結(jié)水箱上通過(guò)液位變送器檢測(cè)的信號(hào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)的正常工況、報(bào)警、泵吸空保護(hù)的控制。真空疏水箱亦設(shè)有液位檢測(cè)裝置，根據(jù)檢測(cè)到的液位值和設(shè)定的液位值進(jìn)行比較，控制系統(tǒng)將判斷是正常工況、異常工況、或進(jìn)行報(bào)警，并輸出信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)控制。

      在電廠啟動(dòng)階段的抽真空過(guò)程是由三臺(tái)水環(huán)真空泵同時(shí)運(yùn)行來(lái)完成的。在正常的運(yùn)行階段只有一臺(tái)水環(huán)真空泵工作，采用兩備一用的方式來(lái)排除真空系統(tǒng)中的非可凝氣體。當(dāng)所選擇的運(yùn)行泵發(fā)生故障時(shí)，泵的選擇是自動(dòng)切換到備用泵的。原先的事故泵在投入前必須由操作人員進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位。

      從控制角度講，直接空冷系統(tǒng)對(duì) DCS 硬件和支撐軟件并無(wú)特殊要求，各種系統(tǒng)均能滿足，但在控制策略上，卻與間接空冷或濕冷機(jī)組有很大區(qū)別，例如四大系統(tǒng)為一個(gè)大的功能組；由于管道容積大，對(duì)真空泵的控制要復(fù)雜得多；尤其環(huán)境因素（溫度、風(fēng)速、風(fēng)向等）對(duì)直接空冷系統(tǒng)影響很大，例如需根據(jù)環(huán)境溫度和負(fù)荷的變化調(diào)整風(fēng)機(jī)投入的數(shù)量和速度以保持最經(jīng)濟(jì)背壓，在冬季工況需調(diào)整散熱面，并應(yīng)使特定風(fēng)機(jī)逆向運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)防凍措施，當(dāng)風(fēng)速及風(fēng)向突變時(shí)，空冷控制需與主控系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作。 

應(yīng)用實(shí)例：

      大同二電廠 2 × 600MW 機(jī)組空冷島控制系統(tǒng)就由我公司總包。負(fù)責(zé)空冷控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組態(tài)、調(diào)試和供貨，該項(xiàng)目于 2002 年 8 月簽訂合同，單臺(tái)機(jī)組空冷系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)為 1530 點(diǎn)，有 56 臺(tái)風(fēng)機(jī)，變頻調(diào)速。整臺(tái)機(jī)組提前 109 天投運(yùn)，直接空冷系統(tǒng)性能良好，節(jié)水效果十分明顯。