邢照凱++高麗紅

【摘 要】通常認(rèn)為大風(fēng)天氣對(duì)直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行的影響要遠(yuǎn)大于間接空冷系統(tǒng)，但通過(guò)相關(guān)模擬分析及機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，大風(fēng)條件下間接空冷系統(tǒng)的散熱能力也會(huì)顯著惡化。針對(duì)上述情況，本文提出了大風(fēng)天氣下間接空冷系統(tǒng)可以在DCS中采取的控制策略及措施，為應(yīng)對(duì)此種天氣影響提供了可行的方案。

【關(guān)鍵詞】大風(fēng)天氣 間接空冷 DCS控制策略

1 引言

通常來(lái)說(shuō)，環(huán)境風(fēng)對(duì)于空冷系統(tǒng)的散熱能力影響較為明顯。直接空冷系統(tǒng)由于空氣動(dòng)力學(xué)性能較差，其散熱能力容易受到環(huán)境風(fēng)的影響，易造成凝汽器背壓升高，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)。對(duì)于間接空冷系統(tǒng)，由于間冷塔出口離散熱器入口較遠(yuǎn)，因而基本能消除熱回流現(xiàn)象，另外圓柱形塔筒的空氣動(dòng)力學(xué)性能相對(duì)較好，所以通常認(rèn)為間接空冷系統(tǒng)受風(fēng)影響遠(yuǎn)小于直接空冷系統(tǒng)。

2 大風(fēng)天氣對(duì)間接空冷效果的影響

然而，根據(jù)文獻(xiàn)[1]中所進(jìn)行的數(shù)值模擬分析結(jié)果來(lái)看，在小風(fēng)條件下間接空冷系統(tǒng)散熱能力較好，凝汽器背壓的波動(dòng)幅度小。但在大風(fēng)條件下其散熱能力顯著惡化，造成凝汽器背壓升高，機(jī)組無(wú)法滿發(fā)。從環(huán)境來(lái)風(fēng)的角度分析來(lái)看（圖1），間冷塔內(nèi)空氣流動(dòng)的動(dòng)力來(lái)自塔內(nèi)外密度差引起的浮力抽吸。當(dāng)環(huán)境來(lái)風(fēng)經(jīng)過(guò)間冷塔進(jìn)口時(shí)，散熱器所處條件主要有以下幾種：

（1）迎風(fēng)面為正壓區(qū)，該區(qū)域的進(jìn)風(fēng)速度增大，從而提高了相應(yīng)扇區(qū)的散熱能力；

（2）側(cè)面為加速低壓區(qū)，由于此處風(fēng)速加快導(dǎo)致壓力降低，從而減小了原有的抽吸力，降低了相應(yīng)扇區(qū)的散熱能力；

（3）背風(fēng)面為渦流區(qū)，此處易產(chǎn)生渦流而導(dǎo)致熱空氣無(wú)法流出，降低了相應(yīng)扇區(qū)的散熱能力。

根據(jù)以上幾種散熱器入口條件，當(dāng)環(huán)境風(fēng)速小時(shí)，產(chǎn)生的風(fēng)壓變化較小，不同區(qū)域的散熱器散熱能力有的提高有的下降，造成的整體影響較小。當(dāng)環(huán)境風(fēng)速較大時(shí)，產(chǎn)生的風(fēng)壓變化與間冷塔內(nèi)散熱器的阻力甚至整塔的抽力相當(dāng)，而正壓區(qū)的散熱能力提高難以彌補(bǔ)其他區(qū)域散熱器散熱能力下降的趨勢(shì)，從而造成間接空冷系統(tǒng)散熱能力的顯著惡化。

文獻(xiàn)[2]則從間接空冷機(jī)組實(shí)際運(yùn)行角度佐證了上述分析的正確性。在我國(guó)西北地區(qū)，大風(fēng)天氣較為頻繁。該地區(qū)的某機(jī)組間接空冷系統(tǒng)在大風(fēng)天氣下，迎風(fēng)面區(qū)域的來(lái)風(fēng)量很大，間冷塔內(nèi)風(fēng)速很高，從而顯著影響了背風(fēng)面進(jìn)入的空氣量。嚴(yán)重時(shí)甚至使背風(fēng)面扇區(qū)空氣的流向由塔內(nèi)流向塔外，使該扇區(qū)完全沒(méi)有散熱效果。而對(duì)于間冷塔兩側(cè)的扇區(qū)，此處風(fēng)速加快導(dǎo)致風(fēng)壓降低，也影響了相應(yīng)扇區(qū)進(jìn)入的空氣量。由于大風(fēng)天氣使除迎風(fēng)面外的其他區(qū)域散熱器散熱能力顯著下降，致使間冷塔循環(huán)水出水溫度升高，進(jìn)而導(dǎo)致凝汽器背壓升高，機(jī)組無(wú)法滿發(fā)。

3 大風(fēng)天氣下可行的控制策略及措施

根據(jù)以上分析結(jié)果來(lái)看，大風(fēng)環(huán)境將使間接空冷系統(tǒng)的散熱能力顯著惡化。為了降低這種影響，建議可以采取以下控制策略及措施：

（1）考慮從DCS系統(tǒng)的控制邏輯上減小大風(fēng)對(duì)于凝汽器背壓的影響。

通常在環(huán)境溫度>5℃的運(yùn)行工況下，間接空冷系統(tǒng)的主要被控參數(shù)為凝汽器背壓。在DCS系統(tǒng)的百葉窗控制回路中，凝汽器背壓的PID調(diào)節(jié)器可以根據(jù)背壓實(shí)際值與設(shè)定值的偏差進(jìn)行計(jì)算，從而產(chǎn)生百葉窗開(kāi)度指令[3]。

而凝汽器背壓又直接受間接空冷塔循環(huán)水出水溫度的影響。因此，在DCS的各扇區(qū)百葉窗控制回路中，建議加入風(fēng)速風(fēng)向?qū)τ谀鞅硥旱那梆佔(zhàn)饔谩？梢酝ㄟ^(guò)建模仿真及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，以維持凝汽器背壓在設(shè)定值為目標(biāo)，建立當(dāng)?shù)氐湫铜h(huán)境風(fēng)向及風(fēng)速與各扇區(qū)百葉窗開(kāi)度的函數(shù)。通過(guò)前饋調(diào)節(jié)，當(dāng)大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)百葉窗開(kāi)度可以快速響應(yīng)，以維持凝汽器背壓在設(shè)定值。

另一方面，對(duì)于間接空冷系統(tǒng)也可以考慮在DCS系統(tǒng)中采用預(yù)測(cè)控制等智能控制算法，將風(fēng)速風(fēng)向這些環(huán)境參數(shù)，連同環(huán)境溫度、機(jī)組負(fù)荷等參數(shù)一并考慮，以維持凝汽器背壓在設(shè)定值為目標(biāo)，克服大風(fēng)對(duì)于系統(tǒng)的擾動(dòng)。

對(duì)于智能控制算法中的預(yù)測(cè)控制，其具有多步預(yù)測(cè)、滾動(dòng)優(yōu)化、反饋校正等特點(diǎn)。預(yù)測(cè)控制采用傳統(tǒng)的參數(shù)模型，對(duì)模型的要求低且計(jì)算量少，易于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。尤其是對(duì)于那些狀態(tài)模型難辨識(shí)、實(shí)時(shí)計(jì)算要求高、環(huán)境參數(shù)變化大的被控對(duì)象，預(yù)測(cè)控制具有明顯優(yōu)于傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器的控制品質(zhì)和魯棒性。

（2）考慮對(duì)于間接空冷系統(tǒng)采用消能導(dǎo)流裝置。消能導(dǎo)流裝置已在某電廠660MW直接空冷系統(tǒng)中有成功應(yīng)用，在大風(fēng)天氣下有效降低了機(jī)組背壓，保證了機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。而對(duì)于間接空冷系統(tǒng)，也可以考慮在間冷塔設(shè)置消能導(dǎo)流裝置，以機(jī)組運(yùn)行背壓最低為目標(biāo)函數(shù)，根據(jù)環(huán)境風(fēng)速、風(fēng)向的變化為條件，通過(guò)DCS系統(tǒng)中的控制邏輯，調(diào)節(jié)不同區(qū)域消能倒流板的開(kāi)度，使百葉窗的冷卻效率最高。當(dāng)然要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，還需要大量的數(shù)模、物模實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等工作。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)相關(guān)模擬分析及機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，大風(fēng)條件下間接空冷系統(tǒng)的散熱能力也會(huì)顯著惡化，機(jī)組無(wú)法滿發(fā)。針對(duì)上述情況，本文提出了大風(fēng)天氣下可以在DCS系統(tǒng)中采取的控制策略及措施，為應(yīng)對(duì)此種天氣影響提供了可行的方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭冠軍，王琦峰，王一偉.大型電廠2×l000 MW機(jī)組間接空冷系統(tǒng)環(huán)境風(fēng)影響分析[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2012，229（12）：2780-2785.

[2]楊志軍.極端氣候環(huán)境下間接空冷發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行控制[J].中國(guó)電力，2015，48（1）：52-59.

[3]張長(zhǎng)志，張應(yīng)田，劉衛(wèi)平，張宇.大型火電機(jī)組間接空冷自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2014（2），21-23.