亞（超、超超）臨界機組空冷島沖洗自動(dòng)化改造與實(shí)現

Rebiulding and realization of Auto Flushing in the Sub-Critical Air Cooling Unit’s Air Cooling Island

大唐韓城第二發(fā)電有限責任公司                  強智文 王剛

陜西工業(yè)技術(shù)研究院、西安智源電氣有限公司      李?lèi)?ài)軍

[摘要] 在我國水資源短缺的三北（東北、華北、西北）地區，電廠(chǎng)采用空冷機組是節約當地水資源的有效途徑。但采用空冷的機組也存在種種問(wèn)題，如散熱器單元清的潔度會(huì )影響機組背壓。尤其是夏季酷暑氣溫高時(shí)機組背壓高達50KPa，從而影響機組不能滿(mǎn)負荷，嚴重制約機組經(jīng)濟運行及安全滿(mǎn)發(fā)電。因此需要定期對空冷島的散熱器翅片進(jìn)行沖洗。本文主要敘述了實(shí)現空冷島自動(dòng)沖洗的改造方案，提高沖洗效率，降低機組背壓。

[Abstract]In the “three north” area of our country,there are short of water,some power plants build air cooling unit in order to save water.But,there are some problems in the air cooling unit,for example,if radiators is dirty, which increase unit’s back pressure.Especially in the torridity summer day,the unit back pressure will increase to 50KPa,so these units don’t work in the full load state.So,these air cooling island’s radiators should often be flushed.This paper depicts project that we rebuild auto flushing in the sub-critical air cooling unit’s air cooling island, in order to incearse flushing efficiency and decrease unit back pressure.

[關(guān)鍵字]空冷機組，空冷島，機組背壓，自動(dòng)沖洗

[Keywords]Air Cooling Unit, Air Cooling Island,Unit Back Pressure,Auto Flush

1、概述

多年來(lái)，隨著(zhù)我國電源建設不斷發(fā)展，水資源不足已成為制約我國電力工業(yè)可持續發(fā)展的重要因素之一。我國“三北”地區煤炭資源豐富，但水資源嚴重匱乏，采用空冷技術(shù)后可有效緩解水資源壓力，**“三北”地區電力工業(yè)可持續發(fā)展，以2×600MW空冷機組工程為例，濕冷機組水耗量2600m3/h，空冷機組水耗量520 m3/h，預計每年將比普通二次循環(huán)濕冷機組節水1500萬(wàn)噸，節水效益非常明顯。但是無(wú)論是直接空冷，還是間接空冷電廠(chǎng)，尤其是在我國的三北地區，由于空冷島長(cháng)期暴露在空氣中運行，空氣中的細沙、灰塵，以及大風(fēng)所產(chǎn)生的雜物等渣質(zhì)堆積在散熱器翅片上，不但會(huì )阻礙熱交換，而且會(huì )影響風(fēng)扇排氣，導致熱交換的效率降低，嚴重時(shí)直接影響正常發(fā)電效率，因此需要定期對空冷島的散熱器翅片進(jìn)行沖洗。

2、現有沖洗系統存在的問(wèn)題

常規對空冷島散熱器的沖洗方式包括高壓空氣和高壓水。高壓水的沖洗效果明顯優(yōu)于高壓空氣，因此，一般空冷島所采用的沖洗方式為高壓水噴射，達到清除散熱器污垢的目的。我公司在建設II期3、4號空冷機組時(shí)采用了德國GEA公司的高壓沖洗控制裝置，此套裝置沖洗效果良好，但由于整個(gè)沖洗過(guò)程完全由人工干預實(shí)現，因此存在一定的不足之處。

1臺600MW機組空冷島一共有8列A型塔共16面散熱器，但是由于GEA公司的沖洗裝置成本高昂，我們?yōu)槊總€(gè)機組只配備了一套沖洗設備，因此每次只能沖洗一面散熱器，效率低下；沖洗完畢后，需要搬動(dòng)大量設備到另一個(gè)通道，才能進(jìn)行沖洗工作，不僅勞動(dòng)強度較大，而且效率低，需要較長(cháng)的時(shí)間才能完成準備工作。此外，由于空冷島上面的溫度較高，如果發(fā)電機組正常運轉時(shí)，空冷島散熱器頂部的溫度達到70℃，在此溫度下，工人無(wú)法忍受如果高的工作溫度，此時(shí)進(jìn)行沖洗，需要關(guān)閉發(fā)電機組，使空冷島散熱器溫度降低，才能開(kāi)始沖洗，大大降低了發(fā)電機組的正常運轉率，使電廠(chǎng)的經(jīng)濟效益明顯降低。

因此，迫切需要在空冷島上安裝一套全自動(dòng)沖洗系統，對整個(gè)空冷島散熱器實(shí)現自動(dòng)化無(wú)人值守沖洗，以降低人工負擔，提高沖洗效率，達到提高發(fā)電效率的目的。

3、自動(dòng)沖洗系統改造與實(shí)現

2009年，我公司聯(lián)合陜西工業(yè)技術(shù)研究院共同攻關(guān)，對II期3、4號空冷機組的空冷島沖洗系統進(jìn)行全自動(dòng)改造。利用現代控制技術(shù)和現代檢測技術(shù)，結合**的電子技術(shù)和嵌入式計算技術(shù)、工業(yè)總線(xiàn)技術(shù)，所開(kāi)發(fā)的高科技自動(dòng)化設備，實(shí)現了對散熱器翅片及管束的全自動(dòng)遠程控制沖洗，保持散熱器翅片清潔，提高散熱器的熱交換效果，實(shí)現降低機組工作背壓，從而降低煤耗的目的。

3.1系統總體改造方案

由于3、4號空冷機組空冷島的每一面散熱器都配備了一個(gè)沖洗滑梯，要實(shí)現全自動(dòng)沖洗功能，每個(gè)滑梯需要配備一套沖洗噴頭組件，而且沖洗噴頭組件要實(shí)現上、下、左、右四個(gè)自由度自動(dòng)進(jìn)給，并且在A(yíng)型塔之間需要配置一套控制電纜和沖洗水管；鑒于現場(chǎng)的實(shí)際情況，兩列A型塔之間的間隙只有60CM，如果水管和電纜在走道的地面拖拉，勢必會(huì )擋住驅動(dòng)機構的行進(jìn)，所以只有將水管和電纜架設在空中，通過(guò)滑輪吊在導軌中，驅動(dòng)機構在驅動(dòng)滑梯移動(dòng)時(shí)自動(dòng)拖拽水管和電纜。3、4號空冷機組共有16個(gè)A型塔32面散熱器，因此系統需要配備32套沖洗模塊驅動(dòng)器和沖洗噴頭組件，這些沖洗模塊驅動(dòng)器與中央控制器采用CAN現場(chǎng)總線(xiàn)方式聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現集中控制。為了實(shí)現遠程監控和操作系統的運行，在集控室也配置一套中央控制系統，集控室中央控制系統與現場(chǎng)中央控制器通過(guò)現場(chǎng)CAN總線(xiàn)連接。為了實(shí)現自定義順序沖洗功能（沖洗完一面自動(dòng)切換到下一面沖洗），空冷島的每個(gè)通道的水管上都配置一個(gè)電子閥門(mén)來(lái)控制高壓水的通過(guò)和禁止。

3.2系統構成

系統由集控室控制器、PLC程控箱、沖洗小車(chē)、沖洗小車(chē)驅動(dòng)裝置、沖洗滑梯驅動(dòng)裝置、中央控制器（現場(chǎng)中央控制器和集控室中央控制系統）、高壓水泵、管道、閥門(mén)以及各種輔助材料組成，如下圖所示。

集控室控制器用于監控現場(chǎng)工作情況、設置現場(chǎng)工作模式、工作狀態(tài)反饋、值班員設置等功能。中央控制器實(shí)現與集控室控制器的信息交互，根據內部交互算法實(shí)現對各個(gè)沖洗小車(chē)的控制，以及對水泵的控制，人機交互等功能。PLC程控箱實(shí)現對每一面散熱器翅片進(jìn)行沖洗控制，用于控制沖洗小車(chē)以及沖洗滑梯的移動(dòng)，以及沖洗狀態(tài)檢測和反饋。

為了監控系統工作情況，除了系統自身采集必要的反饋信號（如各種故障信號和行程開(kāi)關(guān)信息）外，還為每個(gè)A型塔之間安裝有專(zhuān)用攝像機，這些視頻信號通過(guò)光纖傳輸到集控室，以供操控人員掌控系統沖洗情況。

3.3、改造特點(diǎn)

通過(guò)一系列改造和設計之后，實(shí)現了全自動(dòng)沖洗的目的，通過(guò)系統試運行，取得良好效果，主要有以下特點(diǎn)：

3.3.1、改善了沖洗效果

通過(guò)專(zhuān)業(yè)設計的沖洗噴頭，設定了.佳工作壓力和流量自動(dòng)匹配，實(shí)現.佳沖洗效果，優(yōu)化設計的噴頭布置，實(shí)現.大化的沖洗覆蓋，提高沖洗效率。

3.3.2、提高沖洗效率

無(wú)需更換沖洗噴頭組件時(shí)間，單面散熱器翅片沖洗時(shí)間由20小時(shí)降低為12小時(shí)。而且可以實(shí)現同時(shí)沖洗多面散熱器。通過(guò)3、4號空冷機組的空冷島散熱器沖洗一次的時(shí)間由40天下降至8天，沖洗過(guò)程不需要停機。

3.3.3、提高系統可靠性

采用現場(chǎng)CAN總線(xiàn)技術(shù)，滿(mǎn)足現場(chǎng)抗干擾性能。系統具備較高的靈活性和可擴展性，能夠適應不同規模、不同成本的要求，可靠性高，具備較高的環(huán)境適應性。

4、系統改造經(jīng)濟效益分析

4.1、數據分析

通過(guò)系統試運行表明，空冷島自動(dòng)沖洗改造工程有著(zhù)明顯社會(huì )經(jīng)濟效益。

我公司的3號機組和4號機組是兩臺相同的600MW空冷機組。下面有兩張同時(shí)刻的兩臺機組運行圖表，一張是3號機組的，另一張是4號機組的，3號機組空冷島沒(méi)有沖洗，4號機組空冷島進(jìn)行了全自動(dòng)沖洗。圖表中綠色線(xiàn)條及綠色文字代表機組負荷，藍色線(xiàn)條及藍色文字代表單個(gè)風(fēng)機工作電流，黃色線(xiàn)條及黃色文字代表機組背壓。從表中可以看出：3號機組的負荷和4號機組的負荷都是300MW，3號機組單個(gè)風(fēng)機工作電流為148.39A，3號機組背壓是12.84KPa；4號機組單個(gè)風(fēng)機工作電流為142.38A，4號機組背壓是8.69KPa。

3號機2009年9月16日14時(shí)曲線(xiàn)

4號機2009年9月16日14時(shí)曲線(xiàn)