亞（超、超超）臨界機(jī)組空冷島沖洗自動(dòng)化改造與實(shí)現(xiàn)

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(zé)任公司                  強(qiáng)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      李愛軍

[摘要] 在我國(guó)水資源短缺的三北（東北、華北、西北）地區(qū)，電廠采用空冷機(jī)組是節(jié)約當(dāng)?shù)厮Y源的有效途徑。但采用空冷的機(jī)組也存在種種問題，如散熱器單元清的潔度會(huì)影響機(jī)組背壓。尤其是夏季酷暑氣溫高時(shí)機(jī)組背壓高達(dá)50KPa，從而影響機(jī)組不能滿負(fù)荷，嚴(yán)重制約機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及安全滿發(fā)電。因此需要定期對(duì)空冷島的散熱器翅片進(jìn)行沖洗。本文主要敘述了實(shí)現(xiàn)空冷島自動(dòng)沖洗的改造方案，提高沖洗效率，降低機(jī)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(jī)組，空冷島，機(jī)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，隨著我國(guó)電源建設(shè)不斷發(fā)展，水資源不足已成為制約我國(guó)電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。我國(guó)“三北”地區(qū)煤炭資源豐富，但水資源嚴(yán)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(qū)電力工業(yè)可持續(xù)發(fā)展，以2×600MW空冷機(jī)組工程為例，濕冷機(jī)組水耗量2600m3/h，空冷機(jī)組水耗量520 m3/h，預(yù)計(jì)每年將比普通二次循環(huán)濕冷機(jī)組節(jié)水1500萬噸，節(jié)水效益非常明顯。但是無論是直接空冷，還是間接空冷電廠，尤其是在我國(guó)的三北地區(qū)，由于空冷島長(zhǎng)期暴露在空氣中運(yùn)行，空氣中的細(xì)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(dǎo)致熱交換的效率降低，嚴(yán)重時(shí)直接影響正常發(fā)電效率，因此需要定期對(duì)空冷島的散熱器翅片進(jìn)行沖洗。

2、現(xiàn)有沖洗系統(tǒng)存在的問題

常規(guī)對(duì)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(dá)到清除散熱器污垢的目的。我公司在建設(shè)II期3、4號(hào)空冷機(jī)組時(shí)采用了德國(guó)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)沖洗過程完全由人工干預(yù)實(shí)現(xiàn)，因此存在一定的不足之處。

1臺(tái)600MW機(jī)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(jī)組只配備了一套沖洗設(shè)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(shè)備到另一個(gè)通道，才能進(jìn)行沖洗工作，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度較大，而且效率低，需要較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成準(zhǔn)備工作。此外，由于空冷島上面的溫度較高，如果發(fā)電機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，空冷島散熱器頂部的溫度達(dá)到70℃，在此溫度下，工人無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(jī)組，使空冷島散熱器溫度降低，才能開始沖洗，大大降低了發(fā)電機(jī)組的正常運(yùn)轉(zhuǎn)率，使電廠的經(jīng)濟(jì)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(tǒng)，對(duì)整個(gè)空冷島散熱器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化無人值守沖洗，以降低人工負(fù)擔(dān)，提高沖洗效率，達(dá)到提高發(fā)電效率的目的。

3、自動(dòng)沖洗系統(tǒng)改造與實(shí)現(xiàn)

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(duì)II期3、4號(hào)空冷機(jī)組的空冷島沖洗系統(tǒng)進(jìn)行全自動(dòng)改造。利用現(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合**的電子技術(shù)和嵌入式計(jì)算技術(shù)、工業(yè)總線技術(shù)，所開發(fā)的高科技自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對(duì)散熱器翅片及管束的全自動(dòng)遠(yuǎn)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(xiàn)降低機(jī)組工作背壓，從而降低煤耗的目的。

3.1系統(tǒng)總體改造方案

由于3、4號(hào)空冷機(jī)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(xiàn)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(xiàn)上、下、左、右四個(gè)自由度自動(dòng)進(jìn)給，并且在A型塔之間需要配置一套控制電纜和沖洗水管；鑒于現(xiàn)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(shì)必會(huì)擋住驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的行進(jìn)，所以只有將水管和電纜架設(shè)在空中，通過滑輪吊在導(dǎo)軌中，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在驅(qū)動(dòng)滑梯移動(dòng)時(shí)自動(dòng)拖拽水管和電纜。3、4號(hào)空冷機(jī)組共有16個(gè)A型塔32面散熱器，因此系統(tǒng)需要配備32套沖洗模塊驅(qū)動(dòng)器和沖洗噴頭組件，這些沖洗模塊驅(qū)動(dòng)器與中央控制器采用CAN現(xiàn)場(chǎng)總線方式聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)集中控制。為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作系統(tǒng)的運(yùn)行，在集控室也配置一套中央控制系統(tǒng)，集控室中央控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)中央控制器通過現(xiàn)場(chǎng)CAN總線連接。為了實(shí)現(xiàn)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)電子閥門來控制高壓水的通過和禁止。

3.2系統(tǒng)構(gòu)成

系統(tǒng)由集控室控制器、PLC程控箱、沖洗小車、沖洗小車驅(qū)動(dòng)裝置、沖洗滑梯驅(qū)動(dòng)裝置、中央控制器（現(xiàn)場(chǎng)中央控制器和集控室中央控制系統(tǒng)）、高壓水泵、管道、閥門以及各種輔助材料組成，如下圖所示。

集控室控制器用于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)工作情況、設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)工作模式、工作狀態(tài)反饋、值班員設(shè)置等功能。中央控制器實(shí)現(xiàn)與集控室控制器的信息交互，根據(jù)內(nèi)部交互算法實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)沖洗小車的控制，以及對(duì)水泵的控制，人機(jī)交互等功能。PLC程控箱實(shí)現(xiàn)對(duì)每一面散熱器翅片進(jìn)行沖洗控制，用于控制沖洗小車以及沖洗滑梯的移動(dòng)，以及沖洗狀態(tài)檢測(cè)和反饋。

為了監(jiān)控系統(tǒng)工作情況，除了系統(tǒng)自身采集必要的反饋信號(hào)（如各種故障信號(hào)和行程開關(guān)信息）外，還為每個(gè)A型塔之間安裝有專用攝像機(jī)，這些視頻信號(hào)通過光纖傳輸?shù)郊厥?，以供操控人員掌控系統(tǒng)沖洗情況。

3.3、改造特點(diǎn)

通過一系列改造和設(shè)計(jì)之后，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)沖洗的目的，通過系統(tǒng)試運(yùn)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

通過專業(yè)設(shè)計(jì)的沖洗噴頭，設(shè)定了.佳工作壓力和流量自動(dòng)匹配，實(shí)現(xiàn).佳沖洗效果，優(yōu)化設(shè)計(jì)的噴頭布置，實(shí)現(xiàn).大化的沖洗覆蓋，提高沖洗效率。

3.3.2、提高沖洗效率

無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(xiàn)同時(shí)沖洗多面散熱器。通過3、4號(hào)空冷機(jī)組的空冷島散熱器沖洗一次的時(shí)間由40天下降至8天，沖洗過程不需要停機(jī)。

3.3.3、提高系統(tǒng)可靠性

采用現(xiàn)場(chǎng)CAN總線技術(shù)，滿足現(xiàn)場(chǎng)抗干擾性能。系統(tǒng)具備較高的靈活性和可擴(kuò)展性，能夠適應(yīng)不同規(guī)模、不同成本的要求，可靠性高，具備較高的環(huán)境適應(yīng)性。

4、系統(tǒng)改造經(jīng)濟(jì)效益分析

4.1、數(shù)據(jù)分析

通過系統(tǒng)試運(yùn)行表明，空冷島自動(dòng)沖洗改造工程有著明顯社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

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

3號(hào)機(jī)2009年9月16日14時(shí)曲線

4號(hào)機(jī)2009年9月16日14時(shí)曲線