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岱海电厂一期直接空冷系统经济性调整分析李炀文

发表时间：2020/6/29 来源：《电力设备》2020年第5期作者：李炀文

[导读] 摘要：岱海电厂通过节能减排综合升级改造工作，将一期湿冷机组改为直接空冷机组，有效控制了生产用水，促进岱海水资源保护和生态平衡。

        （内蒙古凉城县岱海电厂内蒙古乌兰察布市 013700）
        摘要：岱海电厂通过节能减排综合升级改造工作，将一期湿冷机组改为直接空冷机组，有效控制了生产用水，促进岱海水资源保护和生态平衡。由于一期生产人员缺少直接空冷机组的运行经验，对空冷系统在不同负荷、环境温度下的运行方式存在认知偏差。本文通过分析总结了目前运行调整操作中存在的问题，针对性提出了解决方案，具有一定的借鉴意义。
        关键词：背压；空冷风机；耗电率；经济性
        一、引言
        目前岱海电厂一期机组空冷机组有56台风机组成，主要经济指标控制机组背压和空冷电耗。目前空冷顺控逻辑为：通过运行人员手动设定背压值，通过实际背压值和设定值差值计算积分面积。当积分面积＞100且比值大于1.1倍，启动部分空冷风机，当积分面积＜100且比值小于0.9倍，停运部分空冷风机；当实际背压值对设定值比值大于1.4倍或小于0.6倍，则跳步直接启动或停止部分空冷风机。
        二、原运行调整存在的问题
        一期空冷风机顺控启动顺序为：先启动4、5、6、3、2、8、1列的2+6逆流风机，再启动5、3、4、1、7排风机，停运则相反。ACC的列投入顺序和风机的启停顺序、转速调节由步序调节器根据设定背压与当前背压差值自动控制，目前运行调整中存在以下问题：1、负荷波动过程中，实际背压上升或下降较快，面积积分计算累积时间长，为了维持设定背压，运行风机优先通过增加频率调节，这样不可避免的造成风机电耗的大幅浪费。2、不同工况下，包括负荷、环境温度、风速、风向等因素，人为设定的背压无法实时调节，无法控制在最佳的背压值。
        三、调整优化过程
        1、空冷风机频率-电耗分析：

        图一
        如图一，11空冷变带第1、3列风机，12空冷变带第2、4列风机，13空冷变带第5、7列风机，14空冷变带第6、8列风机。
        通过手动设置风机频率观察空冷变有功功率：
        在负荷300MW时全部空冷风机停止工况下，任意解除一台风机自动，选1列4单元风机，启动后频率缓慢从15HZ增加到50HZ，观察11空冷变6KV开关有功功率变化。
        同时手动增加同一母线PC段上的1列4单元和1列6单元风机频率，观察11空冷变6KV开关有功功率变化。


        图二                                                             图三
        同时手动增加11空冷变不同母线段上的1列4单元和3列4单元风机频率，观察11空冷变6KV开关有功功率变化。
        风机频率和11空冷变有功功率对应关系，风机频率在15HZ-25HZ运行时，曲线较为平滑，有功功率增加较少，风机频率在25HZ-50HZ运行时，曲线较为陡峭，有功功率增加较多。
        如图二，通过分析得出1列4风机15HZ运行时，11空冷变有功功率为6.1KVA，1列4风机50HZ运行时11空冷变有功功率为129KVA，1列4+1列6风机15HZ运行时11空冷变功率为11KVA，1列4+1列6风机50HZ运行时11空冷变功率为265KVA，考虑到各台风机频率实际调教稍有偏差，1列4+1列6两台风机各频率运行时11空冷变有功功率约为单台风机运行时2倍，同样情况1列4+3列4两台风机各频率运行时用11空冷变有功功率约为单台风机运行时2倍。当单台风机30HZ运行时，11空冷变有功功率约为35.3/6.1=6台风机15HZ运行，而单台风机50HZ运行时，11空冷变有功功率约为129/6.1=21台即三列风机15HZ同时运行。
        毫无疑问同样工况下大量低频风机运行肯定比个别高频运行风机整体冷却效果好而且省电，尤其冬季时还能防止局部过冷甚至结冻。
        2、空冷背压-厂用电分析
        空冷风机转速升高，背压下降，煤耗降低。但转速升高的同时，风机电流升高，影响厂用电率升高，导致煤耗增加。运行中应找到对应负荷下的临界点，使背压影响降低的煤耗数值大于厂用电影响增加的煤耗数值，即为最佳背压。根据资料机组背压变化1Kpa影响供电煤耗降低2.045g/Kwh，厂用电增加1%影响供电煤耗增加3.175g/Kwh，所以每降低1Kpa背压，厂用电率上升值应小于2.045/3.175，即小于0.644%以内才经济。假如不考虑外界风向、风速、环境温度变化，当全部风机运行时，各负荷变化下直冷变耗电率约为：

        在不同外界工况下，不同负荷有着不同的背压和不同的风机频率。这里只选取4个典型负荷300MW、400MW、500MW、600MW。例如300MW时风机15HZ运行，当背压设定值降低1KPa时，风机频率上升，如果直冷变电耗增加至0.104%+0.644%=0.748%，对应风机频率增加至30HZ-35HZ之间某值时，则认为不应该继续降低背压。
        如图三所示，在四个负荷下，背压每下降1KPa时，厂用电增加值小于0.644%即可认为具有节能效果，只有当背压设定值继续降低1KPa时，风机频率升高，升高前后厂用电增加值大于0.644%，则不应该继续降低背压。
        四、分析结果及注意事项
        1、优化空冷逻辑，增加经济性模式投入块，适当降低顺控启停风机面积积分至±50或降低比值0.95-1.05，目的是在工况变化时，缩短启停风机的等待时间。
        2、经济模式不考虑全天环境温度大于10℃且风机全转（夏季模式），也不考虑全天环境低于-10℃且风机全停甚至隔列（冬季模式），只针对当天环境温度从-10℃到+10℃变化，频繁启停风机调节背压的情况。
        3、在没有整年大量试验计算得出最佳背压曲线前，暂以小指标空冷背压基准值为参考，将基准背压设定值作为自动设定值加入空冷调节中。根据负荷变化，背压设定值自动调整，运行人员可通过改变偏置参与设定。
        4、重新设计空冷顺控，在负荷变化时，当实际背压与设定值差值变大，优先启停部分空冷风机，仍保证运行风机15HZ运行。当所有空冷风机全部启动，风机频率开始增减控制背压。原则就是通过逻辑保持多风机低频运行。为了保持实际运行中背压不会突变，新逻辑积分面积（±50）、比值（0.95-1.05）、每次启停风机数量（4台）应相应缩小。
        五、结语
        1、机组运行调整中，尽量维持运行风机在15HZ，通过积极调整保持空冷风机低频多风机运行，最大程度降低空冷电耗。
        2、尽快组织试验确定不同工况、参数下的机组最佳背压，保证空冷背压设定值在最佳背压曲线附近运行。