空冷学习资料

1、1试题试题1.空冷盘、空冷塔值班员岗位规范空冷盘、空冷塔值班员岗位规范1.1 主要职责1.2 任职条件1.3 实际技能1.4 所辖设备2.应知部分应知部分2.1 发电厂空冷技术概述2.2 空冷系统的冷却过程2.3 直接空冷系统与间接空冷系统2.4 空冷系统的特性2.4.1 空冷系统的共同特点2.4.2 海勒式空冷系统的工艺系统特征2.4.3 海勒式空冷系统的主要设备特征2.5 影响空冷系统出力的主要因素2.6 散热器2.6.1 福哥型散热器的结构2.6.2 百叶窗2.6.3 铝管铝翅散热器的维护2.7 海勒式空冷系统的水力机械2.7.1 循环泵2.7.2 水轮机2.7.3 阀门2.8 空冷塔及

2、其设备2.9 空冷系统的调节控制2.9.1 调节系统的任务和控制2.9.2 调节系统的内容3.应会部分应会部分23.1 空冷系统的运行维护3.1.1 空冷系统的启动3.1.2 空冷系统的停运3.2 空冷系统的防冻3.2.1 散热器冻结的机理3.2.2 散热器防冻的技术措施4.技术问答技术问答4.1 海勒式空冷系统的热传导是怎样进行的？4.2 冷却柱的回水为何设在塔外侧？4.3 在冬季运行中如何进行冷却柱的检查？4.4 冷却柱泄漏哪些情况最危险？4.5 冷却柱结合面密封圈损坏的原因是什么？如何避免？4.6 扇形段空气系统的作用是什么？4.7 什么是扇形段的回流管？4.8 扇形段百叶窗的作用是什么

3、？4.9 冷却柱泄漏需加堵，其操作程序是什么？4.10 百叶窗不同步的原因及危害是什么？4.11 为什么冷却塔设计成双曲线型？4.12 空冷塔进风口高度的选择？4.13 风速对空冷塔换热影响的原理？4.14 扇形段充排水时为什么要注意水路的对称？4.15 在循环泵正常运行中，水轮机程控启动程序？4.16 水轮机停运操作程序？4.17 水轮机启动失败的原因？4.18 液压阀压力油系统储能器的工作原理？4.19 安全排水阀、过量排水阀、扇形段放水总门及塔旁路阀各有何作用？4.20 竖管加热装置的工作原理？4.21 扇形段在充排水过程中的注意事项？4.22 循环泵启动前后空冷塔的检查项目？34.23

4、 空冷段失电的现象及处理？4.24 空冷系统运行中安全排水阀检修的安全措施？4.25 空冷系统运行中循环泵出口阀检修的安全措施？4.26 冬季扇形段充水前后的检查项目？4.27 运行中扇形段自动排水的原因及处理？4.28 冬季空冷系统停运后的检查项目？4.29 扇形段进出口阀更换门圈的检修措施？4.30 扇形段排水阀更换门圈的检修措施？4.31 扇形段水冲洗的必要条件？4.32 扇形段水冲洗的安全措施？4.33 扇形段大修安全措施？434 空冷塔的建筑规范？435 是什么人？受什么设备的启发，而发明的空冷系统？436 为什么电厂发电，不发钱？437 为什么当官？不当人？41.空冷盘、空冷塔值班

5、员岗位规范空冷盘、空冷塔值班员岗位规范1.1 主要职责1.1.1 空冷盘、空冷塔值班员在行政上受汽机班长领导，在生产上服从班长及司机的指挥，协助司机保证机组安全，经济运行和文明生产。1.1.2 严格执行各项有关规章制度1.1.3 认真做好事故预想，在运行中空冷系统发生异常时，应及时汇报司机，并能正确地判断异常原因，果断进行处理。1.1.4 按规定认真抄表并进行分析1.1.5 做好本岗位各种记录（交接班记录、设备缺陷登记）1.2 任职条件1.2.1 工作经历：空冷盘值班员：在空冷塔独立值班后，空冷盘岗位学习 23 个月，经班组、专业技能考试合格后方可值班。空冷塔值班员：在空冷塔学习 12 个月，

6、经班组、专业技能考试合格后方可值班。1.2.2 专业理论：空冷盘值班员：经中级技术培训合格 。空冷塔值班员：经初级技术培训合格 。1.3 实际技能：1.3.1 熟知本机空冷系统1.3.2 熟知本岗位各项经济运行指标1.3.3 熟练掌握运行规程 、 电力工业技术管理法规 、 电业安全工作规程中的有关部分及空冷系统的防暑过夏、防冻措施。1.3.4 熟练掌握空冷系统各设备的启、停操作及联锁、信号装置的作用，并能单独进行空冷系统的试验工作。1.3.5 熟悉空冷系统 PCL 的控制程序。1.3.6 熟悉空冷系统各液压阀的工作原理。1.3.7 能够独立处理空冷系统事故。51.4 所辖设备空冷盘值班员：循环

7、泵、水轮机、节流阀、凝汽器、空冷盘空冷塔值班员：空冷塔及其相关系统2.应知部分：应知部分：2.1 发电厂空冷技术概述2.1.1 空冷技术简介：发电厂采用翅片管式的空冷散热器，直接或间接用环境空气来冷却凝汽器的排汽，称为发电厂空冷。研究空冷新装置及其使用的一系列技术，被称作发电厂空冷技术。采用空冷技术的冷却系统称为空冷系统。 发电厂空冷技术是一种节水的火力发电技术，其空冷系统也称干冷系统，它是相对于常规发电厂湿冷系统而言的。湿冷系统的冷却塔是把塔内的循环水以“淋雨”的方式与空气直接接触进行热交换的，其整个过程处于“湿”的状态，故称为湿冷系统。空冷发电厂的空冷塔，其循环水与空气是通过散热器间接进行

8、热交换，整个冷却过程处于“干”的状态，故称为空冷系统。2.1.2 空冷技术发展概况：我国的空冷技术始于 1966 年的哈尔滨工业大学试验电站，进入 80 年代，庆阳石化总厂自备电站投运了 3MW 的直接空冷系统，1987 和 1988 年，山西大同第二发电厂投运了两台 200MW 引进匈牙利的海勒式间接空冷机组，19931997 年，丰镇发电厂投运了 4 台 200MW 我国自己生产的海勒式空冷机组，使我国的火电厂空冷技术的发展进入一个新的阶段。2.2 空冷系统的冷却过程2.2.1 当采用间接空冷系统时，汽轮机的排汽通过粗大的排汽母管送至各个翅片管式散热（亦称凝汽器）与空气进行热交换，放出热量

9、凝结成水。2.2.2 当采用间接空冷系统时，汽轮机的排汽直接排入凝汽器与空冷系统的循环冷却水进行直接或间接换热，使其凝结成水，而该循环水的冷却是通过空冷塔散热器将其热量排入大气。2.3 直接空冷系统与间接空冷系统空冷系统主要分三种，即直接空冷系统，带表面式凝汽器的间接空冷系统和带喷射凝汽器的间接空冷系统。62.3.1 直接空冷系统直接空冷系统又称空气冷凝系统。直接空冷是指汽轮机的排汽直接用空气来冷凝，空气与蒸汽间进行热交换。所需冷却空气通常由机械强迫通风方式供应。直接空冷的凝汽设备称为空冷凝汽器。它是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套、矩形钢翅片的若干个管束组成，这些管束亦称散热器。直接空冷系统的流

10、程如图（1）所示：图（1）：直接空冷机组原则性汽水系统1、 锅炉 2、过热器 3、汽轮机 4、空冷凝汽器 5、凝结泵6、精处理 7、凝结水升压泵 8、低压加热器 9、除氧器10、给水泵 11、高压加热器 12、汽轮机排汽管道 13、轴流风机14、立式电动机 15、凝结水箱 16、除铁器 17、发电机直接空冷系统的优点：设备少，系统简单，占地少无冷却塔。该系统一般与高背压汽轮机配套。直接空冷系统的缺点：运行时粗大的排汽管道密封困难，维持排汽管内的真空困难，启动时，抽真空时间较长。2.3.2 海勒式间接空冷系统海勒式间接空冷系统如图（2）所示：7图（2）：海勒式空冷机组原则性汽水系统1、 锅炉 2

11、、过热器 3、汽轮机 4、喷射式凝汽器 5、凝结泵6、精处理 7、凝结水升压泵 8、低压加热器 9、除氧器10、给水泵 11、高压加热器 12、冷却水循环泵 13、调压水轮机14、全铝制散热器 15、空冷塔 16、旁路节流阀 17、发电机该系统主要由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔构成。系统中的冷却水是高纯度的中性水（PH=6.87.2） 。中性冷却水进入凝汽器直接与汽轮机排汽混合并将其冷却凝结成水。受热后的冷却水 9798%，由循环水泵送至空冷塔散热器，经与空气对流换热冷却后，通过水轮机或节流阀送至喷射式凝汽器进入下一个循环。受热的循环冷却水 23%由凝结泵送至精处理装置处理后经凝升泵

12、送至汽轮机回热系统中。海勒式间接空冷系统的优点是以微正压的低压水系统运行，较易掌握。可与中背压汽轮机配套。机组煤耗较低。缺点是设备多，系统复杂，冷却水循环泵泵坑较深，自动控制系统复杂，全铝制散热器的防冻性能差。2.3.3 带表面式凝汽器的间接空冷系统8该系统又称哈蒙式间接空冷系统，是在海勒式间接空冷系统的运行实践基础上发展起来的新系统。由于该系统的循环冷却水与凝结水相互独立，对循环水的水质要求不高。锅炉给水品质较好保证。该系统在 300MW 和 600MW 的大容量机组上得到了广泛应用。如图（3）所示：图（3）：哈蒙式空冷机组原则性汽水系统1、 锅炉 2、过热器 3、汽轮机 4、表面式凝汽器

13、5、凝结泵6、精处理 7、凝结水升压泵 8、低压加热器 9、除氧器10、给水泵 11、高压加热器 12、循环水泵 13、膨胀水箱14、全钢制散热器 15、空冷塔 16、除铁器 17、发电机哈蒙式间接空冷系统由表面式凝汽器与空冷塔构成。该系统与常规的湿冷系统基本相仿，不同之处是用空冷塔代替了湿冷塔，用不锈钢管凝汽器代替了铜管凝汽器，用闭式循环冷却水系统代替了开敞式循环冷却水系统。 该系统采用自然通风方式冷却，将散热器装在自然通风冷却塔中。其散热器是由椭圆形钢管外套矩形钢翅片的管束组成。 哈蒙式空冷系统的优点是：节约厂用电，设备少，冷却水系统与汽水系统分开，两者水质可按各自要求控制。缺点是：空冷塔

14、占地大，基建投资多，系统中的两次换热都是表面式换热，使全厂热效率有所降低。2.4 空冷系统的特点：9发电厂空冷系统有：直接空冷系统、海勒式间接空冷系统和哈蒙式间接空冷系统三种。2.4.1 空冷系统的共同特点：2.4.1.1 传热学特点是低温位，即热介质温度较低，温差小。2.4.1.2 循环冷却水系统为闭式循环。2.4.1.3 需配置高、中背压的空冷汽轮机。2.4.1.4 冷却性能受（气温、风速、风向）影响很大，因此，汽轮机运行背压范围较湿冷机大。 2.4.1.5 要求自动化程度高。2.4.1.6 基建投资和年运行费用高于湿冷系统。2.4.2 海勒式空冷系统的工艺系统特征：2.4.2.1 系统中

15、有两次换热：第一次在喷射式凝汽器里进行的冷凝，属混合式换热；第二次在空冷塔内进行冷却水的冷却，属表面式换热。2.4.2.2 主管道内流动的介质是中性的高纯度除盐水。2.4.2.3 系统的真空容积小。2.4.2.4 在扇形段充水时，散热器内的空气靠水压顶至排空气系统，然后经竖管集中排入大气。2.4.2.5 散热器出口水温依靠空冷塔百叶窗开度，调节进塔空气量来控制。2.4.2.6 不论机组容量大小，均要设置凝结水精自理装置。2.4.3 海勒式空冷系统的主设备特征：2.4.3.1 采用喷射式凝汽器。2.4.3.2 采用自然通风的空冷塔。散热器属全铝制的，且冷却三角是竖直布置。2.4.3.3 采用循环

16、泵与水轮机作为输送机械，该循环泵消耗功率大，且要求泵坑较深。2.4.3.4 采用双曲线型自然通风冷却塔的高大通风筒内外空气密度差形成的抽力使空气流通。2.5 影响空冷塔出力的主要因素：2.5.1 地理位置的影响空冷塔所在地的海拔高度将影响空气密度，环境温度和降雨量，由于空气10密度小，要求有更多的空气进入塔内，当进风量一定时，其冷却效果下降，因此，地理位置越高，空冷塔的出力就越低。2.5.2 环境温度的影响当空冷塔进风量一定时，环境温度越高，循环水温与大气温度差值越小，二者换热能力就越差，空冷塔的出力就越低。2.5.3 风的影响风对自然通风空冷塔性能的影响主要是风速，根据试验，风速在 4m/s

17、 以内时对空冷塔无影响。风速在 5m/s 时对空冷塔冷却效果的影响相当于环境温度升高 2。2.5.4 其它因素，如：空冷塔的严密性、循环泵及扇形段的投入数量、散热器表面的脏污程度，系统总压力的高低等均会造成空冷塔出力的变化。2.6 散热器散热器是空冷系统中热量交换的主要设备。按材料分，散热器分为铝管铝翅片散热器，铝管铝翅片散热器也称为福哥型散热器，它是海勒式间接空冷系统的主要设备，其主要技术数据如下：温度范围：-60110最高压力：110KPa钢管钢翅片散热器按钢管形状分，有圆管式和椭圆管式两种。该种散热器不仅适用于间接空冷系统，而且也适用于直接空冷系统，它的作用和工作原理与福哥型散热器基本相

18、同，在此不作祥细介绍。2.6.1 福哥型散热器的结构所谓散热器就指循环水与空气进行热交换的设备,也称为冷却柱。散热器的最基本组成元件是铝管、铝翅片。现将其组成部件分述如下：2.6.1.1 管束：11图（4）：冷却管束1、冷却管 2、翅片 3、加强板如图 4 所示：管束长 4840mm，宽 599mm，厚 150mm 每个管束由 60 根长4840 mm、17.750.75mm 的圆铝管和 1666 片铝翅片及 5 块加强板组成。60根铝管分 6 排错列布置。其中三排铝管为进水侧，另三排铝管为回水侧。2.6.1.2 冷却元件：图（5）：冷却元件1、冷却管束 2、管板如图 5 所示，四个冷却管束由

19、两端管板并联构成一个冷却元件，每个冷却元件宽 2404mm，厚度仍为 150mm。2.6.1.3 冷却柱：12图（6）：冷却柱1、冷却元件 2、连接板 3、底部水室 4、顶部水室如图 6 所示，它是由 14 个冷却元件串联组成。如我厂的冷却柱是由 3 个冷却元件串联组成的，其长度为 15m。冷却元件串联时，用螺栓与连接板固定，两端铝管连接处均装有“O”形橡胶圈密封。冷却柱上下两端分别与顶部水室及底部水室相连，水室与冷却元件管板间用“U”形螺栓固定。下部水室设有进水口与出水口，中间设有隔板，使水流进入一半（三排）管子，至上部水室后折回另三排管子，形成双流程。上部水室留有排汽口，以便连接母管排空气

20、系统。2.6.1.4 冷却三角： 图（7）：冷却三角顶视图1、冷却柱 2、百叶窗，空气通道如图 7 所示，用一个夹角为 60左右的三角形钢构架的两边固定两个冷却柱，第三边为空气通道，设置百叶窗，用来调节冷却柱的通风量，即调节冷却13性能，避免冬季冷却水温过低冻坏散热器。因其结构为三角形，故称作冷却三角，冷却三角是由冷却柱、百叶窗及其执行机构、盖板、底板、四个支承螺栓、四根进出水短管及底部人孔、冲洗车轨道等部件组成。2.6.1.5 扇形段：由多个冷却三角沿自然通风冷却塔外围竖直布置组成，为了运行操作调节方便，将这些冷却三角分成若干组。每组设有进出水母管，母管上装有电动阀及放水阀。其充水系统、放水

21、系统及控制系统均以一组为一个单元。由于每组冷却三角在塔内呈扇形布置，故简称扇形段。2.6.2 百叶窗防止空冷系统散热器冻坏的措施多种多样，但用得最多和最有效的措施是在进风口装设百叶窗。每两个百叶窗由一个执行机构通过马达连杆驱动，以实现其开、关调整。百叶窗执行机构可实现远方操作和就地调节。通过调节百叶窗的开度控制扇形段的进风量，从而达到调节、控制扇形段出水温度的目的。因此，环境温度最低在 0以下的电厂，其散热器应装设百叶窗。2.6.3 铝管、铝翅片散热器的维护2.6.3.1 进入冬季的维护：2.6.3.1.1 应定期检查散热器 5m、10m 上、下联箱结合面的“O”型胶圈是否泄漏。如有泄漏应及时

22、消除，否则将其对应百叶窗关闭并断电。2.6.3.1.2 检查冷却柱上联箱空气管及空气环管保温良好，无泄漏。2.6.3.1.3 检查冷却柱进、回水胶管（或金属管）结合面有无泄漏。2.6.3.1.4 检查冷却柱回水侧温度是否正常，一般手摸应有热的感觉。2.6.3.1.5 检查调整百叶窗必须同步，防止过开造成冷却柱结合面泄漏。2.6.3.1.6 检查冷却柱间密封条良好，无漏风现象。2.6.3.1.7 检查回流管温度应正常，手摸有热的感觉。2.6.3.2 进入夏季的维护福哥型铝管铝翅片散热器的翅片间距很小，只有 2.88mm，由于大气中含有14尘埃、在流经翅片时，尘埃易沉积在翅片上，减小了流通截面，增

23、加传热热阻，使冷却效果降低，并加剧翅片表面腐蚀。因此，在夏季到来之前，应对其进行低压（0.6mpa）水清洗。冲洗水应是经过处理的对散热器表面不结垢的软化水。由于我厂采用工业水进行冲洗，因此，在冲洗前应将扇形段退出运行，并将扇形段内的水全部排空，使铝管、铝翅片的温度达到环境温度后方可进行清洗，其主要目的是防止铝管铝翅片表面在冲洗中结垢。清洗时间一般每年一次，在炎热的夏季，清洗后的散热器出口水温一般可下降 23，机组功率可提高 6%左右。2.7 海勒式空冷系统的水力机械2.7.1 循环水泵2.7.1.1 循环水泵的功能和技术特性循环水泵的主要功能是将凝汽器热井中的热水输送到空冷塔散热器内进行冷却，

24、温度降低后成为冷却水经水轮机回收能量后返回凝汽器。凝汽器的冷却水喷射压头由水轮机或其旁路节流阀调节，同时使空冷塔散热器的最高点充水，形成水循环，维持系统为微正压运行。循环水泵在真空饱和温度下工作，其入口水温最高可达 70，因此要求循环水泵具有良好的抗汽蚀性能和较低的转速。另外，循环水泵的扬程应根据散热器的安装高度来确定，并能保证散热器顶部在微正压状态下运行，系统中配备两台 50%容量的循环泵，不设备用。2.7.1.2 循环水泵的类型循环水泵分为立式和卧式两种，我厂采用立式双侧进水型循环水泵。双侧进水结构可以平衡轴向推力，获得较单侧进水涡轮更高的效率和减小吸入侧流速，改善汽蚀性能。2.7.2 水

25、轮机2.7.2.1 水轮机的作用海勒式间接空冷系统中的水轮机安装于该系统回水管路中，由于散热器顶部要维持微正压，而凝汽器又在真空状态下运行，加上散热器顶部与凝汽器喷咀之间有一较大的水位差，因此循环水在进入凝汽器前有剩余压头。水轮机的主要作用就是回收从空冷塔返回喷射式凝汽器中冷却水的剩余压头，驱动水轮发电机发出电能，用以减小循环水泵实耗功率。152.7.2.2 水轮发电机水轮发电机为异步交流发电机，当水轮机启动后，其导叶未开启时，水轮发电机为电动机，它从系统中吸收功率，当导叶开启后，水轮机在水力的冲击下转速升高超过发电机的转速后，水轮发电机此时由电动机转变为发电机，它将发出电能，送入 6KV 系

26、统中。2.7.2.3 水轮机的能量转换过程在水轮机入口的循环水管道中将位能转变成动能，在水轮机中将动能转变成机械能，在发电机中将机械能转变成电能。2.7.3 阀门2.7.3.1 节流阀海勒式空冷系统正常运行时，由水轮机调节系统总压力。当水轮机故障时，则由其旁路节流阀代替水轮机的调压功能。水轮机与节流阀之间设有联锁装置，在机组正常运行时当水轮机投入后，节流阀在关闭状态备用。2.7.3.2 蝶阀海勒式空冷系统主要采用蝶阀，按开关传动方式分，蝶阀有电动、液动、手动等传动形式。由于空冷系统控制的自动化程度较高，蝶阀开关都是按照一定的控制程序进行的，所以通常都采用电动蝶阀，其电动开关时间为 3040s。

27、在特殊情况下需要蝶阀快速开关时，则采用液压蝶阀，依靠重锤的作用，蝶阀可迅速开启或关闭，蝶阀的密封材料为橡胶，它具有良好的密封性能，且磨损后更换也很方便。200MW 机组海勒式空冷系统所用蝶阀如下： （1） DN1600 电动蝶阀有 2 个，用于水轮机进出口阀门。（2） DN1200 电动蝶阀有 2 个，用于两台循环泵进水阀门。（3） DN700 电动蝶阀有 14 个，用于六个扇形段的进、出口阀门及系统中的两个旁路阀门。（4） DN400 电动蝶阀有 14 个，其中 12 个用于六个扇形段的放水阀门两个用于凝结泵入口的冷、热水阀门。 （5） DN1200 电动液压蝶阀有 2 个，用于两台循环泵出

28、口阀门。（6） DN500 电动液压蝶阀有 2 个，用于系统紧急放水阀。16（7） DN700 手动蝶阀有 2 个，用于#1、2、6 与#3、4、5 扇形段的放水总门。2.8 空冷塔及其设备2.8.1 空冷塔的功能空冷塔是空冷系统中重要的组成部分之一，其主要功能是布置和支承散热器及有关管道、完成被冷却介质（循环冷却水）与冷却介质（空气）之间的热交换任务，为冷却散热器提供足够数量的空气流，并保证通过冷却散热器实现循环冷却水与空气之间的热量传递。2.8.2 空冷塔的分类空冷塔按气流产生的方式分为三类，即：机械通风空冷塔、带有辅助风机的自然通风空冷塔和双曲线自然通风空冷塔。2.8.3 空冷塔塔筒采用

29、双曲线外形的优点塔筒采用双曲线外形不仅可以减小塔壳表面积，节约材料，而且具有抗强风的优良力学性能，在外荷载作用下，壳体表面所产生的内力主要是压力、拉力和剪力，弯矩很小。所以，在海勒式空冷系统中的空冷塔主要采用双曲线自然通风塔。其结构如图 8 所示17图（8）：海勒式系统空冷塔示意1、水管 2、散热器 3、百叶窗 4、托梁 5、塔壳 6、封板 7、X 形支柱2.8.4 海勒式系统空冷散热器的布置在海勒式间接空冷系统中采用铝制散热器，由于铝材的强度较低，所以铝制散热器一般都采用塔外垂直布置方式。海勒式系统空冷散热器的布置方式如图 9 所示图（9）：海勒式空冷散热器的典型布置18、a、立面图；（b）

30、平面图；（C）纵剖面图1、冷却三角支架 2、散热器 3、百叶窗 4、百叶窗传动机构 5、空气排出管2.8.5 海勒式空冷系统塔内附属设备2.8.5.1 贮水箱一个空冷塔内设有两个贮水箱，其容积为 2250 吨，直径 3m，其作用是贮存空冷散热器内的排水，同时也是散热器充水时的备用水源。2.8.5.2 输送泵一个空冷塔内设有两台输送泵，均布置在#6 阀门室。其作用有二：一是当空冷塔扇形段投运时，可将贮水箱内的冷却水充入扇形段。二是向系统补水，当凝汽器水位降至一定值时，输送泵能自动投入运行，将贮水箱中的水补入系统，当凝汽器水位升高至一定值或贮水箱水位低于标准水位时，自动停泵。2.8.5.3 其它附

31、属设施每个扇形段均设有冷、热水环形母管，每个扇形段设有两根，靠近塔外为冷水母管。百叶窗传动机构设于塔内侧，每一台传动机构带两组百叶窗，其操作装置设在塔内，可实现单操和总操，同时也可远方操作及程控动作。在塔外围配置一套清洗设备，用以清洗散热器铝管翅片，以保持散热器的清洁和传热效果。2.9 空冷系统的调节控制2.9.1 调节控制的任务和控制方式：2.9.1.1 调节控制的任务是：在一定的环境温度和给定的机组负荷范围内，保持较高的汽轮机凝汽器真空和正常水位，在严寒的冬季，避免散热器冻坏。2.9.1.2 冷却系统的调节有三种方法，即：A、改变扇形段投入的数目。B、改变散热器通过的空气流量。C、改变通过

32、散热器的冷却水流量。2.9.1.3 电动阀门和转动机械的控制系统有三种控制方式，即 A、由 PLC 进行自动控制。B、在单元控制室进行远方操作。C、在就地电气操作板上进行电动操作。注：各种控制系统的运行方式由安装在就地电气操作板上的钥匙开关位置选择。钥匙开关在“远程”位置时，PLC 投入运行，所有水泵、电动机、阀门的启停、开关以及运行全部由 PLC 监控。当控制系统出现故障时，PLC 会自动19进行处理，当钥匙开关切在“就在”位置时，由于系统有自锁功能，正在运行的设备不会停下来，阀门将维持原来的位置，这时保护失去作用。2.9.2 调节控制的内容控制系统按调节对象分为 12 个调节控制系统，只要

33、条件具备，PLC 就可按照事先编定的程序控制。这 12 个顺序控制分别是：（1）凝汽器水位控制；（2）循环水泵启停程控；（3）空冷系统总压力调节；（4）水轮机和节流阀启停程控；（5）百叶窗控制；（6）扇形段充排水程控；（7）扇形段旁路阀控制；（8）贮水箱水位控制；（9）输送泵启停控制；（10）紧急放水阀程控；（11）补水阀控制；（12）过量排水阀控制。2.9.2.1 凝汽器水位控制凝汽器水位变化为：我厂#3、4 机：2.54.29m，#5、6 机：1.994.29m，共有 8 个信号接点，这 8 个信号点在单元控制室操作台上进行灯光模拟显示，并通过 PLC 进行自动控制，维持水位在 3.3m

34、左右。当水位高至一定值时，过量排水阀自动开启，当水位低至一定值时，过量排水阀自动关闭。当水位继续下降时，通过补水阀或输送泵进行水位调节，当水位低至第七值时，发出音响报警信号；当水位第七、八值信号同时消失时，循环水泵停止运行，汽轮机自动掉闸，循环泵出口门及节流阀同时关闭，当水位高于第一值时，自动开启安全排水阀，汽轮机自动掉闸，各扇形段强排，循环泵出口门及节流阀自关，循环泵跳闸。2.9.2.2 循环泵启停控制循环泵及其出口阀由 PLC 控制，按一定程序启、停，当循环泵具备程控启动条件时，输入启动指令后，根据油泵选择开关位置，启动相应油泵，同时循环泵电机启动，待循环泵出口压力超过 0.1mpa 时，

35、电磁阀带电，开启出口阀，联锁信号给至水轮机或节流阀。若出现水轮机启动条件不具备或节流阀关闭信号未消失，则循环泵电机掉闸，出口阀自动关闭。若出现安全排水阀开启或凝汽器水位高一值等情况之一时，则 PLC 发出停泵指令，出口门关到位后循环泵电机停运，并将联锁信号给至水轮机。2.9.2.3 空冷系统总压力调节系统总压力P 为循环泵出口压力和水轮机入口压力之和的 1/2。P 正常20值为 200220kpa，扇形段充水时，自动升高至 270 kpa，保护动作值为175kpa。2.9.2.4 水轮机和节流阀的启、停程控水轮机的启动和循环泵的启动可同时进行。如果水轮机有任何一个启动条件没有具备，PLC 就选

36、择节流阀开启。水轮机运行与否，取决它的启动条件是否具备，以及操作人员的选择。2.9.2.5 百叶窗控制正常运行时，百叶窗开度由运行人员控制，根据扇形段的出水温度，运行人员可在控制室进行成组的远方操作，也可在就地进行单台执行机构的操作或成组总操，PLC 不参与百叶窗开度控制。在下列情况下，PLC 发出信号，自动关闭百叶窗：（1） 扇形段出水温度低于 20；（2） 扇形段已排水；（3） 紧急放水；2.9.2.6 扇形段充、排水程控充水程控：首先关排水阀，待排水阀关到位信号均到位后，先开出口阀，延时 10s 后开启进口阀，扇形段充水，当某一阀门故障时，PLC 将自动恢复排水状态。排水程控：首先关闭进

37、出口阀，待进出口阀关到位信号均到位后，开启排水阀，扇形段排水。当某一阀门故障时，PLC 将自动恢复充水状态。2.9.2.7 扇形段旁路阀控制扇形段旁路阀是根据已充水的扇形段数目自动开启或关闭的，当有三个扇形段充水，则旁路阀 A101 关闭，当有四个扇形段充水，则旁路阀 A102 关闭。在扇形段排水过程中，如六个扇形段运行，当排第三个扇形段后，旁路阀 A102开启，当排第四个扇形段后，旁路阀 A101 开启。2.9.2.8 贮水箱水位控制贮水箱水位共有八个接点信号，由液位开关检测，输出开关量信号到PLC，操作台上有灯光信号显示水位，当水位低于 0.65m 时，发出音响信号，21当水位低于 0.4

38、5m 时输送泵闭锁。2.9.2.9 输送泵启、停程控当凝汽器水位降至第六值时，输送泵自动投入运行，当凝汽器水位达第四值时或贮水箱水位低于 0.65m 或安全放水阀开启等情况之一时，输送泵停止运行。2.9.2.10 紧急放水阀的程控当凝汽器水位高一值、循环水系统断流，冷水温度低于 16等情况之一出现时，紧急放水阀打开，将扇形段内的水排入储水箱。2.9.2.11 补水阀控制当凝汽器水位低于第四值且贮水箱内无过量水时，补水阀 A10 自动开启。出现下列情况之一时，A10 阀自动关闭：（1） 输送泵运行，凝汽器水位高于第五值；（2） 凝汽器水位高于第四值；（3） 扇形段正在充水；2.9.2.12 过量

39、排水阀控制当凝汽器水位高于第二值，延时 5 秒，过量排水阀 A106 自动开启；当凝汽器水位低于第四值，过量排水阀 A106 自动关闭。注：以上各程控的前提条件是循环泵运行，否则，以上程序将不会自动完成。（我厂#3、4 机凝汽器水位高于第三值就执行上述程控）3.应会部分3.1 空冷系统的运行维护空冷系统运行维护的目的是确保机组和冷却系统设备的安全经济运行。在启动、运行及停运过程中所作的维护与调整工作。3.1.1 空冷系统的启动空冷系统的基本启动方式有两种：一是通过可编程序控制器（PLC）进行程控启动，简称程控启动；一是就地操作按钮作单设备启动，简称就地启动。空冷系统启动的一般程序为：（1）系统

40、充水排空气；（2）启动一台循环泵；（3）系统循环正常后通知锅炉点火；（4）汽轮机冲车；（5）发电机并网；（6）根据循环水温度逐渐投入扇形段（一般环境温度在-15以上，循环水温22达 35时，即可充段；环境温度低于-20时，循环水温控制在 3845时进行充段） 。3.1.1.1 空冷系统启动准备（1） 空冷系统静态试验传动良好（2） 系统充水正常，储水箱水位维持 2.82.9m（3） 热工各仪表送电，电气各设备送电，且信号指示正确。（4） 空冷系统各设备应处在“远方”位置（5） 空冷系统各阀门在控制室的信号指示应与实际状态相一致。3.1.1.2 空冷系统启动步骤（1） 程控启动：程控启动是指给

41、PLC 一个启动指令后，空冷系统所有启动步骤均按照预先制定的程序进行，自动完成所有操作，这时所有的保护全部投入。程控启动步骤如下：输入循环泵的启动指令，PLC 接到指令后，首先检查启动条件是否具备，若已具备，下列操作将自动完成：启动出口阀控制油泵 启动循环泵电机 当出口压力达 0.1mpa 时，循环泵出口阀自动打开。（2） 就地启动：就地启动是指将设备切至“就地”位置，进行单独操作某一设备。它不受 PLC 监控，所有保护均未投入。对于空冷系统的启动在有条件的情况下一定要采用程控启动，一般不应采取就地启动，因为在就地方式下启动，控制开关切到“就地”位置，PLC 所有的保护项目失去了作用，设备的安

42、全难以保障。尤其在冬季，失去防冻保护功能，容易造成设备冻损。就地启动循环水系统操作步骤如下：检查扇形段旁路阀全开 将水轮机及其旁路节流阀切至“就地”位置 启动一台控制油泵 将水轮机导叶开启全行程的 1/2 或将旁路节流阀开启 50 度 将循环泵切“就地”位置 启动一台循环泵（此时出口阀应自开） 就地调整系统总压力正常。233.1.1.3 扇形段充水扇形段充水方式分程控充水和就地充水两种。在扇形段控制功能组的人武部条件得到满足时，才能进行程控充水，而就地充水则是无条件的，但在就地充水前应将凝汽器水位维持在第二值，其目的是防止凝汽器水位低空冷保护动作停机。（1） 程控充水：检查充水条件满足后，输入

43、扇形段充水指令，由 PLC 控制自动完成充水步骤。即： 两个排水阀自动关闭 扇形段出口阀开始开启 扇形段进口阀开始开启。如果扇形段各阀门信号全部正确地返回至 PLC，则扇形段充水正常；如果扇形段任一阀门信号没有返回 PLC，则扇形段自动恢复排水状态。（2） 就地充水：扇形段不具备程控充水条件时，可以进行就地充水，但进入冬季环境温度在 0以下时，严禁扇形段就地充水，防止散热器冻损。扇形段就地充水的操作步骤为：将该当扇形段各阀门切“就地”位置 就地启动输送泵凝汽器补水至第二值 检查关闭该扇形段百叶窗 就地关闭该扇形段的两个排水阀 先开该扇形段出口阀 延时 20s 后，开启该扇形段进口阀。当扇形段进

44、出口阀全开后说明该扇形段充水正常。注：在夏季环境温度较低时，扇形段充水过程中会造成凝汽器真空下降，因此在充水过程中应监视凝汽器连续水位计不得高于第二值，否则应及时停止输送泵，防止凝汽器水位过高淹没抽汽口造成真空大幅度下降。在冬季环境温度较低时，扇形段顶部压力应维持在 0.07 MPa，其目的是为了使扇形段达到大流量快速充水，以达到防冻之目的。3.1.1.4 扇形段出水温度的调整（1） 季扇形段出水温度的调整：进入夏季环境温度在 0以上，扇形段的运行是安全的，温度调整也简单。在环境风速小于 4m/s 时，百叶窗可以全开。当风两信号到位后10s 后24速超过 4m/s 时，首先表现在迎风面扇形段出

45、水温度明显下降，而背风面扇形段的出水温度显著升高。此时，应将出水温度下降的扇形段百叶窗迅速关小至 30%左右，尽量开大背风面扇形段的百叶窗，以平衡各扇形段的通风量，维持塔内最佳空气动力场运行，提高机组运行的经济性。（2）冬季扇形段出水温度的调整：当环境温度低于 0时，扇形段的运行就有冻损散热器的可能，因此除考虑机组运行的经济性外，更要考虑扇形段的安全性，即防止散热器冻损。根据多年来的防冻经验及理论分析，一般扇形段出水温度维持在 2428为宜，当环境温度在-18以上时，维持扇形段出水温度在低限运行；当环境温度在-18以下时，维持扇形段出水温度在高限运行。在百叶窗同步的情况下，该运行方式不但经济而

46、且安全。因此，进入冬季百叶窗的同步与否是散热器防冻的关键。3.1.2 空冷系统的停运：空冷系统的停运有正常停运、故障停运和紧急停运三种情况。停运方式有自动停运和手动停运两种。3.1.2.1 空冷系统正常停运：正常停运是指空冷系统没有发生影响系统正常运行的情况下，只为配合主机停运而进行的停运。大型机组一般都是单元式布置，主机计划停运一般采取滑停方式。随主机负荷的减少，空冷系统的循环水温将随之降低。当环境温度低于 0时，扇形段出水温度在排段前控制在 25左右为宜，其主要目的是减少扇形段排水后水蒸汽在散热器铝管及其排空气管弯头等部位的结霜，避免散热器再次充水时排空气管的堵塞，从而导致冷却柱水循环中断

47、。在机组打闸前应先排两个扇形段，停一台循环泵，且这两个扇形段一般是迎风面的#1、2 扇形段。待打闸后，再依次将其它扇形段交叉排空。在滑停开始应控制储水箱水位在 1.0m 左右，以保证六个扇形段全部排水后，储水箱水位不发生溢流。同时在扇形段排水过程中，排段间隔时间应长一些，一般待塔内竖管中无吸气声后，再进行下一个扇形段的排水，避免两个扇形段排水时的相互排挤，从而减慢了扇形段的排水速度，造成冷却柱顶部空气管结冰。3.1.2.2 空冷系统故障停运：25设备或控制装置发生缺陷致使空冷系统部分或全部停运，称为故障停运，停运操作按正常停运步骤进行。3.1.2.3 空冷系统紧急停运：系统设备发生故障，若不迅

48、速停运将造成设备重大损坏时， 要进行紧急停运。紧急停运的步骤为：PLC 自动开启安全放水阀，使系统内的水排入贮水箱内，同时停运空冷系统所有转动设备，并联动主机跳闸。如果在微机发生故障不能实现自动停运时，运行人员应手动开启安全排水阀，并立即停运循环水泵。3.1.2.4 冬季空冷系统停运后的注意事项：冬季空冷系统停运后，对空冷塔内下列设备应加强检查，保证汽水不再进入散热器内，防止冻坏设备。（1） 各扇形段百叶窗应全部关闭严密（2） 确保各散热器内的水全部排空，扇形段各阀门应处于排水状态且各扇形段放水总门 A107、A108 保证全开，安全排水阀 A103、A104 全开。（3） 输送泵切“就地”位

49、置。（4） 储水箱水位维持 2.82.9m。（5） 凝汽器补水门应关闭严密。（6） 塔内各阀门室盖板盖好，保证阀门室内不发生结冰现象。3.2 空冷系统的防冻空冷机组要求有比较适宜的气象条件，要求年平均气温较低，机组运行才比较经济。但气温低时，也随之带来空冷散热器铝管内冷却水容易冻结的问题。冬季气温在 0以下时，散热器的铝管由于水冻结成冰，体积膨胀而胀裂，严重时水循环中断，空冷系统及机组被迫停运。所谓“防冻”就是指在冬季防止散热器铝管因冻结而损坏。3.2.1 散热器冻损的机理为了在实践中更好地解决散热器的防冻问题，首先对散热器冻结的机理有比较清楚的了解。下面从循环冷却水在散热器内的流动情况来阐述

50、散热器冻结机理。以我厂#5、6 机组空冷系统为例，空冷塔四周布置 119 个冷却三角，每个26冷却三角由两片成 60 度夹角的冷却柱构成，一般所说的空冷机组散热器就是指这 238 个冷却柱。每个冷却柱高 15m，内有六排铝管，每排有 40 根，共计 240根铝管，但每个冷却柱都是上下水双流程结构，即上、下水管各 120 根。由图 10 所示：循环冷却水在冷却柱内是双流程，进水和出水口布置在冷却柱的下部，分别接热水管和冷水管。在每一个冷却柱顶部有一根空气管，接在扇形段顶部空气环管上。每 40 个冷却柱有一个独立的水路程控系统（即形成一个扇形段） ，装有进水、出水电动阀门和两个排水电动阀门，而且顶

51、部有一根空气总管，俗称空气环管，由空气环管中间引出一根竖管装置。在充排扇形段时，扇形段内的空气由竖管装置排出或吸入。图（10）：循环冷却水在冷却柱内铝管中的流动示意正常运行时，冷却水在冷却柱铝管中不停地流动，按两台循环泵及六个扇形段运行，循环水量按设计值 2180022000m/h 计算，由下式可得循环冷却水在铝管中的流速 ：=式中：Ai 为冷却柱内总的流通面积， =238120AiGwd 为铝管内径，d=16mm，取 Gw=22000m/h，则由上式可得 =1.06m/s，根据流体力学分析，水在铝管内的流动呈两种状态，靠近管壁处为层流区，中心27区域为紊流区。在正常运行中，即在上面计算流速的

52、条件下，铝管内的大部分水流都为紊流。层流区域的厚度与流速有关，流速越小，层流区域越厚。当管内的水流速度小到一定程度时，管内的水流完全变为层流，从宏观上看，流体已近于静止状态。管内的流体对管壁放热，其温度不断下降。当水温降至 0时，水开始冻结，完全停止流动，但流体对管壁的放热仍不断地进行。冻结的过程不断加剧，冻结后的水成为冰，由于 体积膨胀而铝管胀裂。综上所述，散热器冻损的两个条件，一是环境温度低于 0；二是铝管内的水停止流动（即流速为零） 。由于环境温度是无法人为控制的，所以在冬季，防冻问题归根到底是要防止散热器铝管内的水流中止。3.2.2 散热器防冻的技术措施3.2.2.1 防止水循环中止（

53、1） 水轮机与节流阀：水轮机与其旁路节流阀是防止冷却水循环中止的关键性设备。因此，在空冷系统投入运行前，必须进行水轮机导叶及节流阀全行程开关试验及水轮机与节流阀的相互联动试验正常。确保空冷系统安全可靠运行。如果运行中水轮机故障而节流阀又不能投入；或节流阀故障水轮机不能及时投入时，系统将造成水循环中断，此时 ，断流保护应动作，安全排水阀自动开启，各扇形段强排，循环泵停运，主机跳闸。若保护拒动，运行人员应迅速按“强排”按钮，完成上述保护动作程序。保证扇形段冷却柱内积水全部排空，防止冷却柱内水循环中止而冻损散热器。（2） 循环泵：冬季一般采用两台循环泵及六个扇形段运行方式，在该方式下运行，由于循环水

54、量大且塔内空气动力场良好，使各扇形段百叶窗开度均匀，且开度较小，使扇形段不平衡温差较小，有利于散热器防冻。如果在该方式下运行，其中一台循环泵故障停运，此时系统总压力降低，导致冷却柱断流。在该工况下运行是非常危险的，运行人员应迅速、依次、对称排两个扇形段，调整系统总压力正常及运行各段顶部压力正常。确保运行扇形段冷却柱水循环良好。（3） 散热器：冬季运行散热器泄漏将会造成散热器冷却柱水循环中止，尤其28是进水侧泄漏最为危险，它会导致回水侧因流量减小而断流冻损。因此，当散热器发生泄漏后，应手摸上、下联箱和回水侧温度应正常，并根据情况关小或全关其对应百叶窗。否则，应立即将对应扇形段排水，联系检修将泄漏

55、散热器冷却柱加堵退出运行。（4） 扇形段排水系统：进入冬季各扇形段放水总门 A107、A108 必须全开且加绑上锁，防止扇形段排水后，散热器内的水放不至储水箱循环中止而冻损。因此，在扇形段排水前必须检查放水总门在全开状态，且在扇形段排水后应检查储水箱水位上升， （一般排一个扇形段水位升高 30cm 左右）以确证扇形段在排空状态。3.2.2.2PLC 程控系统：空冷系统配套的 PLC 程控系统是散热器防冻的主要控制系统。因此，PLC程控系统不但要监视准确，而且要求在启动、停运及事故状态下动作可靠无误。为了确保 PLC 程控系统的可靠性，运行人员应在空冷系统投入前认真进行静态传动试验，发现异常及时

56、处理。另外，为了保证空冷系统的安全运行，在空冷系统操作盘上设置了一套不依赖于 PLC 控制系统的备用装置，即远方强开安全放水阀 A103、A104 按钮，当 PLC 故障情况下，通过 A103、A104 强开装置，以实现远方开启安全放水阀，能够迅速地把散热器内的水放掉，防止散热器水循环中止而冻损。3.2.2.3 扇形段空气系统：目前 200MW 空冷机组配套的间接空冷系统，其空冷系统是在扇形段的顶部设有一根空气总管（俗称空气环管） ，它将扇形段各冷却柱顶部的空气管连接起来。空气总管的中段设有一根竖管装置与大气相通。从防冻具体要求出发，要重视以下几点：（1） 空冷系统运行中应严密监视每个扇形段顶

57、部压力在正常范围内，否则，应认真分析原因，及时消除，防止发生局部断流。（2） 认真监视空气环管及竖管内的水温在正常范围内，在入冬前应将空气软管及竖管的保温打好，防止冻结。（3） 认真监视竖管加热装置夹层中的油温应正常。由于竖管内的水是不流动的，当加热装置故障后，竖管内的水将会冻结，使系统与大气隔绝。那29么，在扇形段排水时，不能吸入空气，扇形段内的积水放不净，就会冻裂散热器。（4） 在进入冬季前应检查竖管装置夹层内油量充满，电加热装置及电源可靠，竖管装置无漏油。（5） 在扇形段排水前，应将其回流管上的阀门全开，以实现快速将空气环管内的水排空，防止冷却柱空气管在扇形段排水过程中结冰。3.2.2.

58、4 百叶窗百叶窗是散热器防冻的最有效的设备，因此，为了满足防冻的需要，百叶窗需保持以下良好的运行工况：（1） 机构完好无损，无缺叶，一个冷却三角中各叶的开度应相同，操作机构灵活无卡涩。（2） 远方和就地调整灵活可靠，而且必须能够远方全部关闭严密。（3） 扇形段 PLC 程控保护应动作可靠，如扇形段出水温度低于 20联关百叶窗；扇形段自动排水联关百叶窗。（4） 在正常运行中一个扇形段的百叶窗应开关同步，严禁出现个别百叶窗过开现象。3.2.2.5 运行中的监视及调整：从防冻方面考虑，运行中的监视和调整主要有系统总压力和各扇形段出口水温的监视和调整。（1）试验证明，当系统总压力降至 170KPA 时

59、，扇形段顶部已进入空气，实际上已经产生循环流动中止现象，这是非常危险的，但系统总压力超过 300KPA 时，冷却水侧从竖管顶部喷出。所以运行中必须控制系统总压力在 220KPA 左右。（2）循环冷却水温度在正常运行中一般控制在 24为宜，如果低于24是不安全的，因为扇形段在运行中存在不平衡温差，它包括以下几方面：A、各扇形段出水温度的不平衡温差，主要是由于空冷塔四周的风力、风向、阳光等自然条件和循环水压力不同造成的，运行中各扇形段百叶窗开度不均也是原因之一。此温差一般为 35。30B、一个扇形段内各个冷却三角出水温度的不平衡温差，主要是由于循环水压力不同、百叶窗开度调整不均等造成的，在设计上该

60、温差考虑 10左右。在百叶窗同步的情况下，一般为 34。C、一个冷却三角内各铝管出口水温度的不平衡温差，主要原因是结构上引起的循环水压力不同，而运行中又无法避免的。D、一个冷却柱内各铝管出口水温的不平衡温差，主要是由于空冷塔内外温度的不同而造成的。而且该温差受百叶窗的开度影响，当百叶窗开度越大此温差也越大。一般冷却柱靠近塔外侧与塔内侧的温差达 10左右。综上所述，各不平衡温差、循环冷却水回水温度过低是不安全的，根据理论分析及多年来的运行经验，冷却水温度不低于 24，一般能够满足防冻要求。3.2.2.6 事故状态下的防冻（1） 当机组突然甩去部分负荷后，由于汽轮机排汽量减少，循环冷却水温度将下降