间接空冷塔运行及控制描述

1、华能榆神榆林热电联产新建工程（2×350MW）间接空冷系统间接空冷系统投标文件 技术部分间接空冷塔运行及控制描述1简介本描述文件的目的是确定在不同的条件下间接空冷系统的控制顺序，步骤和系统主要部分及功能的描述。1.1 冷却系统简述间接空冷冷却系统主要两个主要部分构成：水泵房：表面式冷凝器、循环水泵。冷却塔：有冷却元件（冷却三角）-分成6个扇段、储水箱和膨胀水箱。循环水泵的作用是将来自凝汽器的冷却水流入冷却塔的冷却扇段，冷却水再从冷却塔回到表面式冷凝器内部与从主机排出的蒸汽在凝汽器中进行换热。冷却水循环进入冷却塔冷却扇段内并通过自然通风进行降温。降温后的冷却水随后再循环回流至凝汽器。

2、管道系统内恒定的压力由位于冷却三角顶部的膨胀水箱中的控制水位调节，冷却系统内的总水量由储水箱的控制水位调节。膨胀水箱的作用除防止空气进入管道系统外还要处理由于温度变化而造成的系统内水体积的变化。水压平衡由旁路阀的适当调节保证。系统内共有6个冷却三角扇段，分成两组 三个一组 - 每组由一个旁路阀进行水压平衡控制（1号旁路阀连接1、2、3，号冷却三角扇段，2号旁路阀连接4、5、6号冷却三角扇段）。冷却水的温度由温度控制调节，通过冷却塔周围的百叶窗的打开和关闭控制进行温度控制。1.2 冷却系统的运行概述冷却系统在管道系统适当抽真空之后将以无冷却水状态（泄水状态）启动，旁路阀开启。循环水通过两个旁路阀

3、进行循环。在旁路运行启动成功以后，扇段将会被逐个的充水。在冷却塔的任一个部分（循环系统分成两个部分）中的三个扇段中有两个扇段充满水后，旁路阀关闭。用于填充扇段冷却元件所必需的冷却水存贮在地下储水箱中，在进行扇段充水之前，必须先将储水箱中的水送到膨胀水箱中，水量要足够充满一个扇段。将水从储水箱送至膨胀水箱要使用两个容积较大充水泵和两个容积较小的补给水泵。在运行扇段充水程序之前，两个充水泵要启动向膨胀水箱中输水，为了保持膨胀水箱中的水平衡，两个补给水泵要启动，补水阀要打开。如果膨胀水箱中的水位超过溢水水位，多余的水会通过溢水阀流回储水箱。储水箱的水平衡由补给水阀和放水阀调节。基本上冷却系统的整个水

4、平衡可以描述如下：通过补给水阀可以增加储水箱中的水位。通过充水泵和补给水泵（补水阀打开）可以将水从储水箱送到膨胀水箱，从而增加膨胀水箱中的水位，减少储水箱中的水位。通过打开的溢水阀可以将膨胀水箱中的水泄到储水箱中。从而减少膨胀水箱中的水位，增加储水箱中的水位。通过放水阀可以将储水箱中的水放掉、减少储水箱中的水位。 冷却元件的防冻保护基本上由两个紧急泄水阀完成，当出现紧急防冻报警时这两个阀会被打开。另外，当温度过低时扇段会自动泄水。膨胀水箱的防冻保护由水平衡设备-溢水阀和补给水泵完成。如果在冬季期膨胀水箱中的水过冷，那么这些冷水会被泄到储水箱中，而储水箱中的热水会被送到膨胀水箱中。如果在冬季膨胀

5、水箱长期不用则膨胀水箱里的水会被泄掉。关于以上所提到设备的控制的详细描述在以下章节介绍。1.3 冷却系统控制等级所有参与冷却系统运行的电气设备都能通过下列控制方式控制：就地控制模式远程控制模式- 手动控制模式- 自动控制模式就地控制模式和远程控制模式的选择由就地安装的选择开关控制。安装有智能型执行器的阀门和百叶窗含有控制模式选择开关和控制设备。对于泵来说，控制模式选择开关和其他控制设备被安装在就地控制箱内，就地控制箱在泵旁边。就地控制模式：选择开关在“就地”位置。在这种情况下，远程控制不可用，对执行器、泵或者液压阀门的控制可以直接由安装在智能型执行器或者就地控制箱上的控制设备完成。在这种控制模

6、式下，保护是无效的。建议只在相关设备维修时使用这种运行模式。远程控制模式：选择开关在“远程”位置。在这种情况下，就地控制不可用，对执行器、泵或者液压阀门的控制由DCS屏幕上的控制设备（软件控制）完成。可以通过功能组选择开关（在屏幕上）对属于相关功能组的相关设备的另外两种远程模式进行选择。 远程手动控制模式：属于相关功能组的执行器或者泵可以通过屏幕上的控制设备单独进行控制。远程自动控制模式不可用。在这种情况下，只有单个设备的保护起作用。建议在设备启动的相关功能组的准备过程中和设备的维修时使用这种运行模式。远程自动控制模式：属于相关功能组的执行器、泵或者液压阀门的控制由DCS通过自动控制软件完成。

7、远程手动控制模式不可用。在这种情况下，所有保护（设备保护和过程保护）可用。这种控制模式是冷却系统的常规运行模式。1.4 冷却系统设备的保护级别系统保护的任务在于对单独设备和设备组进行保护以免受到损坏。主要来说大多数重要防护等级为硬线保护，并同时有软件保护。按执行保护可以分为两组：硬件（备用）保护，包括冷却系统的主要保护。应用DCS的软件保护，包括冷却系统内所有必要的保护。按功能保护可以分为两组：设备保护，单个设备的防护（热损坏、空运转、过流等）。过程保护，一个功能组内设备的保护（顺序故障，防冻保护）。1.5 MMI(人机接口)系统MMI 系统，冷却系统的所有功能组都在屏幕上（操作站）有单独的显

8、示运行画面。每个功能组运行画面包括：功能组的示意图（带有设备符号）相关功能组控制和运行所必需的软件控制设备模拟和数字测量，设备的状态信号（系统运行的参数显示）一些功能组（如循环系统，扇段冷却三角）有一个单独的画面，显示启动准备状态信息。 运行画面包含用于保证功能组的正常、安全运行的所有必要信息和控制接口，用以保证冷却系统的运行安全。不同运行画面之间的切换由屏幕上控制菜单的功能选择按钮完成。1.6 功能组为了实现冷却系统的简化控制和安全运行并有最佳的总体观察效果，空冷系统包括以下功能组： 1-5号冷却扇段三角 旁路阀 水平衡系统 温度控制系统 事故泄水阀控制系统 操作员能够跟踪以下过程：启动准备

9、（如果有）、启动顺序、停机顺序的完成以及运行 过程中的参数。 在启动功能组之前，操作员将要按下“可以启动”按钮。信息要被确认（非DCS控制的启动所必需的所有机械的和其他的信息）。启动和关闭顺序是按步骤进行的。每一步的执行条件是前一步（命令）的成功执行。如果所有显示的启动准备信息都是完成状态，操作员可以按下启动按钮开始顺序启动。关闭顺序的初始化可以预制定或者自动完成。预制定关闭的初始化由操作员完成（通过按下关闭按钮）。自动顺序关闭的初始化由一些设备故障，过程故障完成。1.7 故障信号，报警信息DCS 会连续的对所有执行器，泵以及程序的正常运行状况进行检查。如果它们中的任何设备没有按照指令进行工作

10、，会产生“驱动故障”信号。如果在自动顺序控制过程中出现不正常工作状态，会产生“过程故障”信号。上述两种信号都会产生一个报警信号；报警信息会显示在运行画面上，当故障信号发生时：顺序启动（充水过程）故障信号会导致顺序停机（泄水）。在正常运行过程中一些功能组的故障信号会导致顺序停机（泄水）在顺序停机（泄水）过程中一些功能组的故障信号会导致其他功能组全部停机（泄水）阀门、百叶窗会产生驱动故障信号，如果：接到打开命令没有打开接到关闭命令没有关闭在设定时刻没能达到所需的位置在没有接到停止命令的情况下停在一个中间位置泵会产生驱动故障信号，如果：接到启动命令没有启动接到停机命令没有停机没有接到停机命令但停机（

11、跳闸） 液压重锤阀门会发出驱动故障信号，如果： 接到启动指令却没有启动 接到停机指令却没有停机在正常运行过程中如果出现任何故障的话会出现过程故障信号。因此一个驱动故障会产生一个过程故障信号。这些故障信号，及系统的反应会被显示在相关的功能组上。2.冷却三角扇段功能组控制每个冷却三角扇段整合相关的冷却三角元件及其对应的进水管、出水管和泄水管，它们并行布置并且独立工作，因此有6个同样的功能组控制（每个扇段一个功能组）： 1号冷却三角扇段 2号冷却三角扇段 3号冷却三角扇段 4号冷却三角扇段 5号冷却三角扇段 6号冷却三角扇段属于功能组控制的驱动 ： 扇段进水阀 扇段出水阀 扇段泄水阀 参加功能组控制

12、的其他驱动： 热水管紧急泄水阀门 冷水管紧急泄水阀门 1号旁路阀 2号旁路阀 补水阀门 补给水阀门 溢水阀门 放水阀门 1号充水泵 2号充水泵 扇段百叶窗 属于功能组控制的仪表：冷却三角扇段出水温度1冷却三角扇段出水温度2冷却三角扇段出水温度3 冷却三角扇段出水压力冷却三角扇段进水温度1冷却三角扇段进水压力 其他参与功能组控制的仪表： 膨胀水箱水位1膨胀水箱水位2 膨胀水箱水位3 主循环水管道进水水温1主循环水管道进水水温2主循环水管道进水水温3主循环水管道进水压力 主循环水管道回水水温1主循环水管道回水水温2主循环水管道回水水温3主循环水管道回水压力环境空气温度1环境空气温度2环境空气温度3

13、冷却三角扇段立管水位参与功能组控制的其他功能组： 水平衡控制 旁路阀控制备注： 相关传感器的充水和泄水状态信号是基于对应的阀门的状态产生的。2.1冷却三角扇段1充水程序程序初始化操作员的充水指令关于程序步骤启动的容许信号的组成标准可以启动ON信号 1号冷却三角扇段 自动模式 旁路阀控制 自动模式 水平衡控制 自动模式 进水阀准备好（运行） 出水阀准备好（运行） 热水泄水阀准备好（运行） 冷水泄水阀准备好（运行） 1号或者2号充水泵准备好（运行） 泵在 遥控位置 低压泵没有故障 紧急停机按钮非 ON 技术保护信号非 ON 补水阀准备好（运行） 放水阀准备好（运行） 热水管紧急泄水阀关闭 冷水管紧

14、急泄水阀关闭 1号冷却三角扇段泄水完毕 1号冷却三角扇段非充水过程 2号冷却三角扇段非充水过程 2好冷却三角扇段非泄水过程 3号冷却三角扇段非充水过程 3好冷却三角扇段非泄水过程 4号冷却三角扇段非充水过程 4号冷却三角扇段非泄水过程 5号冷却三角扇段非充水过程 5好冷却三角扇段非泄水过程 6号冷却三角扇段非充水过程 6好冷却三角扇段非泄水过程 运行中主循环系统的一个在冬季（环境大气温度低于2°C）冷却塔进水管水温必须大于40°C 并且所有百叶窗关闭或者准备好 1号旁路阀状态OK2号旁路阀状态OK启动准备信号运行画面显示实际信号状态信息。如果以上所提及的所有的准备信号都是可

15、用，那么操作员就可以进行1号冷却三角扇段充水程序。功能组控制程序步骤步骤1膨胀水箱水位检查如果膨胀水箱水位低于扇段充水水位，进入步骤2如果膨胀水箱水位等于或者高于扇段充水水位，进入步骤6步骤2补水阀打开指令，放水阀关闭指令等待阀门的打开或者关闭位置信号如果接收到补水阀打开位置信号和放水阀的关闭位置信号，进入步骤3如果接到来自补水阀的打开故障信号，或者来自放水阀的关闭故障信号，跳出充水程序，产生故障信号。步骤31号和2号充水泵启动指令等待泵的运行信号如果接到运行信号，进入步骤4如果接到来自一台泵的启动故障信号，进入步骤4 如果接到来自两台泵的启动故障信号，跳出充水程序，并且产生故障信号 步骤4等

16、待预制定的膨胀水箱中的扇段充水水位如果水位变成高于或者等于预制定扇段充水水位，进入步骤5如果水位滞留在低于扇段充水水位时间大约10分钟，跳出充水程序，并且产生故障信号步骤51号和2号充水泵停机指令等待泵的泵停止反馈信号 如果接到没有接到泵停止反馈信号，进入步骤6如果接到来自一台泵的停机故障信号，进入 步骤6如果接到来自两台泵的停机故障信号，进入 步骤6如果任何充水泵出现停机故障信号，操作员必须检查泵的状态 步骤6百叶窗关闭指令如果扇段百叶窗达到关闭位置，进入步骤7 如果扇段百叶窗没有达到关闭位置，程序等待70秒，进入步骤7如果在冬季条件下扇段百叶窗没有达到关闭位置，跳出充水程序并且产生故障信号

17、 步骤71号冷却三角扇段泄水阀关闭指令等待阀门处于关闭位置信号如果接到处于关闭位置信号，进入步骤8 如果接到阀门的关闭故障信号，跳出充水程序，并且产生故障信号步骤81号冷却三角扇段进水阀打开指令1号冷却三角扇段出水阀打开指令进出水阀门打开程序如下： 1：部分打开： 10秒 2：停止，等待 70秒 3：全部打开 如果收到任何一个阀的打开故障信号，跳出充水程序，并且产生故障信号。步骤9等待膨胀水箱水位大约5分钟如果在扇段充水过程中膨胀水箱水位变成低于正常水位，充水泵启动进行补水直到回到正常水位。如果膨胀水箱水位高于正常水位大约5分钟，进入 STEP 10如果膨胀水箱水位滞留在低于正常水位（在5分钟

18、后），进入 STEP 10注：在这种情况下补给水泵将会对膨胀水箱再补水。步骤10 1号扇段充水完成故障结果由于任何故障（设备故障）充水程序顺序都会被停止并且转到1号扇段泄水程序。同时产生充水程序故障信号。2.2 冷却三角扇段1泄水程序程序初始化程序开始操作员给出泄水指令(按下泄水按钮)自动开始由于1号冷却三角扇段过冷并且180秒延时终止由于冷却三角扇段直立管的测量水位 L<MIN 的时间大约1分钟（在冬季期）由于没有循环（循环水泵电机停机）由于冷却塔热水管和冷水管紧急泄水阀门打开并且60秒延时终止由于膨胀水箱补水故障（如果膨胀水箱水位低于预定扇段补水水位并且1号冷却三角扇段充水过程第3步

19、激活，并且600秒延时终止）由于1号冷却三角扇段充水过程故障通用前提条件： 非泄水过程 非泄水过程 第4步 非1号冷却三角扇段泄水完毕功能组控制程序步骤步骤1 百叶窗关闭指令 如果扇段百叶窗达到关闭位置，进入步骤2 如果扇段百叶窗没有达到关闭位置，程序等待70秒，产生故障信号并且进入步骤2步骤21号冷却三角扇段进水阀关闭指令 1号冷却三角扇段出水阀关闭指令 等待阀门的关闭位置信号 如果接到关闭位置信号，进入步骤3 如果接到来自一个阀门的关闭故障信号，产生故障信号，并且依据环境大气温度和初始值跳出泄水程序，转到充水程序，或者进入步骤4步骤31号冷却三角扇段泄水阀打开指令 如果接到来自阀门的打开故

20、障信号，产生故障信号，并且依据环境大气温度和初始值跳出泄水程序，转到充水程序，或者进入步骤4 重要：最危险的情况是泄水阀在冬季不能打开（结冻）。水可能贮存在冷却元件中但没有循环。在这些情况下，DCS 程序必须考虑扇段泄水和防止冷却元件结冻，即使是紧急泄水阀必须打开和系统跳闸！ 在冬季条件下（环境大气温度t<2°C）操作员必须特别注意泄水程序。步骤41号冷却三角扇段泄水完成由于任何故障（设备故障），泄水程序顺序都会被停止并且转回到1号扇段冷却三角充水程序，或者会继续泄水程序而不管故障是否是由技术性故障条件产生。3.旁路阀门控制主热水管（塔内）和主冷水管（塔内）由两个旁路阀连接。这

21、两个阀的打开和关闭依据是相对应的完成充水的冷却三角扇段的数量。由于旁路阀是并联的并且独立工作，所以有两个同样的控制组（每个阀一个）：1号旁路阀控制2号旁路阀控制属于功能组控制的其他驱动：没有其他驱动属于功能组控制的仪表没有仪表参与功能组控制的其他功能组 冷却三角扇段功能组 循环系统功能组控制开始 如果控制选择开关转到自动模式，控制开始.控制运行的许可信号的组成标准 旁路阀控制 自动模式 1号或者2号循环系统启动完毕 1号旁路阀准备好（运行） 2号旁路阀准备好（运行） 控制动作 1号旁路阀控制 1号旁路阀检查扇段（1、2、3）的充水状态。充水状态的含义是，扇段充水完成（进水阀和出水阀打开，泄水阀

22、关闭），或者充水程序的最后一步激活。如果扇段（1、2、3）中任何2个或者全部3个都处于充水完成状态，1号旁路阀会接收到关闭指令。2号旁路阀检查扇段（4、5、6）的充水状态。充水状态的含义是，扇段充水完成（进水阀和出水阀打开，泄水阀关闭），或者充水程序的最后一步激活。如果扇段（4、5、6）中任何2个或者全部3个都处于充水完成状态，2号旁路阀会接收到关闭指令。故障结果如果有任何故障（设备故障），会产生报警信号。4.水平衡控制水平衡控制的目的在膨胀水箱和储水箱中都达到适当的和所需要的水位。膨胀水箱中的水位控制优先于储水箱中的水位控制。对于膨胀水箱，除了水位控制以外，还要特别注意对属于水平衡控制的设备

23、的防冻保护。属于控制的驱动： 补给水阀 溢水阀 补水阀 放水阀 1号充水泵 2号充水泵 1号补给水泵 2号补给水泵 参与控制的其他驱动 没有其他驱动属于控制的仪表膨胀水箱水位变送器储水箱水位变送器参加控制的其他仪表 膨胀水箱水温传感器 冷却塔内部空气温度传感器参与功能组控制的其他功能组没有其他功能组水位控制开始如果控制选择开关转到自动模式并且至少1个循环功能组启动，控制开始。水位控制运行的许可信号的组成标准水平衡控制 自动模式1号或者2号循环系统启动完成水位控制的控制活动把三个膨胀水箱水位测量仪表的测量平均值作为膨胀水箱的水位的计算值；把三个储水箱水位测量仪表的测量平均值作为储水箱的水位的计算

24、值。对每个仪表的测量值都要检查，测量值偏差过大的仪表不列入计算范围，并且发出报警信息。控制逻辑水平衡控制有一个主要功能 膨胀水箱中的水位控制 储水箱中的水位控制除了这个主要功能以外，部分水平衡设备还参与了膨胀水箱中的防冻保护。膨胀水箱和储水箱 在正常运行条件下（没有扇段处于充水过程）的控制活动术语 扇段充水程序运行中： 膨胀水箱补水直到扇段充水水位（开始扇段充水程序） 溢水阀关闭 放水阀关闭 补水阀打开 充水泵启动 膨胀水箱处于缺水水位，补水直到正常水位 充水泵启动 正常运行（没有扇段处于充水过程）： 膨胀水箱中为缺水水位 溢水阀关闭 放水阀关闭 补水阀打开 补给水泵启动 对膨胀水箱进行补水直

25、到正常水位 膨胀水箱中为非缺水水位 补给水泵停止 膨胀水箱中为溢水水位 溢水阀打开 膨胀水箱中为非溢水水位 溢水阀关闭储水箱中为放水水位并且膨胀水箱中为非缺水水位放水到水渠） 补水阀关闭 放水阀打开 充水泵启动 储水箱放水直到非放水水位（决定于已经充水的扇段数） 储水箱中为非放水水位 充水泵停止 放水阀关闭 补水阀打开 储水箱中为缺水水位 补给水阀打开 向储水箱中补水直到正常水位（决定于已经充水的扇段数） 储水箱中为非缺水水位 补给水阀关闭优先级顺序为：扇段充水程序-膨胀水箱缺水水位控制-储水箱放水控制除了自动控制级别，还有所谓的超控命令（即使水平衡控制选择开关处于人工控制模式时也可以运行）：

26、 膨胀水箱水位低 充水泵启动 补给水泵启动 储水箱水位高（如果膨胀水箱处于非缺水水位并且扇段处于充水过程） 补水阀关闭 放水阀打开 充水泵启动 膨胀水箱水位高 充水泵停止 补给水泵停止膨胀水箱防冻保护如果膨胀水箱中有水，环境大气温度低于+2°C ，并且膨胀水箱中的水温低于+12°C ，保护程序启动（改变膨胀水箱中的水）。充水泵将储水箱中的热水泵到膨胀水箱，膨胀水箱中的冷水通过溢水阀被泄到储水箱中。即使在冷却系统处于停止状态时这些保护也处于运行状态。5. 紧急泄水阀控制在紧急情况下为了防止热交换器结冻-紧急泄水阀必须同时打开。属于控制的驱动 热水管紧急泄水阀 冷水管紧急泄水阀

27、 参与控制的其他驱动循环水泵电机 属于控制的仪表冷却三角扇段出水管温度传感器参加控制的其他仪表环境大气温度传感器紧急泄水阀打开指令的开始：人工开始 操作员的打开指令：通过屏幕上的打开按钮自动开始 任何扇段的保护性泄水（扇段过冷），和在正常泄水过程中出现故障如果环境大气温度低于+2°C （结冻危险）并且至少一个扇段含水并且所有循环水泵都停止冷却塔硬布线保护面板上的紧急泄水按钮被按下。紧急泄水阀关闭指令的开始 操作员的关闭指令：预制定开始（通过屏幕上的关闭按钮）启动控制操作的许可信号的组成标准 没有标准- 无条件 控制保护控制活动如果达到了控制开始前提条件，两个紧急泄水阀会被立即打开。（

28、除了这个以外，泄水阀的打开启动了循环系统的关闭程序。）故障结果如果出现任何故障（设备故障），会产生报警信息。6.温度（百叶窗）控制冷却三角在第三个面（进气侧）装配有百叶窗。百叶窗全部正常打开。如果由于环境大气温度较低而造成冷凝器内更低的真空（低于最大功率点真空），冷却塔的散热能力必须被降低（通过部分关闭百叶窗）。出于散热器防冻保护的需要百叶窗必须被全部关闭。这个控制由百叶窗执行器利用环境大气温度传感器（3取2逻辑）和冷却三角出水管温度传感器（3取2逻辑）完成。属于控制的驱动百叶窗执行器 1号冷却三角扇段百叶窗 2号冷却三角扇段百叶窗 3号冷却三角扇段百叶窗 4号冷却三角扇段百叶窗 5号冷却三角

29、扇段百叶窗 6号冷却三角扇段百叶窗 参与百叶窗控制的其他驱动没有其他驱动属于控制的仪表冷却三角扇段出水温度传感器 1号冷却三角扇段出水温度 2号冷却三角扇段出水温度 3号冷却三角扇段出水温度 4号冷却三角扇段出水温度 5号冷却三角扇段出水温度 1号冷却三角扇段冷却柱温度2号冷却三角扇段冷却柱温度3号冷却三角扇段冷却柱温度4号冷却三角扇段冷却柱温度5号冷却三角扇段冷却柱温度6号冷却三角扇段冷却柱温度参加控制的其他仪表环境大气温度传感器 控制开始该控制在至少有一个扇段充水完成时开始，同时：自动-手动选择开关处于自动模式其中一台水力机械组处于运行状态 参与功能组控制的其他功能组 冷却三角扇段功能组控制活动温度控制运行主要有三个模式：1 夏季运行模式：环境大气温度t > +4°C（3取2逻辑）2 冬季运行模式：环境大气温度t < +2°C（3取2逻辑）3 保护运行模式：扇段出水/扇段冷却柱温度t < min（f环境大气温度）温度控制仅对处于自动运行模式的设备产生影响。保护控制在两种模式下都有效（自动模式和手动模式），并且拥有最高优先权。选择开关处于手动模式的设备由操作员控制，并且可以随意设置状态，并不与保护状态相冲突。在下面的描述中，假定两个选择开关都处于自动位置。处于手动运行模式的设备不参与温度控制。在这种情况下，处于自动