[发明专利]一种空冷机组全工况可切换真空系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及发电厂机组抽真空系统的应用领域，尤其是涉及发电厂机组抽真空系统及空冷岛防冻设备，更具体地，是涉及一种空冷机组全工况可切换真空系统与控制方法。

背景技术

近些年来，由于国家对电源项目建设的环境保护和节约用水的重视，采用空气作为冷却介质的空冷机组在电力建设中得到了快速的发展。而直接空冷机组由于结构简单，所需空冷元件少等特点，在我国华北、内蒙、新疆等地方被大量采用，有效的解决了富煤贫水地区的发电问题。随着我国电站直接空冷系统的运行及推广，其系统不需要冷却水、传热温差大、系统简单、空气量调节灵活可靠、抗腐蚀性强、占地面积小等优点已逐渐达成共识，与湿冷机组相比，空冷发电厂机组单位水耗仅为2kg/kWh，节水效果非常明显，已成为北方缺水地区新建电厂首选的型式。

但直接空冷机组固有的特点，决定了在冬季运行时应时刻注意冻结问题，在我国的“三北”地区，直接空冷凝汽器冻结的问题几乎每年都会发生，轻者汽轮机热耗值增加，机组长期处于不经济运行工况，重者机组被迫停机，给电网运行带来重大影响，同时一些冻结严重的电厂，由于空冷凝汽器管束冻裂，不得不重新采购安装空冷凝汽器，因设备购置及非计划停机给自身带来了巨大的财产损失。由于现在抽真空设备性能制约，现在直接空冷机组冬季运行防冻背压较高，有较大节能潜力。

抽真空系统作为电厂的重要辅机之一，其主要作用是在机组启动期间，使冷端凝汽器迅速建立真空，而在机组正常运行期间，能够维持凝汽器内部真空。目前电厂常用的抽真空设备为水环式真空泵，此套设备运行中易受工作液温度的影响，不但制约了抽气能力，而且易发生汽蚀，导致叶片产生裂纹或者断裂，影响机组运行安全，增加了检修维护费用。另外由于真空泵自身的特点，其在维持机组真空时工作效率也偏低。

申请号为201520433961.1的中国专利公开了一种大型火力发电机组真空保持系统，其核心设备为水环式真空泵+罗茨泵的串联组合，该系统解决了水环真空泵汽蚀的问题，在一定程度上也提高了抽真空系统的效率，但抽吸湿空气易造成罗茨泵的乳化、内部腐蚀等故障，另外增加了旋转设备，维护工作量大。该专利所述系统受系统配置并不能解决本发明能解决的在保证机组空冷岛不结冻的情况下，显著降低机组的冬季运行背压等问题。对于空冷机组宽泛背压变化及真空严密性较差特性，该专利是否适用并未提及。申请号为201420174151.4中国专利公开一种双背压凝汽器多级蒸汽喷射器抽真空系统，该系统包括：汽轮机、第一凝汽器、第二凝汽器、低压凝汽器热井、消音器、第一蒸汽喷射器、第二蒸汽喷射器、第三蒸汽喷射器、第四蒸汽喷射器、第一蒸汽冷凝器、第二蒸汽冷凝器和设置于上述各个部件之间的多个控制阀和管路；该系统由于采用了一台启动蒸汽喷射器，两台蒸汽喷射器对高低压侧进行分别抽吸，采用高压蒸汽为动力，出力稳定，能够维持凝汽器的最佳真空，其蒸汽喷射器采用高温蒸汽为动力，整套系统为静设备，无需厂用电，也可以减少维护成本。但鉴于直接空冷机组背压变化范围较广，该专利系统对直接空冷机组并不适用，而且直接空冷机组冬季防冻背压较高，如何通过有效手段降低防冻背压在该专利中也并未提及。

现有技术中存在的主要缺陷还在于：

1、空冷机组冬季较高防冻背压运行问题，现有抽真空系统设备本身无法解决。

2、空冷机组抽真空系统能耗指标较高。

3、现有抽真空节能技术无法较好适用于空冷机组。

4、现有抽真空技术只在抽真空系统方面并且在特定工况环境下节能，无相应逻辑控制功能，使得现有技术不能满足全工况降背压提效。

5、夏季环境温度较高时，水环真空泵有汽蚀现象。

发明内容

为了克服现有技术中的上述问题，本发明提供了一种空冷机组全工况可切换真空系统与控制方法，其通过系统配置与逻辑控制结合，在实现抽真空系统节能降耗前提下，降低空冷机组防冻背压。通过系统配置与逻辑控制结合，实现抽真空系统节能降耗。针对空冷机组研发，适应空冷机组宽背压变化情况。在变工况条件下，通过控制模块实现自调节，使真空系统始终处于高效工况下运行，节省抽真空系统能耗。并且本发明提供了配套相应的逻辑控制功能及相关控制策略。在夏季温度高时，可防止水环真空泵的汽蚀。