阅读说明：本技术 一种电站直接空冷机组空冷风机群统筹调节控制方法 (Overall regulation control method for air cooling fan group of direct air cooling unit of power station ) 是由 孙大伟 王星 郑金 陈得胜 闫宏 石清鑫 马翔 李凯伦 李昊燃 于 2020-05-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电站直接空冷机组空冷风机群统筹调节控制方法,包括：根据空冷风机群周围风场强度的大小,将空冷风机群的运行状态划分为无风、低风、中风和高风4种运行状态；空冷风机群共有p行、q列,共计p·q台空冷风机,空冷风机群在每种运行状态,分别设定不同的转速调节控制方法,并在空冷风机群周围配置风场的风速、风向监测设备和调节控制设备,用于实现空冷风机群的统筹调节控制和不同运行状态之间的切换。本发明在不改变电站空冷风机群结构和布局的前提下,根据空冷风机群周围的风向和风速,对空冷风机群内部的空冷风机分区域进行转速调节,实现了空冷风机群平均运行风量达到单台空冷风机设计风量的目的。(The invention discloses a method for overall regulation and control of air cooling fan groups of a direct air cooling unit of a power station, which comprises the following steps: according to the intensity of the wind field around the air cooling fan group, dividing the running states of the air cooling fan group into 4 running states of no wind, low wind, middle wind and high wind; the air cooling fan group has p rows and q columns, and p.q air cooling fans are counted, different rotating speed adjusting control methods are set for each operating state of the air cooling fan group, and wind speed and wind direction monitoring equipment and adjusting control equipment of a wind field are arranged around the air cooling fan group, so that overall adjusting control of the air cooling fan group and switching between different operating states are realized. According to the invention, on the premise of not changing the structure and layout of the air cooling fan group of the power station, the rotating speed of the air cooling fans in the air cooling fan group is regulated in different areas according to the wind direction and the wind speed around the air cooling fan group, so that the aim of achieving the design wind rate of a single air cooling fan by the average running wind rate of the air cooling fan group is achieved.)

一种电站直接空冷机组空冷风机群统筹调节控制方法

技术领域

本发明属于燃煤电厂直接空冷机组所使用的空冷风机群技术领域，具体涉及一种电站直接空冷机组空冷风机群统筹调节控制方法。

背景技术

水资源的匮乏使火电厂节水问题日益成为社会关注的热点，常规湿冷机组对水资源的大量消耗使其应用受到了限制，而空冷机组特别是直接空冷机组以优异的节水性能正成为富煤缺水地区的最佳选择。目前直接空冷系统主要采用机械通风式直接空冷系统，大风量、低压头的轴流空冷风机是空冷岛冷端的重要组成部分，为空冷凝结器提够冷却所需的风量。然而，由于空冷风机群直接布置在露天环境中，所以这种系统存在天然的缺陷，即容易受到周围环境影响，特别是不同的环境风速、风向均会对风机运行产生直接影响，使空冷风机工作状态偏离设计值，无法提供正常风量；同时由于空冷风机采用群布置，所以单个空冷风机的工作状态同样会受到周围其它风机的影响。

因为电站空冷风机群具有工作状态不稳定，易受外界因素影响的特点，所以其运行状态会直接影响到各空冷凝结器的实际冷却风量，进而影响到整个空冷机组运行的安全性和经济性。因此，有必要研究出空冷风机群统筹调节控制技术，以提高电站空冷风机乃至空冷机组运行的安全性和经济性。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种电站直接空冷机组空冷风机群(ACFG)统筹调节控制方法，其目的是在不改变电站空冷风机群(ACFG)结构和布局(空冷风机群中现有空冷风机均相同，且保持空冷风机叶片角度不变)的前提下，根据空冷风机群(ACFG)周围的风向和风速，对空冷风机群(ACFG)内部的空冷风机分区域进行转速调节，实现空冷风机群(ACFG)平均运行风量达到单台空冷风机设计风量的目的。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种电站直接空冷机组空冷风机群统筹调节控制方法，包括：

根据空冷风机群周围风场强度的大小，将空冷风机群的运行状态划分为无风、低风、中风和高风4种运行状态；空冷风机群共有p行、q列，共计p·q台空冷风机，空冷风机群在每种运行状态，分别设定不同的转速调节控制方法，并在空冷风机群周围配置风场的风速、风向监测设备和调节控制设备，用于实现空冷风机群的统筹调节控制和不同运行状态之间的切换。

本发明进一步的改进在于，具体实现方法如下：

确定空冷风机群周围风场强度的大小，根据空冷风机群现场布置情况，将风场划分为主导风、逆向风、横风A和横风B；根据周围风场主要风向的风速v，将风场强度划分为无风v≈0m/s、低风0＜v＜4m/s、中风4≤v＜10m/s和高风v＞10m/s4种运行状态；每种运行状态采用不同的调节控制方法，即在空冷风机群保持风机叶片角度不变的前提下，采用分区域转速调节控制方法。

本发明进一步的改进在于，无风运行状态下空冷风机群调节控制方法如下：

空冷风机群边缘空冷风机即1、p行和1、q列空冷风机转速由设计转速n_design提高为α₁n_design，其他区域空冷风机转速保持设计转速n_design不变，α₁为无风状态转速放大系数，1.1≤α₁≤1.2。

本发明进一步的改进在于，低风运行状态下空冷风机群调节控制方法如下：

①周围风场主要风向为主导风时，空冷风机群按照1～p行采取不同的调节控制方法：p行为离主导风最近行，P₁＝0.25p，为第一参考行数，1～P₁行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₁+1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，p行空冷风机转速提高为α₂n_design，(P₁+1)行至p行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到α₂n_design，α₂为低风状态转速放大系数，1.15≤α₂≤1.25；

②周围风场主要风向为逆向风时，空冷风机群按照p～1行采取不同的调节控制方法：1行为离逆向风最近行，P₂＝0.75p，为第二参考行数，p～P₂行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₂-1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，1行空冷风机转速提高为(α₂+0.1)n_design，(P₂-1)行至1行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到(α₂+0.1)n_design；

③周围风场主要风向为横风A时，空冷风机群按照1～q列采取不同的调节控制方法：q列为离横风A最近列，Q₁＝0.25q，为第一参考列数，1～Q₁列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₁+1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，q列空冷风机转速提高为α₂n_design，(Q₁+1)列至q列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₂n_design；

④周围风场主要风向为横风B时，空冷风机群按照q～1列采取不同的调节控制方法：1列为离横风最近列，Q₂＝0.75q，为第二参考列数，q～Q₂列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₂-1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，1列空冷风机转速提高为α₂n_design，(Q₂-1)列至1列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₂n_design。

本发明进一步的改进在于，中风运行状态下空冷风机群调节控制方法如下：

①周围风场主要风向为主导风时，空冷风机群按照1～p行采取不同的调节控制方法：p行为离主导风最近行，P₁＝0.25p，为第一参考行数，1～P₁行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₁+1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，p行空冷风机转速提高为α₃n_design，(P₁+1)行至p行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到α₃n_design，α₃为中风状态转速放大系数，1.35≤α₃≤1.45；

②周围风场主要风向为逆向风时，空冷风机群按照p～1行采取不同的调节控制方法：1行为离逆向风最近行，P₂＝0.75p，为第二参考行数，p～P₂行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₂-1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，1行空冷风机转速提高为(α₃+0.1)n_design，(P₂-1)行至1行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到(α₃+0.1)n_design；

③周围风场主要风向为横风A时，空冷风机群按照1～q列采取不同的调节控制方法：q列为离横风A最近列，Q₁＝0.25q，为第一参考列数，1～Q₁列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₁+1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，q列空冷风机转速提高为α₃n_design，(Q₁+1)列至q列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₃n_design；

④周围风场主要风向为横风B时，空冷风机群按照q～1列采取不同的调节控制方法：1列为离横风B最近列，Q₂＝0.75q，为第二参考列数，q～Q₂列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₂-1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，1列空冷风机转速提高为α₃n_design，(Q₂-1)列至1列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₃n_design。

本发明进一步的改进在于，高风运行状态下空冷风机群调节控制方法如下：

①周围风场主要风向为主导风时，空冷风机群按照1～p行采取不同的调节控制方法：p行为离主导风最近行，P₁＝0.25p，为第一参考行数，1～P₁行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₁+1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，p行空冷风机转速提高为α₄n_design，(P₁+1)行至p行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到α₄n_design，α₄为高风状态转速放大系数，1.55≤α₄≤1.65；

②周围风场主要风向为逆向风时，空冷风机群按照p～1行采取不同的调节控制方法：1行为离逆向风最近行，P₂＝0.75p，为第二参考行数，p～P₂行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₂-1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，1行空冷风机转速提高为(α₄+0.1)n_design，(P₂-1)行至1行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到(α₄+0.1)n_design；

③周围风场主要风向为横风A时，空冷风机群按照1～q列采取不同的调节控制方法：q列为离横风A最近列，Q₁＝0.25q，为第一参考列数，1～Q₁列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₁+1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，q列空冷风机转速提高为α₄n_design，(Q₁+1)列至q列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₄n_design；

④周围风场主要风向为横风B时，空冷风机群按照q～1列采取不同的调节控制方法：1列为离横风B最近列，Q₂＝0.75q，为第二参考列数，q～Q₂列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₂-1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，1列空冷风机转速提高为α₄n_design，(Q₂-1)列至1列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₄n_design。

本发明至少具有如下有益的技术效果：

位于空冷风机群(ACFG)四周边缘行列的空冷风机进口气流容易受到周围风场的影响，进口负压明显偏大，边缘行列的空冷风机需克服更大的系统阻力。这样会导致空冷风机群(ACFG)不同位置空冷风机的工作压力不同，进而导致不同位置空冷风机工作风量不均。为此，本发明提出了一种电站直接空冷机组空冷风机群(ACFG)统筹调节控制方法，在保持空冷风机叶片角度不变的前提下，可以根据周围风场的风向和风速变化，对空冷风机群(ACFG)内部不同空冷风机分区域进行转速调节，使得所有空冷风机实际运行均能达到设计风量，满足空冷凝结器实际冷却风量的需求，保证空冷机组安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明的空冷风机群及周围风场示意图。

其中，ACFG-空冷风机群，1-主导风，2-逆向风，3-横风A，4-横风B，p-空冷风机群总行数，P₁-第一参考行数，P₂-第二参考行数，q-空冷风机群总列数，Q₁-第一参考列数，Q₂-第二参考列数，n-空冷风机转速，n_design-空冷风机设计转速，v-风场风速，α₁-无风状态转速放大系数，α₂-低风状态转速放大系数，α₃-中风状态转速放大系数，α₄-高风状态转速放大系数。

图2为本发明的实施例示意图。

其中，在主导风中速运行状态，第1～2行空冷风机保持设计转速(n_design)不变，第3行空冷风机转速提高至1.1n_design，第4～6行空冷风机转速分别提高至1.15n_design、1.2n_design和1.3n_design，第7行空冷风机转速提高至1.4n_design。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步的说明。

本发明提供的一种电站直接空冷机组空冷风机群(ACFG)统筹调节控制方法，包括：根据空冷风机群(ACFG)周围风场强度的大小，将空冷风机群(ACFG)的运行状态划分为无风(v≈0m/s)、低风(0＜v＜4m/s)、中风(4≤v＜10m/s)和高风(v＞10m/s)4种运行状态。空冷风机群(ACFG)共有p行、q列，共计p·q台空冷风机。空冷风机群(ACFG)在每种运行状态，分别设定不同的转速调节控制方法。在空冷风机群(ACFG)周围配置风场(包括风速、风向)监测设备和调节控制设备，用于实现空冷风机群(ACFG)的统筹调节控制和不同运行状态之间的切换。具体实施方法如下：

1、确定空冷风机群(ACFG)周围风场强度的大小。根据空冷风机群(ACFG)现场布置情况，将风场划分为主导风1、逆向风2、横风A3和横风B4。根据周围风场主要风向的风速v，将风场强度划分为无风(v≈0m/s)、低风(0＜v＜4m/s)、中风(4≤v＜10m/s)和高风(v＞10m/s)4种运行状态。每种运行状态采用不同的调节控制方法，即在空冷风机群(ACFG)保持风机叶片角度不变的前提下，采用分区域转速调节控制方法。

2、无风(v≈0m/s)运行状态下空冷风机群(ACFG)调节控制方法：空冷风机群(ACFG)边缘空冷风机(即1、p行和1、q列空冷风机)转速由设计转速n_design提高为α₁n_design(α₁为无风状态转速放大系数，1.1≤α₁≤1.2)，其他区域空冷风机转速保持设计转速n_design不变。

3、低风(0＜v＜4m/s)运行状态下空冷风机群(ACFG)调节控制方法：

①周围风场主要风向为主导风1时，空冷风机群(ACFG)按照1～p行采取不同的调节控制方法：p行为离主导风1最近行，P₁＝0.25p(取整)，为第一参考行数，1～P₁行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₁+1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，p行空冷风机转速提高为α₂n_design(α₂为低风状态转速放大系数，1.15≤α₂≤1.25)，(P₁+1)行至p行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到α₂n_design；

②周围风场主要风向为逆向风2时，空冷风机群(ACFG)按照p～1行采取不同的调节控制方法：1行为离逆向风2最近行，P₂＝0.75p(取整)，为第二参考行数，p～P₂行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₂-1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，1行空冷风机转速提高为(α₂+0.1)n_design，(P₂-1)行至1行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到(α₂+0.1)n_design；

③周围风场主要风向为横风A3时，空冷风机群(ACFG)按照1～q列采取不同的调节控制方法：q列为离横风A3最近列，Q₁＝0.25q(取整)，为第一参考列数，1～Q₁列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₁+1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，q列空冷风机转速提高为α₂n_design，(Q₁+1)列至q列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₂n_design；

④周围风场主要风向为横风B4时，空冷风机群(ACFG)按照q～1列采取不同的调节控制方法：1列为离横风B最近列，Q₂＝0.75q(取整)，为第二参考列数，q～Q₂列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₂-1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，1列空冷风机转速提高为α₂n_design，(Q₂-1)列至1列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₂n_design。

4、中风(4≤v＜10m/s)运行状态下空冷风机群(ACFG)调节控制方法：

①周围风场主要风向为主导风1时，空冷风机群(ACFG)按照1～p行采取不同的调节控制方法：p行为离主导风1最近行，P₁＝0.25p(取整)，为第一参考行数，1～P₁行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₁+1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，p行空冷风机转速提高为α₃n_design(α₃为中风状态转速放大系数，1.35≤α₃≤1.45)，(P₁+1)行至p行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到α₃n_design；

②周围风场主要风向为逆向风2时，空冷风机群(ACFG)按照p～1行采取不同的调节控制方法：1行为离逆向风2最近行，P₂＝0.75p(取整)，为第二参考行数，p～P₂行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₂-1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，1行空冷风机转速提高为(α₃+0.1)n_design，(P₂-1)行至1行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到(α₃+0.1)n_design；

③周围风场主要风向为横风A3时，空冷风机群(ACFG)按照1～q列采取不同的调节控制方法：q列为离横风A3最近列，Q₁＝0.25q(取整)，为第一参考列数，1～Q₁列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₁+1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，q列空冷风机转速提高为α₃n_design，(Q₁+1)列至q列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₃n_design；

④周围风场主要风向为横风B4时，空冷风机群(ACFG)按照q～1列采取不同的调节控制方法：1列为离横风B4最近列，Q₂＝0.75q(取整)，为第二参考列数，q～Q₂列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₂-1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，1列空冷风机转速提高为α₃n_design，(Q₂-1)列至1列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₃n_design。

5、高风(v＞10m/s)运行状态下空冷风机群(ACFG)调节控制方法：

①周围风场主要风向为主导风1时，空冷风机群(ACFG)按照1～p行采取不同的调节控制方法：p行为离主导风1最近行，P₁＝0.25p(取整)，为第一参考行数，1～P₁行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₁+1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，p行空冷风机转速提高为α₄n_design(α₄为高风状态转速放大系数，1.55≤α₄≤1.65)，(P₁+1)行至p行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到α₄n_design；

②周围风场主要风向为逆向风2时，空冷风机群(ACFG)按照p～1行采取不同的调节控制方法：1行为离逆向风2最近行，P₂＝0.75p(取整)，为第二参考行数，p～P₂行空冷风机保持设计转速n_design不变，(P₂-1)行空冷风机转速提高为1.1n_design，1行空冷风机转速提高为(α₄+0.1)n_design，(P₂-1)行至1行中间行转速由1.1n_design逐渐调高到(α₄+0.1)n_design；

③周围风场主要风向为横风A3时，空冷风机群(ACFG)按照1～q列采取不同的调节控制方法：q列为离横风A3最近列，Q₁＝0.25q(取整)，为第一参考列数，1～Q₁列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₁+1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，q列空冷风机转速提高为α₄n_design，(Q₁+1)列至q列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₄n_design；

④周围风场主要风向为横风B4时，空冷风机群(ACFG)按照q～1列采取不同的调节控制方法：1列为离横风B4最近列，Q₂＝0.75q(取整)，为第二参考列数，q～Q₂列空冷风机保持设计转速n_design不变，(Q₂-1)列空冷风机转速提高为1.1n_design，1列空冷风机转速提高为α₄n_design，(Q₂-1)列至1列中间列转速由1.1n_design逐渐调高到α₄n_design。

实施例

国内某600MW直接空冷机组，空冷风机群(ACFG)的总行数p为7，总列数q为16，周围风场风速为4m/s，为中风(4≤v＜10m/s)运行状态，主要风向为主导风1。受中风状态主导风的影响，第7行空冷风机实际运行风量降低了40％以上，第3～6行空冷风机风量也有不同幅度的下降。

针对上述空冷风机群(ACFG)受主导风1影响风量分配不均的问题，为空冷风机群(ACFG)统筹调节控制方法，通过该方法可以显著改善空冷风机群(ACFG)的风量均匀程度，使得全部空冷风机的运行风量均能到达设计风量。其中，参数设置如下：第一参考行数P₁＝0.25p＝0.25·7＝1.75，取整后P₁＝2；中风状态转速放大系数α₃取1.4。按照本发明的中风运行状态下主导风调节控制方法(如图2所示)，第3行空冷风机运行转速调节为1.1n_design，第7行空冷风机运行转速调节为1.4n_design，第4～6行空冷风机运行转速分别调节为1.15n_design、1.2n_design和1.3n_design。

空冷风机群(ACFG)受主导风1影响实施统筹调节控制方法后，全部空冷风机的运行风量均能到达设计风量，满足了空冷凝结器实际冷却风量的需求，保证了空冷机组安全稳定运行。