溴化鋰空調在百萬機組的應用

摘要：文章主要描述了臺山電廠二期溴化鋰中央空調的流程及控制的特點，即基于PLC的空調自動控制和保護系統，并根據現場實際情況，詳細介紹了空調在調試過程中出現的問題及其解決策略。

關鍵詞：溴化鋰空調；百萬機組；自動控制；中央空調系統

中圖分類號：TB657 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）03-0144-04

國華臺電二期工程2×l000MW超超臨界機組的中央空調主機采用江蘇雙良空調設備股份有限公司的蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組，主機動力采用百萬機組輔助蒸汽母管的蒸汽，通過減溫減壓裝置，將其壓力和溫度較高的蒸汽轉換成機組所能接受的蒸汽。控制系統采用AB-PLC，末端設備根據不同的區域要求，分別采用了具備濕功能的組合式空氣處理機，風機盤管，立柜式空調及吊頂式空調。

一、蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組的原理

蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組（以下簡稱機組）是一種以飽和蒸汽為熱源（工作蒸汽），水為制冷劑，溴化鋰水溶液為吸收劑，在真空狀態下制取空氣調節和工藝用冷水的設備。機組由高壓發生器（簡稱高發）、低壓發生器（簡稱低發）、冷凝器、蒸發器、吸收器和高溫熱交換器、低溫熱交換器、凝水熱交換器等主要部件及抽氣裝置、熔晶管、屏蔽泵（溶液泵和冷劑泵）等輔助部分組成。

溶液泵將吸收器中的稀溶液抽出，經低溫熱交換器、凝水熱交換器、高溫熱交換器換熱升溫后進入高壓發生器，在高壓發生器中被高溫工作蒸汽繼續加熱，濃縮成中間溶液，同時產生高溫冷劑蒸汽。中間溶液經高溫熱交換器傳熱管間，加熱管內流向高壓發生器的稀溶液后，溫度降低，進入低壓發生器，在低壓發生器中被來自高壓發生器的高溫冷劑蒸汽在此加熱，分離出冷劑蒸汽，濃縮成濃溶液。濃溶液經低溫熱交換器傳熱管間，加熱管內稀溶液，溫度降低后回到吸收器。高壓發生器產生的高溫冷劑蒸汽再低發傳熱管內因加熱管外的溶液而冷凝成冷劑水，經節流后進入冷凝器，低壓發生器中產生的冷劑蒸汽也進入冷凝器內，被流經冷凝器傳熱管內的冷卻水冷凝成冷劑水，熱量被冷卻水帶入大氣中，兩股冷劑水經U型管節流后進入蒸發器，在蒸發器內閃發降溫后流入蒸發器冷劑水盤。進入蒸發器水盤中的冷劑水被冷劑泵抽出噴淋在蒸發器傳熱管表面，吸收流經傳熱管內冷水的熱量而沸騰蒸發，成為冷劑蒸汽。產生的冷寂蒸汽進入吸收器，被回到吸收器中的濃溶液吸收。冷水則在熱量被冷劑水帶走后溫度降低，流出機組，返回用戶系統。濃溶液在吸收了冷劑蒸汽后，濃度降低，成為稀溶液后被溶液泵再次送往高、低壓發生器加熱濃縮。這個過程不斷循環進行，蒸發器就連續不斷地制取所要求溫度的冷水。

二、中央空調系統流程圖

臺電二期中央空調系統可以分為兩大部分，一是冷卻水系統，二是冷凍水系統。

冷凍水系統流程：溴化鋰主機冷凍水出口→分水器→設備末端→集水器→冷 凍泵→溴化鋰主機冷凍水進口。

冷卻水系統流程：溴化鋰主機冷卻水出口→冷卻塔→冷卻泵→溴化鋰主機冷卻水進口。

從溴化鋰主機冷凍水出口的冷凍水溫度一般維持在8℃，然后在分水器分三路，分別去主廠房區域，集控樓區域及外圍區域。不同的區域配置不同的設備末端，對環境要求較高的房間（例如DCS電子設備間，工程師站，電氣保護室），則采用了最新的組合式空調，它不僅能夠控制室內的溫度，同時還能控制室內的濕度，確保電子設備的安全穩定運行。對環境要求一般的房間，則采用了普通的立柜和吊頂空調，其只能控制房間溫度。從而實現了對不同環境的不同控制，既滿足現場實際需要，又達到合理節能目的。經過了各設備末端的冷熱交換，冷凍水回水進入集水器，一般溫度維持在13℃左右，冷凍水回水再由冷凍泵打進主機，重新制冷，實現下一個循環。

從溴化鋰主機冷凍水出口的冷卻水溫度一般維持在32℃左右，然后進入冷卻塔，冷卻塔露天布置，通過噴淋的方式冷卻，將其冷卻至30℃以下，冷卻水回水再由冷卻泵打進主機，重新冷卻主機，實現下一個循環。

三、中央空調系統的控制和保護策略

臺電二期共配置有3臺主機，正常工況下2用一備。3臺主機實現自動切換功能。

（一）三臺機組連鎖控制

程控啟動條件：冷凍站系統處于自動和一鍵啟動模式。

連鎖邏輯：

1．以周為單位比較三臺機組運行時間，優先啟動運行時間較短的機組。（比如此時優先啟動1號機組）。

2．若冷凍水回水溫度高于啟機冷凍水回水溫度設定超過1小時，啟動2號機組。

3．若冷凍水回水溫度仍高于啟機冷凍水回水溫度設定超過2小時，啟動3號機組。

4．若冷凍水回水溫度低于停機冷凍水回水溫度設定超過1小時，停止3號機組。

5．若冷凍水回水溫度仍低于啟機冷凍水回水溫度設定超過2小時，停止2號機組。

6．始終保持1號機組運行直到1號機組運行時間超過其它機組。

（二）冷凍站系統（以1號冷凍系統為例，其它同理）

1．1號冷凍泵啟動條件：

1號、2號、3號機組冷凍水蝶閥至少有一臺處于全開位置。

且有手動條件下的手動啟泵信號或自動條件下的1號機組冷凍泵聯動信號。

2．1號冷凍泵保護：

干泵保護：1號冷凍泵水流開關、1號機組冷凍水進口水流開關、1號機組冷凍水出口水流開關、2號機組冷凍水進口水流開關、2號機組冷凍水出口水流開關、3號機組冷凍水進口水流開關、3號機組冷凍水出口水流開關至少有一個有動作。

憋泵保護：1號冷凍泵水流開關無動作、1號冷凍泵運行、沒有機組冷凍水蝶閥打開。

3．1號冷凍泵停止條件：

沒有1號機組冷凍水泵冷聯動信號時手動條件下的手動停泵信號，

或自動1號機組冷凍泵聯動信號消失；

或1號、2號、3號機組冷凍水蝶閥沒有一個處于全開位置；

或1號冷凍泵保護。

4．1號冷卻泵啟動條件：

1號、2號、3號機組冷卻水蝶閥至少有一臺處于全開位置且1號、2號、3號冷卻塔蝶閥至少有一臺處于全開位置。

且有手動條件下的手動啟泵信號或自動條件下的1號機組冷卻泵聯動信號。

5．1號冷卻泵保護：

干泵保護：1號冷卻泵水流開關、1號機組冷卻水出口水流開關、2號機組冷卻水出口水流開關、3號機組冷卻水出口水流開關至少有一個有動作。

憋泵保護：1號冷卻泵水流開關無動作、1號冷卻泵運行、沒有機組冷凍水蝶閥打開、沒有冷卻塔蝶閥打開。

6．1號冷卻泵停止條件：

沒有1號機組冷卻水泵冷聯動信號時手動條件下的手動停泵信號，

或自動1號機組冷卻泵聯動信號消失，

或1號、2號、3號機組冷卻水蝶閥沒有一個處于全開位置，

或1號、2號、3號機組冷卻塔蝶閥沒有一個處于全開位置

或1號冷卻泵保護。

7．1號冷卻塔風機、噴淋泵啟動條件：

手動啟動信號，

或1號機組運行，冷卻水回水溫度高于冷卻水回水溫度設定超過10秒鐘，

或自動條件下，2號機組運行，冷卻水回水溫度高于冷卻水回水溫度設定超過30分鐘，

或自動條件下，3號機組運行，冷卻水回水溫度高于冷卻水回水溫度設定超過10分鐘。

8．1號冷卻塔風機、噴淋泵停止條件：

手動停止信號，

或自動條件下冷卻水回水溫度低于冷卻水回水溫度設定減5度超過10秒鐘，

或1號機組冷卻泵冷凍信號消失，

或沒有機組運行。

9．1號機組冷凍水蝶開閥條件：

手動條件下的手動開閥信號，

或1號冷凍水泵聯動信號。

10．1號機組冷凍水蝶關閥條件：

1號冷凍泵不運行且沒有1號冷凍泵聯動信號時手動條件下的手動關閥信號，

或1號機組冷凍泵聯動信號消失后延時1分鐘。

11．1號機組冷卻水蝶開閥條件：

1號冷卻水泵聯動信號。

12．1號機組冷卻水蝶關閥條件：

1號冷卻水泵聯動信號消失。

13．1號冷卻塔蝶閥開閥條件：

手動條件下的手動開閥信號，

或1號冷卻水泵聯動信號，

或自動條件下，3號機組運行，冷卻水回水溫度高于冷卻水回水溫度設定超過10分鐘，

或自動條件下，2號機組運行，冷卻水回水溫度高于冷卻水回水溫度設定超過30分鐘

14．1號冷卻塔蝶閥關閥條件：

沒有1號冷卻泵聯動信號時手動條件下的手動關閥信號，

或1號冷卻水泵聯動信號消失，

或沒有1號冷卻泵聯動信號時自動條件下冷卻水回水溫度低于冷卻水回水溫度設定減6度超過10秒鐘，或三臺機組冷卻水泵聯動信號都消失。

四、中央空調系統調試及安裝期間的問題

中央空調整體調試到交付期間出現了各種不同的問題，通過與廠家，設計院和調試人員的共同努力，均順利圓滿的解決。下文將略述期間的問題。

（一）空調主機頻繁跳閘現象

在調試初期，1號空調主機頻繁跳閘，跳閘原因為冷凍水流量低。

每臺機組自身帶有一流量開關，該流量開關屬于靶片式原理結構。流量開關安裝在一豎直的管道上，水流方向從下往上，當冷凍水流量低于設定值時，說明系統內部冷凍水少于機組的最小要求，主機將跳閘，但是其模擬量測量裝置卻顯示正常。

解決辦法：為此靶片式的流量開關內部靶片為鋼片材質，本身有重量，因此其產生了偏差。后來與廠家協商，將靶片式的流量開關內部靶片為鋁片材質，從而解決該問題。

（二）空調風管道滴水問題

在調試初期，空調的風管道外部部滿水珠。

風管道用于室內空氣循環冷卻。運行一段時間后發現，新風管道上布滿水珠，回風管道上一切正常。其中，測量新風管道上溫度為17℃，回風溫度為23℃。

解決辦法：一是將風管道上漏風處封堵嚴密，這樣冷風將不會泄露，避免冷風直接與空氣相接觸，杜絕滴水現象；二是將空調溫度提高，通過提高回風溫度，有效的避免了冷熱風的溫差限度，杜絕滴水現象；三是將房間的孔洞封堵嚴密，避免室外溫度較高的空氣直接進入房間，避免冷熱風的溫差限度，杜絕滴水現象。

（三）DCS與PLC通訊掉數據包問題

空調控制系統的最終控制將在電廠DCS系統中控制，因此，就需要將DCS與PLC通訊，實現遠程監控。在調試初期，經常出現掉數據包的情況。

解決辦法：在調試過程中，發現模擬量的通訊一切正常，數字量通訊經常出現數據包丟失現象，換雙方通訊地址及代碼均無法解決該問題。后來通過技術手段，將一連串的數字量通訊經過編譯成模擬量數據，每一位代表不同的設備形式，數字量通訊到DCS后，編譯成數字量，每一位代表不同的設備形式，從而有效的解決了以上問題。

（四）空調系統與消防系統聯動問題

按照電力行業規程規定，消防系統與通風系統一定要實現聯動，也就是說區域有火災報警時，要將相應區域內的通風系統關閉，避免出現助燃現象。當初通風設計時，在每個通風控制箱均有一副干接點，當該房間出現火災報警時，將切斷該控制箱動力電源，實現聯動。在現場實際發現，消防系統無法提供如此多的干接點，其系統是以區域為單位的，對于單個房間出現火災報警，其只能以區域的形式出現。

解決辦法：為了有效的避免助燃現象，通過與技術人員溝通，采用了控制動力電源總閘的辦法來解決。也就是一區域的通風系統只有一個電源總開關，再分配至各個單體設備。再將消防系統信號送至電源總開關，當區域內的任何房間出現報警時，將切斷該區域內的總電源，有效的實現了聯動。

五、結論

以上是根據臺電二期中央空調系統的特點，詳細地講述了系統的原理，流程，保護等問題，同時又對調試過程中出現的問題提出了解決辦法。通過系統的試運行，該機組已經穩定。通過實踐證明，蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水機組能夠適用于電廠，同時其動力采用蒸汽，具備耗能低，經濟環保等優點，據初步統計，采用蒸汽溴化鋰空調，每年節省廠用電約389萬kW，減少運行費用每年約100萬元，值得借鑒。

參考文獻

[1]廣東電力設計院．廣東國華臺山電廠二期中央空調控制系統概述．

[2]江蘇雙良集團有限公司．蒸汽雙效型溴化鋰吸收式冷水

機組．

作者簡介：熊玉波，廣東國華粵電臺山發電有限公司二期設備維護部助理工程師，研究方向：火電廠熱控。

（責任編輯：葉小堅）