我公司是國內最早從事空冷控制系統研究和應用的企業， 2002 年起與德國 SPX （巴克杜爾）公司和 GEA 公司合作，先后完成了國內首臺 600MW 直接空冷項目（大同發電有限責任公司）和上都發電有限公司直接空冷項目，有豐富的空冷島控制經驗。

      直接空冷控制系統是 EDPF-NT 分散控制系統功能子系統之一。

      直接空冷系統的控制主要包括：凝結水系統（凝結水箱）、熱井 / 疏水系統（包括疏水泵）、抽氣 / 抽真空系統（水環真空泵單元）、空冷凝汽器（ ACC ）等四套系統。通過 EDPF-NT 分散控制系統，實現對這四套系統的自動檢測、自動調節、順序控制、自動保護等控制功能。

      正常運行時，直接空冷系統在集中控制室進行監控。根據招標書要求，建議在空冷電氣電子間設置空冷控制子系統，該子系統含控制器（就地 I/O ）、通訊網絡和工程師兼操作員站，這樣便于調試和檢修期間就近使用該系統。該系統通過光纖與機組 DCS 相連，可在集控室實現直接空冷系統的正常啟停，實現正常運行工況的監視和調整，實現異常工況的報警和緊急事故的處理。由于空冷子系統通過光纖與機組 DCS 相連接，空冷子系統自身將形成集中接地點，就近接入電氣接地網。

      控制系統組態原則：控制系統按工藝分層分散及風機組和蒸汽分配管閥門分組對稱啟停原則組態，保證最高的可靠性和可用性，并考慮將來有利于系統維護，過程控制站全部冗余配置，數據通訊高速公路冗余配置，并采用網絡數據交換機，確保系統操作和數據安全。

      控制系統的功能包括：數據采集系統（ DAS ）、模擬量控制系統（ MCS ）、順序控制系統（ SCS ）和聯鎖保護系統。各系統間通過數據總線共享信息資源。

      我方設計的空冷凝汽器的風機控制針對變頻調速方案，對變頻風機啟停的控制和風機轉速的調整保證空冷系統的控制調節，滿足不同季節和工況要求，以及防凍等保護控制。

      1.我公司設計的空冷控制系統將實現功能組級的控制，即將整個空冷系統的控制設置為一個功能組，將 4 套子系統的控制設置為 4 個子功能組。由功能組在不同階段和工況下發出指令到子功能組，使得子功能組投入控制運行。

      2. ACC 子功能組實際上就是風機組的控制和蒸汽分配管上閥門的控制。蒸汽分配管上閥門是控制散熱面積的，將主要根據環境溫度是處在冬天還是夏天進行開啟 / 關閉。閥門與所在管道的風機存在聯鎖關系，在啟動階段，當真空抽到一定程度時（ 20KPa 左右），將元件投入汽機旁路（否則將聯鎖關閉汽機旁路），隨著蒸汽的引入，未被閥門隔離的管道開始產生凝結水，當各處凝結水溫達到 35 ℃ 并且排汽溫度與凝結水溫度溫差大于 5 ℃ ，意味著這些管道已充分暖管后，將釋放風機組的控制。隨著負荷的升高，風機組將逐步投入運行（風機分組及投入運行的次序和條件將有嚴格的定義），投入運行的風機將接收排汽壓力調節回路的連續調節便于進行風機轉速的調節。

      3.空冷凝汽器（ ACC ）系統的自動控制是按發電機組熱力計算的研究結果，以及工藝管道的布置結構，對風機進行分組啟動和停止和對運行風機調節其轉速，使汽輪機的排氣壓力保持在一個設定值的范圍內。

      一個最低轉速設定值（當風機由變頻器控制時）是用來保護風機的電機的。通過變頻器的控制，風機會在最低和最高轉速之間以無級變速運行，或者在低蒸汽負荷的條件下停機，在負荷升高時重新啟動。

•  在 ACC 平臺上的主要檢測元件

•  環境溫度變送器

•  汽輪機排汽壓力變送器

•  汽輪機排汽溫度變送器

•  凝汽器的凝結水溫度變送器

•  凝汽器抽真空管道的溫度變送器

•  風機減速器的潤滑油流量 / 壓力開關

•  風機振動開關

•  空冷凝汽器的控制

•  風機轉速

      一個最低轉速設定值（當風機采用變頻器控制時）是用來保護風機的電機的。通過變頻器的控制，風扇的電機會在最低和最高轉速之間以無級變速運行，或者在低蒸汽負荷的條件下停機。允許帶風機電機超過 100% 速度運行，最多到 110% 。  

最高轉速 55.75Hz 20mA

額定轉速 50Hz 18.3mA

最低轉速 10Hz 6.8mA

停機 0Hz 4mA

4 、風機保護

      風機配備有振動開關，當振動的振幅發生異常高的情況時會發出信號指示。他們隨后會切斷相應的電機并向中控室發出報警信號。只有等核查確認之后，該風機才可以被再次啟動。齒輪減速機配備有潤滑油流量 / 壓力開關，當潤滑油的供油流量 / 壓力降到低于最小允許設定值時，該風機將被停機。

5 、特殊運行工況

防凍保護的設置條件：

•  當環境溫度低于某設定值時；且

•  當某列風機的凝結水溫度低于某設定值時。

該排的順流風機將被停機。

設置到正常運行方式條件：

•  當環境溫度高于某設定值時；或

•  當某列風機的凝結水溫度高于某設定值時。

滿足條件后，該排的順流風機將被啟動。

6 、逆流管束的回暖

      在正常運行時且環境溫度低于某定值一段時間（從水蒸氣到固態，能夠形成松散的冰粒），在逆流管束的上部區域可能發生不凝氣體的過冷現象。如果這種情況在很長時間經常出現，也就是一天或好幾天環境溫度低于零下，這可能導致逆流管束的上部端口逐漸堵塞且妨礙不凝氣體的抽出。

      作為一項預防性措施，逆流管束風機必須停止且要以給定的速度反轉一段時間，然后停 5 分鐘，給逆流管束加熱，融化可能形成的冰塊。該反轉暖管將逐排進行，循環往復直至環境條件恢復到某溫度以上。

      注意： 逆流管束的加熱只能在 ACC 運行時才發生。 ACC 運行信號由 ACC 風機控制系統給出，即 ACC 風機控制系統在自動模式下。

7 、空冷島其它部分的控制

      在凝結水箱上通過液位變送器檢測的信號，來實現對凝結水系統的正常工況、報警、泵吸空保護的控制。真空疏水箱亦設有液位檢測裝置，根據檢測到的液位值和設定的液位值進行比較，控制系統將判斷是正常工況、異常工況、或進行報警，并輸出信號進行相應控制。

      在電廠啟動階段的抽真空過程是由三臺水環真空泵同時運行來完成的。在正常的運行階段只有一臺水環真空泵工作，采用兩備一用的方式來排除真空系統中的非可凝氣體。當所選擇的運行泵發生故障時，泵的選擇是自動切換到備用泵的。原先的事故泵在投入前必須由操作人員進行手動復位。

      從控制角度講，直接空冷系統對 DCS 硬件和支撐軟件并無特殊要求，各種系統均能滿足，但在控制策略上，卻與間接空冷或濕冷機組有很大區別，例如四大系統為一個大的功能組；由于管道容積大，對真空泵的控制要復雜得多；尤其環境因素（溫度、風速、風向等）對直接空冷系統影響很大，例如需根據環境溫度和負荷的變化調整風機投入的數量和速度以保持最經濟背壓，在冬季工況需調整散熱面，并應使特定風機逆向運轉以實現防凍措施，當風速及風向突變時，空冷控制需與主控系統協調動作。 

應用實例：

      大同二電廠 2 × 600MW 機組空冷島控制系統就由我公司總包。負責空冷控制系統的設計、組態、調試和供貨，該項目于 2002 年 8 月簽訂合同，單臺機組空冷系統的 I/O 點數為 1530 點，有 56 臺風機，變頻調速。整臺機組提前 109 天投運，直接空冷系統性能良好，節水效果十分明顯。