吴小庚　 胡昌镁

 广东省粤电集团有限公司沙角C电厂  广东东莞  523936

 

　　[摘要]  本文分析介绍了某600MW级亚临界燃煤发电厂凝结水泵调节系统变频调速改造工程中除氧器水位调节系统及两台凝结水泵的控制与保护逻辑的实现方案。实践证明，改造方案可行，经济效果明显。

　　[关键词] 节能  变频控制  凝结水泵调节系统

　　[ABSTRACT]：This paper introduce  the realization  of  deaerator level control, the control and protection of two condenser pump  during  engineer reform  for Subcritical Firing fuel station's Condenser pump 。It has been  proved that reform is practice ,and the economic performance  is significantly。

　　[KEYWORD]：Energy Saving、 Variable Frequency Control、Condenser pump control system

 

　　1、 概述

　　沙角C电厂3x660MW 机组汽轮机为GEC-ALSTHOM 生产的亚临界机组，每台机组配备两台100％容量的定速凝结水泵，正常运行时，一台运行一台备用，除氧器水位的调节是通过调节除氧器水位调节阀的开度来实现。三台机组的凝结水泵容量及扬程选型较国内亚临界机组的偏大。目前，机组经常参与调峰运行，除氧器水位调节阀开启不足，节流引起的凝结水压力能损严重，凝结水泵偏离经济区域运行，造成凝结水泵马达额外的耗电损失，影响了机组的经济性。为降低机组的能耗，决定利用变频器调速，对凝结水泵系统实施变频调速改造。使电动机驱动泵变速运行，流量与电机转速成正比，产生的压差与转速的平方成正比。改造后，根据实际运行情况，在A凝结水泵运行的情况下，我们在保证该泵汽蚀安全的情况下，通过降低母管的出口压力定值，以更好地达到节能降耗的目的。

　　虽然将A凝结水泵的控制改造为变频方式，但B凝结水泵仍保持原来的设备和控制逻辑不变。同时当A凝结水泵作为主运行泵的时候，该泵还参与机组除氧器水位的调节控制。

　　为适应变频改造后的凝结水系统的运行要求，需要对原来的除氧器水位调节系统和凝结水再循环门控制逻辑进行修改，实现两台凝结水泵各种运行方式下自动调节系统的正常投入，并通过相应的联锁保护逻辑，实现变频泵与工频备用泵之间的联锁功能。

 

　　2、除氧器水位控制系统和A凝结水泵控制方案的修改

　　2.1除氧器水位控制系统和A凝结水泵控制系统简介

　　原除氧器水位调节系统为单冲量控制。在改为变频泵后，增加一套除氧器水位单冲量调节系统。在变频器运行方式下用该单冲量调节系统控制变频泵转速调节除氧器水位，除氧器水位调整门LCV001、LCV002在变频泵运行方式下，由运行操作将其分别投入自动，使两个调节门按预设的机组负荷-阀位的函数关系跟随机组负荷变化；如果A或B凝结水泵处于工频运行方式的时候，变频器的调节器被切除，其输出处于跟踪状态，除氧器水位调整门LCV001和LCV002自动投入调节状态。

　　在操作员站相应增加一个变频器转速控制的M/A站和在操作画面上增加一个变频器启/停的控制块用于运行手动控制变频器的启动和停止；在启动变频器时，先合上10KV开关，再手动操作投入变频器。

 

　　2.2 A凝结水泵变频控制系统和除氧器调节阀逻辑处理

　　结合实际工况要求以保证除氧器水位调节的稳定性和操作员的操作方便。在A凝结水泵变频控制系统和除氧器调节阀的控制系统中给出了几种逻辑处理的情况。

　　变频器运行，工频泵在备用时，除氧器水位调整门的控制由运行操作人员将其投入自动，使调整门自动按预设的函数跟随负荷变化，如果需要，可切到手动进行人工操作。为保证手/自动的无扰切换，用变频器输出转速信号作为调节器的跟踪信号。为保证变频器由就地控制转为远方控制时无扰动，将变频器输出的给DCS的转速信号加进转速控制M/A站的跟踪信号端。

　　变频运行方式时，以下条件同时满足时，除氧器水位调整门超驰叠加上5%的开度：

　　⑴凝结水泵出口压力>1.6MPa；

　　⑵凝结水泵出口压力与除氧器压力之差>0.6MPa；

　　⑶除氧器水位低于2500mm；

　　变频运行方式时，以下条件同时满足时，除氧器水位调整门超驰叠加上-5%的开度：

　　⑴凝结水泵出口压力低于1.6MPa；

　　⑵除氧器水位高于3800mm；

　　变频器运行，工频泵备用时，在变频泵转速低的情况下，为防止凝结水泵出口母管压力过低，在变频器启动120秒后，如凝结水泵出口压力小于1.5 MPa而大于1.2MPa时，在2两秒钟的脉冲内，调门将按10%/秒的变化速率回关4 %。若母管压力低于1.2Mpa一分钟且变频泵转速已大于94%，则联启工频泵。

 

　　2.3变频方式对凝结水泵再循环调整门的影响

　　凝结水泵再循环调整门（FCV006）是为了保证凝结水系统在低流量时凝结水泵在安全工作区内运行的，该控制回路是一单回路PID调节，被调量是凝结水流量，设定值为750 T/H，流量大于该设定值时，逐渐关闭再循环调整门。在凝结水泵用工频方式时，凝结水泵再循环隔离门打开，用再循环调整门调节回路调节凝结水流量；当凝结水泵采用变频调速后，再循环截止门仍然保持打开，再循环截止门控制逻辑维持原来的不变；为防止泵体汽蚀，设置一个最低转速(30HZ,900转/分)。在变频方式运行时，凝结水流量设定值为一变频泵转速的函数。

 

　　3、A凝结水泵运行方式及其相互联锁

　　3.1  A凝结水泵运行信号的逻辑实现及其运行方式变化

　　原来的A凝结水泵运行信号是电气10KV断路器开关的合闸信号，但是改造后的A凝结水泵有两种运行方式，在电气的实际回路中也有两种合闸运行方式。因而，在DCS中增加逻辑判断来确定A凝结水泵的实际运行状态来给出运行信号(如图2)，这样保证A凝结水泵运行信号的工况有效性，同时这样让原有逻辑得到了较少的修改。

 

 

　　在工频方式下，A凝结水泵操作画面和控制逻辑、画面操作方式维持原来的不变。两台泵的启动条件和联锁、跳闸条件和改造前完全相同；但是在变频方式下，结合电气的实际情况需要先进行10KV开关的合闸，致使变频器上电到发出"待机装态"信号后，才可以发给一个启动电机的信号。A凝结水泵具体的起/停及其联锁逻辑条件变化如下：

　　⑴高压10KV开关合闸允许条件增加两条：DCS接收到由变频器发出的"高压开关合闸允许"或"工频旁路状态"信号后，允许合10KV开关；

　　⑵变频器检查到高压电源已送到后，进行自检，正常后发出"待机装态"给DCS；

　　⑶DCS接收到"待机装态"信号后，运行可发出启动变频器的指令，变频泵启动后设置最低转速900转/分；

　　⑷在变频泵启动后，投联锁和主/备用操作方式与原来控制方式相同；

　　⑸A凝结水变频运行时的停运过程：DCS发出停变频器指令后，先发出停止信号给变频器，变频器停运后，延时1秒后发指令分闸10KV开关。

　　⑹变频或工频运行方式下，原有的热工保护跳泵信号直接跳10KV开关，在变频方式下还同时发指令跳变频器。

　　⑺变频器方式下A凝结水泵投入的允许条件包含（原来的该泵启动允许条件不变）：高压开关允许合闸、10KV开关闭合变频器待机、变频器在远程控制方式。

　　⑻变频方式下，导致泵故障停运的原因在原有的基础上增加了以下两条：变频器重故障和10KV开关未闭合。

　　⑼变频器停止逻辑：在10KV开关合上，变频器投入时，正常（保护停除外）停止变频器需要先发出指令停止变频器，DCS接收到变频器未运行信号后，延时一秒发指令跳10KV开关。

 

　　3.2 两台凝结水泵的联锁处理

　　在机组正常运行时候，为了尽可能地利用变频泵的节能效果，将A凝结水泵置于变频运行，B凝结水泵处于备用。如果B凝结水泵为主泵运行，则A凝结水泵的10KV开关处于分闸状态。同时为了让两台泵的在危急联锁时候能正常动作，以保证机组的安全运行。将按照以下工况方式进行考虑处理：

　　⑴A凝结水泵变频运行时，，在以下任一条件满足时联启备用泵：

• 　　l 除氧器水位低（2000mm）；
• 　　l 凝结水母管压力低（1.2Mpa，延时1分钟）；
• 　　l 变频泵不运行；

　　⑵ B凝结水泵运行时，A凝结水泵变频器的10KV开关在备用方式且投入联锁时，在B凝结水泵跳闸后发信号立刻合上A凝结水泵变频器10KV开关，7秒后启动变频器。此时变频泵转速设定到最低转速运行，需要手动调节泵转速。

　　⑶ 当A凝结水泵处于变频运行时候跳闸，联锁启动B凝结水泵成功。由于凝结水压力和流量突然增大，为减少对除氧器水位造成大过大扰动，当变频泵跳闸发出联启工频泵的指令时，同时给出一个与机组负荷具有函数关系的超驰指令加到除氧器水位调整门，将上水调整门按设定的速率关至一定位置，当关门指令超过4秒后，除氧器上水调整门自动强制投入。

 

　　4 实际运行效果

 

　　如图中各曲线标示为：红色线为机组负荷，蓝色线为凝结水母管出口压力，绿色线为A凝结水泵运行电流，黄色线为除氧器水位。根据图中的实际运行曲线和统计数据表示出：机组负荷从320MW升到650MW，除氧器水位运行平稳，A凝结水泵运行电流45.2AMP上升到 81.0 AMP。而从该以往的历史数据显示，在机组的这个负荷区间段，改造前的A凝结水泵运行电流机基本上处于86.8AMP到97.6 AMP这范围为变动。实际数据证明（见对比分析表），改造后A凝结水泵的节能效果明显。鉴于由于电网需要，本厂各个机组在晚上处于长期带低负荷的特点，更能达到节能降耗的目的。

　　凝结水泵电流对比分析表

 

　　5结束语

　　采用变频调节，可实现除氧器水位调节阀处于较大开度，减少阀门节流损失，且能线性调速，比控制非线性特性的调节阀更有利于提高调节系统的调节品质。

　　本厂的A凝结水泵变频节能改造是在3号机组得到实施,在有近1年的时间内，除氧器水位调节平稳，A凝结水泵的能耗得到了较大的改善。尤其机组低负荷和调峰时候表现明显。即使在带满负荷的时候，由于除氧器水位调节阀的处于较大开度，将整个凝结水管道的阻力减低了8 Bar以上。从图3的实际运行效果图和凝结水泵电流对比分析表的数据来折算，变频改造能使A凝结水泵的节能效果能达到15%以上。鉴于有如此好的节能效果，凝结水泵变频节能在本厂其他机组得到了推广。对同类型的其他机组同样有借鉴和推广的价值。

 

 

　　作者简介 ：

　　吴小庚 （ 1971- ），男，江西新余人，热控工程师，沙角 C 电厂设备管理部热控分部#3控班长，主要从事热控设备管理工作。 E-mail：wxg27@sohu.com.

　　胡昌镁 （ 1968- ），男，重庆人，热控高级工程师，沙角 C 电厂设备管理部热控分部，主要从事热控设备管理工作。