火电厂凝泵变频控制策略在除氧器水位

火电厂凝泵变频控制策略在除氧器水位

摘要：介绍了某发电公司2×300MW汽轮发电机组凝结水泵高压电机变频改造后的除氧器水位控制的策略，实现变频自动控制，为凝结水系统安全、节能运行提供了自动控制保障。

关键词：凝结水泵 变频 控制策略节能

Thermal power plant condensate pump inverter control strategy deaerator water level Control and energy saving applications

mou fu xiang

（Datang Liancheng Power Generation Companygan su Lanzhou730332 ）

Abstract: a power generation company 300MW Turbine deaerator water level control strategies condensate frequency transformation of high-voltage motors, frequency control, the protection of the automatic control the condensate system security, energy-saving operation.Keywords: condensate pump；Frequency conversion；Control strategy；Energy-saving

概述

某发电公司2×300MW纯凝发电机组，系哈汽公司生产的N300-16.7/537/537型亚临界一次中间再热、高中压合缸单轴双缸双排汽凝汽式汽轮发电机组，系统为单元制热力系统。机组配有两个高压主汽门（TV）、六个高压调门（GV）、两个中压主汽门（RSV）和两个中压调门（IV）。

凝结水泵高压电机控制进行了变频改造，采用变频后凝结水泵在变工况时始终处于最佳运行状态，即除氧器上水主副调阀保持全开，通过调节变频器的输出频率改变凝泵电机的转速来满足负荷工况变化的需求，大大提高运行效率，达到节能的目的，获得了良好的经济效益。

凝泵系统控制运行现状

凝结水系统配置两台凝泵，变频采用一拖二控制方式，100%的除氧器上水调节阀，凝结器热井中的凝结水经凝结水泵升压，经过轴封加热器和精处理系统，一小部分凝结水提供给汽机侧设备减温或密封，大部分凝结水经过除氧器上水主副调节阀送至除氧器。

电机变频改造后，凝泵采用手动控制转速，除氧器水位控制逻辑采用单、三冲量控制，用水位信号的偏差作为主调节器的输入，主调的输出与凝结水流量的偏差作为调节器副控的输入，用给水流量信号作为前馈信号，超前调节水位，主要调节是由除氧器上水主副调阀控制，保持除氧器水位供水平衡。

由于凝泵电机变频改造后自动逻辑没有修改，变频自动无法投入，机组正常运行方式是一台凝泵手动变频调节出口压力运行，除氧器上水主副调阀投自动控制水位，一台凝泵工频备用。

事故工况下工频泵联锁启动，主副调节阀控制除氧器水位。这样，不论在何种运行工况下，凝结水泵转速手动控制出口压力，出口流量只能由除氧器水位调节阀调节，出口压力高、噪声大、节流损失严重、系统效率低、造成能源浪费。而且由于气动调节阀动作频繁，易出现故障，影响系统调节品质。

凝泵变频改造水位控制系统策略的实现

修改逻辑在大于30%负荷时可以把变频自动投入，除氧器水位是通过改变凝结水泵变频输出调整，变频器利用DCS对变频器输出的4～20mADC转速指令信号去控制频率，进而改变凝泵电机转速来调节除氧器水位，除氧器上水门全部打开，降低门的节流损失。

对变频自动逻辑进行修改， 300WM纯凝机组逻辑设计图，凝泵变频自动控制和除氧器主副调阀控制公用一套典型的单、三冲量控制逻，中间经过一个逻辑切换进行选择，变频器运行正常时，经过逻辑选择由变频器转速控制除氧器水位，除氧器主副调阀保持全开。如果凝泵变频故障，凝泵工频运行时，逻辑通过切换器选择用主副调阀开度控制除氧器水位。

运行中发生变频凝结水泵跳闸备用工频凝结水泵启动后凝结水压力、流量突然增大对除氧器水位造成大的影响，控制逻辑中还设计了超驰动作回路。当变频故障，且发出联启工频泵的指令时，触发超驰动作，立即将除氧器主副调整门关至62%（做试验确认的开度）位置，直接调节除氧器水位。

为了防止凝结水泵出口压力过低，采用凝结水母管压力与除氧器压力的差值作为负的前馈信号，直接作用在串级三冲量回路副PID上。一旦两者之间差值偏小，就有一个加强的信号，促使副PID输出增大，调节凝泵转速，始终保证凝结水母管压力与除氧器压力的差值在一定的恒定值。

锅炉上水、升压至汽机冲转并网阶段，30%负荷以下时，蒸汽流量还不是很大，除氧器上水量不是很大，如果仍然采取变频调整，可能会出现因为除氧器水位不低的情况，而导致变频凝结水泵输出过低，泵出口压力和流量都过小，无法满足前置泵、给水泵密封水运行的要求(凝结水母管压力低0.8MPa，联启工频凝泵)，造成运行参数的异常波动。这时变频控手动制，除氧器水位由除氧器上水门来控制。

凝泵变频改造应用的节能分析

单台机组的额定容量为300MW，通常机组的输出负荷在180MW～300MW之间，下面以机组185MW、250MW和300MW三个负荷点为例进行节能分析。

其中：凝结水泵电机母线线电压U为6kV，工频运行功率因数=0.89，变频运行功率因数=0.94。

当负荷为185MW时，凝结水泵电机在工频、变频方式下的功耗为：

工频方式：P11=U×I1×0.89=6×62.71×0.89=334.871kW变频方式：P12=U×I2×0.94=6×28.65×0.94=161.586kW每小时节约功率: P185= P11- P12=334.871-161.586=173.289kW

当负荷为250MW时， 凝结水泵电机在工频、变频方式下的功耗为： 工频方式：P21=U×I1×0.89=6×72.15×0.89=385.281kW 变频方式：P22=U×I2×0.94=6×33.78×0.94=203.62kW 每小时节约功率: P250=P21- P22=385.281-203.62=185.661kW

当负荷为300MW时，A凝结水泵电机在工频、变频方式下的功耗为： 工频方式：P31=U×I1×0.89=6×79.75×0.89=425.865kW 变频方式：P32=U×I2×0.94=6×66.54×0.94=399.245kW 每小时节约功率: P300= P31- P32=425.865-399.245=26.62kW

机组每天在185MW、250MW和300MW三个负荷点分别根据运行规律大致时间是：t1=15h、t2=6h、t3=3h，凝结水泵变频器系统一天可以节能： W1= P1×t1＋P2×t2＋P3×t3=173.289×15＋185.661×6＋26.62×3=3793.161kW·h 一年中除去18天的小修时间，所节能为：

W总=（365-18）×W1=347×3793.161=1316226.867kW·h（单台机组）。

按照每度电0.28元（上网电价）计算，节约为：1316226.867kW·h×0.28=368543.53（元）

节能效果 全年变频器节能效率为：1316226.867kW·h，变频节约人民币为：368543.53元，节能效果显著。

结论

通过凝结水泵的变频改造后对控制逻辑进行了修改优化，解决了除氧器水位控制、凝结水泵变频系统的全程自动控制要求，凝结水泵可以随机组负荷的变化而调节输出转速，避免了机组凝泵由于工频运行出口母管压力大，二调门调整节流造成的损失。同时节约大量电能，节能效果显著为进一步减少发电成本，提高竞价上网的竞争能力。

参考文献：

[1] 陈来九．热工过程自动调节原理和应用FM．北京：水力电力出版社，1982。

[2] 周泽魁. 控制仪表与计算机控制装置. 北京：化学工业出版社，2005.

[2] 王鸿懿. 热工控制系统及设备. 长沙：中国电力出版社，2009. 单位：甘肃大唐国际连城发电有限责任公司