CN103362792A - 凝结水泵变频控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种凝结水泵变频控制方法及装置，应用于凝结水泵变频控制系统，系统包括凝泵变频器、电动机、凝结水泵和除氧器，方法包括：采集除氧器的除氧器水位信号，PID控制器根据除氧器水位信号输出变频器指令，并将变频器指令输出至凝泵变频器；凝泵变频器根据变频器指令输出相应的频率，并将频率输出至电动机，电动机依据频率转动以控制凝结水泵将凝结水送入除氧器。传统的凝结水泵变频调节是根据除氧器水位三冲量来进行调节，本发明提供的方法将三冲量调节改为单冲量调节，即只采集除氧器水位信号，PID控制器根据除氧器水位信号输出变频器指令，这样可以减少给水流量和凝结水流量增加的调节扰动，降低凝结水泵的能耗，降低厂用电率。

Description

凝结水泵变频控制方法及装置

技术领域

本申请涉及凝结水泵变频控制技术领域，特别是涉及一种凝汽发电机组凝结水泵变频控制方法及装置。

背景技术

凝结水泵是凝结水系统的重要动力设备，其作用在于把蒸汽器中的凝结水送入除氧器内。凝结水泵可变频运行，通过变频调节凝结水泵的转速来调节除氧器上水量，传统的凝结水泵变频调节是根据除氧器水位三冲量来进行调节。

除氧器水位三冲量即除氧器水位、给水流量、凝结水流量。使用除氧器水位三冲量进行调节时，给水流量正常运行时波动较大，三冲量可能会把扰动引入主调，使得凝结水泵的能耗增加，增加厂用电率。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种凝汽发电机组凝结水泵变频控制方法及系统，以降低凝结水泵的能耗，进而降低厂用电率。

技术方案如下：

一种凝结水泵变频控制方法，应用于凝结水泵变频控制系统，所述系统包括凝泵变频器、电动机、凝结水泵和除氧器，包括：

采集所述除氧器的除氧器水位信号，所述PID控制器根据所述除氧器水位信号输出变频器指令，并将所述变频器指令输出至所述凝泵变频器；

所述凝泵变频器根据所述变频器指令输出相应的频率，并将所述频率输出至所述电动机，所述电动机依据所述频率转动以控制所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器。

优选的，在上述的凝结水泵变频控制方法中，所述PID控制器根据除氧器水位信号以及所述凝泵频率输出变频器指令，包括：

将采集到的所述除氧器水位信号与预先设定的水位设定值进行比较，得到水位输入值，所述水位输出值经过所述PID控制器的比例计算、积分计算以及微分计算得到变频器指令。

优选的，在上述的凝结水泵变频控制方法中，还包括：

获取所述凝结水泵的凝泵频率，将所述凝泵频率输入所述PID控制器，所述PID控制器根据所述除氧器水位信号以及所述凝泵频率输出变频器指令。

优选的，在上述的凝结水泵变频控制方法中，所述除氧器包含有除氧器水位调门，以及除氧器水位调门旁路电动门；

当所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器时，所述除氧器水位调门以及除氧器水位调门旁路电动门均处于开启状态。

优选的，在上述的凝结水泵变频控制方法中，包括：

将所述PID控制器的死区设置为零，和/或，所述PID控制器的比例系数与积分系数比设置为1:0.85。

本发明实施例还提供一种凝结水泵变频控制装置，应用于凝结水泵变频控制系统，所述系统包括凝泵变频器、电动机、凝结水泵和除氧器，装置包括：

变频器指令确定单元，用于采集所述除氧器的除氧器水位信号，所述PID控制器根据所述除氧器水位信号输出变频器指令，并将所述变频器指令输出至所述凝泵变频器；

频率确定单元，用于所述凝泵变频器根据所述变频器指令输出相应的频率，并将所述频率输出至所述电动机，所述电动机依据所述频率转动以控制所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器。

优选的，在上述的凝结水泵变频控制装置中，所述变频器指令确定单元，包括：

变频器指令计算模块，用于将采集到的所述除氧器水位信号，与预先设定的水位设定值进行比较，得到水位输入值，所述水位输出值经过所述PID控制器的比例计算、积分计算以及微分计算得到变频器指令。

优选的，在上述的凝结水泵变频控制装置中，还包括：

凝泵频率获取单元，用于获取所述凝结水泵的凝泵频率，所述PID控制器根据所述除氧器水位信号以及所述凝泵频率输出变频器指令。

优选的，在上述的凝结水泵变频控制装置中，所述除氧器包含有除氧器水位调门，以及除氧器水位调门旁路电动门；

当所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器时，所述除氧器水位调门以及除氧器水位调门旁路电动门均处于开启状态。

优选的，在上述的凝结水泵变频控制装置中，包括：

将所述PID控制器的死区设置为零，和/或，所述PID控制器的比例系数与积分系数比设置为1:0.85。

传统的凝结水泵变频调节是根据除氧器水位三冲量来进行调节，本发明提供的实施例将三冲量调节方法改为单冲量调节方法，即只采集除氧器水位信号，PID控制器根据除氧器水位信号输出变频器指令。在除氧器水位调节过程中，给水流量和凝结水流量会增加调节扰动，使得凝结水泵的能耗增加，增加厂用电率，将原来三冲量调节改为单冲量调节，可以减少给水流量和凝结水流量增加的调节扰动，降低凝结水泵的能耗，进而降低厂用电率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的凝结水泵变频控制方法的一种流程示意图；

图2为本发明实施例提供的凝结水泵变频控制方法的另一流程示意图；

图3为本申请实施例提供的示出了PID控制器和凝泵变频器中的输入输出信号；

图4为本发明实施例提供的凝结水泵变频控制装置一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供的凝结水泵变频控制方法的一种流程示意图，应用于凝结水泵变频控制系统，系统包括凝泵变频器、电动机、凝结水泵和除氧器，包括：

步骤110：采集除氧器的除氧器水位信号，PID控制器根据除氧器水位信号输出变频器指令，并将变频器指令输出至凝泵变频器。

步骤120：凝泵变频器根据变频器指令输出相应的频率，并将频率输出至电动机，电动机依据频率转动以控制凝结水泵将凝结水送入除氧器。

传统的凝结水泵变频调节是根据除氧器水位三冲量来进行调节，本发明提供的实施例将三冲量调节方法改为单冲量调节方法，即只采集除氧器水位信号，PID控制器根据除氧器水位信号输出变频器指令。在除氧器水位调节过程中，给水流量和凝结水流量会增加调节扰动，使得凝结水泵的能耗增加，增加厂用电率，将原来三冲量调节改为单冲量调节，可以减少给水流量和凝结水流量增加的调节扰动，降低凝结水泵的能耗，进而降低厂用电率。

参见图2，本发明实施例提供凝结水泵变频控制方法的一种流程示意图，包括：

步骤210：采集除氧器的除氧器水位信号，将采集到的除氧器水位信号与预先设定的水位设定值进行比较，得到水位输入值，水位输出值经过PID控制器的比例计算、积分计算以及微分计算得到变频器指令，并将变频器指令输出至凝泵变频器。

参见图3，示出了PID控制器和凝泵变频器中的输入输出信号。凝泵变频器为被控对象，y(t)是采集的除氧器水位信号；r(t)是预先设定的水位设定值；e(t)是预先设定的水位设定值与除氧器水位信号构成的控制偏差值，也即上述的水位输入值，e(t)=r(t)-y(t)；u(t)给变频器指令。

e(t)作为PID控制器的输入，u(t)作为PID控制器的输出和凝泵变频器的输入。水位输出值经过PID控制器的比例计算、积分计算以及微分计算得到变频器指令，也即，根据下面的公式得到变频器指令u(t)。

$u\left(t\right)=K_p[e\left(t\right)+\frac{1}{T_i}{\∫}_0^{t}e\left(t\right)\mathrm{dt}+T_d\frac{\mathrm{de}\left(t\right)}{\mathrm{dt}}]$

其中：

K_p为PID控制器的比例系数；

T_i为PID控制器的积分时间，也称积分系数；

T_d为PID控制器的微分时间，也称微分系数。

获得了理想的自动调节品质，可以对PID参数进行优化，如可以将PID控制器的比例系数与积分系数比设置为1:0.85或者1:0.85左右，经过实验证明，将PID控制器的比例系数与积分系数比设置为1:0.85或者1:0.85左右时，最终凝结水泵输出的频率在工况不变时为一条直线。另外，还可以将PID控制器的死区设置为零，和/或，除氧器水位取消滤波阻尼环节。由于原有技术为了保证调节稳定，会将除氧器水位信号进行滤波处理，但是这样会增大数据传输的迟缓性，本发明实施例除氧器水位取消滤波阻尼环节，能够提高数据传输的速率。

在发明其他实施例中，还可以获取凝结水泵的凝泵频率，将凝泵频率输入PID控制器，PID控制器根据除氧器水位信号以及凝泵频率输出变频器指令。

步骤220：凝泵变频器根据变频器指令输出相应的频率，并将频率输出至电动机，电动机依据频率转动以控制凝结水泵将凝结水送入除氧器。

传统的凝结水泵变频调节是根据除氧器水位三冲量来进行调节，本发明提供的实施例将三冲量调节方法改为单冲量调节方法，即只采集除氧器水位信号，PID控制器根据除氧器水位信号输出变频器指令。在除氧器水位调节过程中，给水流量和凝结水流量会增加调节扰动，使得凝结水泵的能耗增加，增加厂用电率，将原来三冲量调节改为单冲量调节，可以减少给水流量和凝结水流量增加的调节扰动，降低凝结水泵的能耗，进而降低厂用电率。

在本发明其他实施例中，除氧器包含有除氧器水位调门以及除氧器水位调门旁路电动门；

当凝结水泵将凝结水送入除氧器时，除氧器水位调门，以及除氧器水位调门旁路电动门均处于开启状态。

通常除氧器水位调门和除氧器水位调门旁路电动门是相互切换使用，即两个门在运行中只保持一个全开，本发明实施例将两个门全部打至全开位，阀门全开会减少节流损失，降低能耗，进而降低厂用电率。

参见图4、本发明实施例提供的凝结水泵变频控制装置一种结构示意图，应用于凝结水泵变频控制系统，系统包括凝泵变频器、电动机、凝结水泵和除氧器，装置包括：

变频器指令确定单元U110，用于采集除氧器的除氧器水位信号，PID控制器根据除氧器水位信号输出变频器指令，并将变频器指令输出至凝泵变频器；

频率确定单元U120，用于凝泵变频器根据变频器指令输出相应的频率，并将频率输出至电动机，电动机依据频率转动以控制凝结水泵将凝结水送入除氧器。

传统的凝结水泵变频调节是根据除氧器水位三冲量来进行调节，本发明提供的实施例将三冲量调节方法改为单冲量调节方法，即变频器指令确定单元U110只采集除氧器水位信号，PID控制器根据除氧器水位信号输出变频器指令。在除氧器水位调节过程中，给水流量和凝结水流量会增加调节扰动，使得凝结水泵的能耗增加，增加厂用电率，将原来三冲量调节改为单冲量调节，可以减少给水流量和凝结水流量增加的调节扰动，降低凝结水泵的能耗，进而降低厂用电率。

进一步的，上述变频器指令确定单元，包括：

变频器指令计算模块，用于将采集到的除氧器水位信号，与预先设定的水位设定值进行比较，得到水位输入值，水位输出值经过PID控制器的比例计算、积分计算以及微分计算得到变频器指令。

进一步的，凝结水泵变频控制装置还包括：

凝泵频率获取单元，用于获取凝结水泵的凝泵频率，PID控制器根据除氧器水位信号以及凝泵频率输出变频器指令。

进一步的，除氧器包含有除氧器水位调门、除氧器水位调门后手动隔离门、除氧器水位调门前手动隔离门以及除氧器水位调门旁路电动门；

当凝结水泵将凝结水送入除氧器时，除氧器水位调门、除氧器水位调门后手动隔离门、除氧器水位调门前手动隔离门以及除氧器水位调门旁路电动门均处于开启状态。

进一步的，可以将上述PID控制器的死区设置为零、和/或，PID控制器的比例系数与积分系数比设置为1:0.85。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例方法中的全部或部分处理是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种凝结水泵变频控制方法，应用于凝结水泵变频控制系统，所述系统包括凝泵变频器、电动机、凝结水泵和除氧器，其特征在于，包括：

采集所述除氧器的除氧器水位信号，所述PID控制器根据所述除氧器水位信号输出变频器指令，并将所述变频器指令输出至所述凝泵变频器；

所述凝泵变频器根据所述变频器指令输出相应的频率，并将所述频率输出至所述电动机，所述电动机依据所述频率转动以控制所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PID控制器根据除氧器水位信号以及所述凝泵频率输出变频器指令，包括：

将采集到的所述除氧器水位信号与预先设定的水位设定值进行比较，得到水位输入值，所述水位输出值经过所述PID控制器的比例计算、积分计算以及微分计算得到变频器指令。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所述凝结水泵的凝泵频率，将所述凝泵频率输入所述PID控制器，所述PID控制器根据所述除氧器水位信号以及所述凝泵频率输出变频器指令。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述除氧器包含有除氧器水位调门，以及除氧器水位调门旁路电动门；

当所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器时，所述除氧器水位调门以及除氧器水位调门旁路电动门均处于开启状态。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，包括：

将所述PID控制器的死区设置为零，和/或，所述PID控制器的比例系数与积分系数比设置为1:0.85。

6.一种凝结水泵变频控制装置，应用于凝结水泵变频控制系统，所述系统包括凝泵变频器、电动机、凝结水泵和除氧器，其特征在于，装置包括：

变频器指令确定单元，用于采集所述除氧器的除氧器水位信号，所述PID控制器根据所述除氧器水位信号输出变频器指令，并将所述变频器指令输出至所述凝泵变频器；

频率确定单元，用于所述凝泵变频器根据所述变频器指令输出相应的频率，并将所述频率输出至所述电动机，所述电动机依据所述频率转动以控制所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器。

7.根据权利要求6所述的凝结水泵变频控制装置，其特征在于，所述变频器指令确定单元，包括：

变频器指令计算模块，用于将采集到的所述除氧器水位信号，与预先设定的水位设定值进行比较，得到水位输入值，所述水位输出值经过所述PID控制器的比例计算、积分计算以及微分计算得到变频器指令。

8.根据权利要求6所述的凝结水泵变频控制装置，其特征在于，还包括：

凝泵频率获取单元，用于获取所述凝结水泵的凝泵频率，所述PID控制器根据所述除氧器水位信号以及所述凝泵频率输出变频器指令。

9.根据权利要求6所述的凝结水泵变频控制装置，其特征在于，所述除氧器包含有除氧器水位调门，以及除氧器水位调门旁路电动门；

当所述凝结水泵将凝结水送入所述除氧器时，所述除氧器水位调门以及除氧器水位调门旁路电动门均处于开启状态。

10.根据权利要求6-9任意一项所述的凝结水泵变频控制装置，其特征在于，包括：

将所述PID控制器的死区设置为零，和/或，所述PID控制器的比例系数与积分系数比设置为1:0.85。

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