CN112114597A

CN112114597A - 一种基于dcs的调相机外部冷却水温度自适应控制方法

Info

Publication number: CN112114597A
Application number: CN202010991183.3A
Authority: CN
Inventors: 张卫庆
Original assignee: Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Fangtian Power Technology Co Ltd
Priority date: 2020-09-20
Filing date: 2020-09-20
Publication date: 2020-12-22

Abstract

本发明公开了一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，可在各类分散控制系统DCS中直接通过组态方式实现，运用了自适应最优控制技术对调相机外部冷却水温度控制策略进行优化。经过实践验证，本发明控制方法能够显著的降低调相机外冷水的波动范围，有效抑制冷却风机同时启动产生的偶发性干扰，提高外冷水温度的控制精度，并相应镇定调相机定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油系统等机构的扰动，减缓了外冷水管路系统上温度调阀的动作频率，延长温度调阀的使用寿命。

Description

一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法

技术领域

本发明属于热工自动控制技术领域，具体为一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法。

背景技术

近年来，特高压输电系统引起了电网特性的变化。由于常规电力和电子设备响应速度慢，在故障期间无法快速为系统提供足够的无功支持，导致系统电压稳定度降低，调相机固有的无功输出特性恰好可以弥补这个缺点。因此，调相机在“大电网”时代重获启用。调相机系统的常规控制策略需要专业的运行维护队伍和更多的人力资源，而电网对旋转设备和热力系统的技术储备相对不足。为了解决上述矛盾，需要实现少人值守功能，提高调相机主辅机设备控制策略的自动化水平，在保证系统正常运行的前提下，保持系统在最优区间运行。

调相机加装工程依托于换流站或变电站，一般采用自来水冷却。调相机外冷水采用机械通风冷却塔，蒸发面积较小，自然蒸发冷却模式需要搭配强制相变吸热（通过冷却风机联动实现）才能满足全工况冷却要求。强制相变吸热模式通过联锁启动冷却风机，增加液态水相变成气态水来促进吸热，从而快速降低外冷水温度，短时提高外冷水冷却能力,进而满足调相机热交换要求。

但是，冷却风机的频繁启动是一种偶发性的随机内部扰动，该扰动会造成外冷水温度的大幅波动，进而造成定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油温度的波动。尤其是夏季高温天气下，该扰动会造成温度调节阀开度指令的的持续大幅振荡。上述振荡从自动品质来说是不合格的，并且对于调相机定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油系统也存在不利影响。

内部冷却水、定子铁心冷却风通过与外部冷却水换热来维持其冷却能力。控制逻辑为：当调相机外冷水供水温度达到35℃时，冷却风机延时十秒变频启动，启动频率迅速拉升至30Hz，通过水汽相变模式大量吸热，外冷水温度迅速下降。当水温降到30℃时，冷却风机变频指令归零，风机延时十秒停止，水汽相变吸热模式切换为对流换热方式。当调相机在夏季高温天气运行时，外冷水温度大概率会进入30~35℃区间，常规控制方式将产生大频次的风机启停内部扰动，不利于相关设备的稳定运行。并且，常规控制方式下所有风机同时启动、同时停止的运行模式，不利于风机的轮询备用管理，对运行期间的正常维护也造成诸多不便。

发明内容

本发明的技术目的是优化调相机外部冷却水温度控制策略，提供一种线性度较好的控制方法，全面提高调相机定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油系统的温度控制精度，进一步提升调相机长期运行的本质安全属性。

为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为：

一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，用于DCS对调相机外部冷却设备的运行控制中，所述外部冷却设备设有集水池和分布在集水池上方的多台冷却风机，所述冷却风机为变频风机，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

步骤S1：当调相机进水温度值大于 DCS 设定的风机启动温度时，延时启动一台冷却风机；

步骤S2：当调相机进水温度值大于 DCS 设定的目标温度值，并且已启动的上一台风机以>48Hz的高频率运行时，延时启动下一台冷却风机，如此循环操作，直到调相机进水温度值稳定在目标范围内或冷却风机全部启动为止；

步骤S3：风机运行时，若调相机进水温度值小于 DCS 设定的目标温度值且已启动的冷却风机均以<32Hz的低频率运行，则延时停止一台冷却风机，如此循环操作，直到仅剩余一台冷却风机在运行为止；

步骤S4：当仅剩余一台冷却风机运行时，若调相机进水温度小于 DCS 设定的停止风机温度值，则延时停止最后一台冷却风机；

所述步骤S1到步骤S4的过程中：

各冷却风机的启停遵循轮循启停机制，即先启先停，先停先启，若待启动的冷却风机异常，则按照规则直接启动下一台冷却风机；

各延时阶段，若启停风机的条件发生变化，则刷新计时，自启停风机条件满足时刻起，重新计算延时时间。

在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：

进一步的，在开始阶段，若所有冷却风机均为首次启动，则按照预设的风机编号顺序依次启动冷却风机。

进一步的，当DCS 收到运行冷却风机的有效故障信号后，向该冷却风机的驱动电路发送停止命令，并向运维中心发送通知，提示运维人员及时解决问题；故障风机的故障消除后，若启动条件仍满足，DCS向该冷却风机的驱动电路发送启动命令。

进一步的，针对每台冷却风机配置一套油温、油位、轴承振动传感器，当所述油温、油位或轴承振动传感器的检测值超过报警值时，产生告警。

作为优选，所述步骤S1到步骤S4的过程中，启动冷却风机的延时设为60s，停止风机的延时设为120s。

作为优选，所述冷却风机的初始启动频率设为30Hz。

有益效果：

本发明基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法可在各类分散控制系统DCS中直接通过组态方式实现，经过实践验证，本发明控制方法能够显著的降低调相机外冷水的波动范围，有效抑制冷却风机同时启动产生的偶发性干扰，提高外冷水温度的控制精度，并相应镇定调相机定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油系统等机构的扰动，减缓了外冷水管路系统上温度调阀的动作频率，延长温度调阀的使用寿命。

附图说明

图1为本发明具体实施例的流程图。

具体实施方式

为阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的介绍。

本发明方法用于DCS对调相机外部冷却设备的运行控制中，以冷却塔为例，所述冷却塔设有一集水池和分布在集水池上方的多个冷却风机，所述集水池用于汇集从调相机排出的高温水，上方的冷却风机通过抽吸气体的方式向塔外排热，加速池内水体的降温。

本实施例以集水池上均匀布置5台设有变频器的冷却风机（即变频风机）为例进行具体说明。

如图1所示，一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，包括以下步骤：

步骤S1、开始阶段

当调相机进水温度值大于 DCS 设定的风机启动温度时，DCS控制一台冷却风机延时60s（可调）启动，冷却风机的初始启动频率为30Hz；

步骤S2、运行阶段-启动

设下一台风机的启动条件为：调相机进水温度值大于 DCS 设定的目标温度值，并且已启动的上一台风机以>48Hz的高频率运行；

此时，DCS可控制下一台冷却风机（当前运行周期内累计运行时间最短的风机）延时时60s（可调）启动，并且持续监测调相机器进水温度，当再次满足所述启动条件时，循环操作继续启动风机，直到调相机进水温度值稳定在目标范围内或5台冷却风机全部启动为止；

步骤S3、运行阶段-停机

设风机的停止条件为：调相机进水温度值小于 DCS 设定的目标温度值，且已启动的冷却风机均以<32Hz的低频率运行；

此时，DCS可延时120s（可调）停止一台冷却风机（当前运行周期内累计运行时间最长的风机），并且持续监测调相机器进水温度，当再次满足所述停止条件时，循环操作按照启动顺序依次控制风机停止，直到仅剩余一台冷却风机在运行为止；

步骤S4、停止阶段

当仅剩余一台冷却风机运行时，若DSC监测到调相机进水温度小于其设定的停止风机温度值时，则延时120s（可调）停止最后一台冷却风机。

上述过程中：

各冷却风机的启停遵循轮循启停机制，即先启先停，先停先启，下一次启动时按照上一次停止的顺序依次启动风机。假设所有风机轮番启动后再依次停止视为一个周期，在第一个运行周期的开始阶段，所有冷却风机均为首次启动，则按照预设的风机编号顺序依次启动冷却风机。若待启动的某台冷却风机异常，则按照轮循启停机制或编号规则直接启动下一台冷却风机。并且，当DCS 收到运行冷却风机的故障信号，例如变频器故障，且判定该故障信号有效时，向该冷却风机的驱动电路发送停止命令，并向运维中心发送通知，提示运维人员及时解决问题；故障风机的故障消除后，若启动条件仍满足，DCS向该冷却风机的驱动电路发送启动命令。同时，启停风机的各延时阶段，若启停风机的条件发生变化，即条件发生不满足的情况，则刷新计时，自启停风机条件满足时刻起，重新计算延时时间。

上述过程中，所述调相机的进水温度可利用传感器检测，将其反馈给DCS的控制器。同时针对每台冷却风机配置一套油温、油位、轴承振动传感器，当所述油温、油位或轴承振动传感器的检测值超过报警值时，通过警报设备产生告警。

试验：本实施例控制方法已在某换流站配套建设的300MVar调相机组上成功应用。在采用本发明之前，该机组在大部分的运行时间里外部冷却水温度均在(-3~3)℃之间波动，且无法镇定收敛。而采用本发明控制方法后，外冷水温度的波动能控制在(-1~1)℃的安全区间，有效抑制了冷却风机同时启动产生的偶发性干扰，提高了外冷水温度的控制精度，并相应镇定定子线圈、转子线圈、定子铁心、润滑油系统的扰动，减缓了温度调阀的动作频率，延长了温度调阀的使用寿命。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims

1.一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，用于DCS对调相机外部冷却设备的运行控制中，所述外部冷却设备设有集水池和分布在集水池上方的多台冷却风机，所述冷却风机为变频风机，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：

所述步骤S1到步骤S4的过程中：

2.根据权利要求1所述的一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，其特征在于，在开始阶段，若所有冷却风机均为首次启动，则按照预设的风机编号顺序依次启动冷却风机。

3.根据权利要求1所述的一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，其特征在于：

当DCS 收到运行冷却风机的有效故障信号后，向该冷却风机的驱动电路发送停止命令，并向运维中心发送通知，提示运维人员及时解决问题；故障风机的故障消除后，若启动条件仍满足，DCS向该冷却风机的驱动电路发送启动命令。

4.根据权利要求1所述的一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，其特征在于：

针对每台冷却风机配置一套油温、油位、轴承振动传感器，当所述油温、油位或轴承振动传感器的检测值超过报警值时，产生告警。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，其特征在于：

所述步骤S1到步骤S4的过程中，启动冷却风机的延时设为60s，停止风机的延时设为120s。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的一种基于DCS的调相机外部冷却水温度自适应控制方法，其特征在于：

冷却风机的初始启动频率为30Hz。