CN203404771U - 一种凝结水系统的变频器与调门控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种凝结水系统的变频器与调门控制系统，包括凝结器，及凝结器输出管线上设置的变频控制的凝泵，变频控制的凝泵通过轴封加热器分别连通再循环管线、轴封减温水管线和除氧器上水管线；所述再循环管线上通过再循环调门与凝结器相连通；所述轴封减温水管线通过轴封减温水调门连通；所述除氧器上水管线通过除氧器上水调门和低压加热器与除氧器相连通。该系统适应性强，能够实现系统的全程控制，减小操作量；采取不同的控制方式，减弱了凝泵变频和调节阀的耦合度，降低了系统控制难度，并提高了控制指标；降低了误操作几率。

Description

一种凝结水系统的变频器与调门控制系统

技术领域

本实用新型涉及火力发电厂中除氧器水位控制系统，特别是一种凝结水系统的变频器与调门控制系统。

背景技术

除氧器水位控制是火力发电厂中的重要控制回路，担负着锅炉给水安全、除氧器除氧效率以及低旁减温水、低压缸喷水、给水泵密封水、辅机轴承冷却、冷油器等子系统安全运行的任务。在现代发电厂越来越追求高效、节能、高可靠性的大环境下，凝结水系统多采用除氧器上水调节阀的系统配置。系统需求既要保证除氧器水位安全调节，又要满足凝结水压力安全。

目前热力发电厂中常用的控制方案有4种：方案一是除氧器上水调节阀控制除氧器水位，凝结水泵变频调节凝结水母管压力，凝结水压力设定值与负荷指令以一函数关系对应以减少变负荷时运行人员操作量。方案二是除氧器上水调节阀控制凝结水母管压力，凝结水泵以单/三冲量方式调节除氧器水位。方案三是除氧器上水调节阀开环控制，凝结水泵控制除氧器水位。方案四是除氧器上水调节阀、凝结水泵均控制除氧器水位。

目前设计中存在的弊病：

方案一中，由于凝结水压力与调阀开度变化有较大关系，而在实际水位控制回路中多设计为三冲量调节方式并有前馈回路，在凝结水流量发生扰动的情况下，调阀开度将会有一定的快速变化，导致凝结水压力波动，凝泵变频动作，最终又会影响压力的稳定，造成了控制回路中的一个强耦合效应，控制超调量、稳定时间、衰减率等控制指标不高。在剧烈工况下，此耦合效应更会加剧，甚至影响凝结水系统及其用户安全，在设计有凝结水调功回路的机组尤其不适用。另外，由于调节阀的流量特性线性度差，阀门本身死区也较大，导致对负荷变化的适应能力也较差，而且在控制效果较好的区间内阀门开度小，系统节流损失大，经济性差，凝泵变频的优势将不能完全体现出来。

方案二中，调阀能够快速的对压力做出响应，在满足压力安全的前提下凝结水流量由凝泵变频控制，相比较方案一有较好的经济性。但在低负荷下，凝结水流量低，凝结水泵转速不高，导致凝结水泵工作点低，出口压头偏低，为了维持凝结水压力，调阀也会关到一个比较小的位置，若发生凝结水压力扰动，调阀进一步关闭，将会影响凝泵工作点，影响除氧器水位安全，甚至发生断水事故。其次，若发生凝结水流量扰动，凝泵变频也会降低转速，导致压力失控。其三，若凝泵在循环调节门打开，为了保证凝结水压力，除氧器上水调节将关小，相对于凝泵变频调节水位，其耦合严重，威胁水位调节安全。综上所述，方案二虽经济性好，但安全性差。

方案三中，除氧器上水调阀开环控制，是建立在系统长期运行后得出的经验之上的，即在某一负荷段某一开度下凝结水压力是可预料的，可以在长期的运行中总结经验，经过计算得出一条比较经济的开度曲线。但在此方案中，调节手段只有凝泵变频一种方式，对于现代电厂的大容量、系统庞大、扰动较多、控制指标要求高、自动化水平高的特点，显然已经不能满足要求。一旦系统特性发生变化，经验得出的曲线和控制效果将不但不是最优，甚至是不安全的。

方案四中，相对于方案一，对于同一控制对象采用两种控制手段，而且这两种控制手段的线性度差别很大，相互耦合，必然增加控制难度。虽然在工程实践中有应用的例子，在长期运行经验的指导下也能取得一定的控制效果。考虑到任一执行机构突发故障，将会导致被控对象特性发生很大变化，影响系统安全。系统改造或特性变化后需观察控制效果，同样也不符合现代电厂的自动化趋势。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种凝结水系统的变频器与调门控制系统，系统适应性强，可以实现凝结水系统的全程控制，减小运行人员操作量；不同负荷段采用不同的控制方式，减弱了凝泵变频和调节阀的耦合度，降低了系统控制难度，并提高了控制指标；降低了误操作几率。能最大功效的发挥凝泵变频经济优势。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种凝结水系统的变频器与调门控制系统，包括凝结器，及凝结器输出管线上设置的变频控制的凝泵，变频控制的凝泵通过轴封加热器分别连通再循环管线、轴封减温水管线和除氧器上水管线；所述再循环管线上通过再循环调门与凝结器相连通；所述轴封减温水管线通过轴封减温水调门连通；所述除氧器上水管线通过除氧器上水调门和低压加热器与除氧器相连通。

进一步地，所述凝泵为两个并联连接的变频器控制的凝结水泵。

相对于现有技术，本实用新型优化后控制策略的优势：

由于采取了变频和调门联合控制，凝结水泵出口压力有保证，就从根本上解决了低负荷下凝结水压力不足的问题；除氧器水位被控对象是一个大惯性、大延迟的对象，由于采取了除氧器上水调门调阀控制水位，其快速性优势也能较好发挥，在低负荷下，凝结水流量本身较低，调阀开度较大，管道阻力损失小，因此经济性和安全性具佳。高负荷（大于30%）工况自动切换为凝泵变频控制水位，调阀控制压力模式。充分发挥变频器节能降耗功效，同时调门同样监视凝结水压力，保证减温水安全。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是控制方式选择原理图。

图中：1、凝结器；2、凝泵A；3、凝泵B；4、轴封加热器；5、再循环调门；6、轴封减温水调门；7、除氧器上水调门；8、低压加热器；9、除氧器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

本系统设备构成：包括凝结器1，及凝结器1输出管线上设置的变频控制的两个并联连接的凝泵（凝泵A2和凝泵B3），变频控制的凝泵通过轴封加热器4分别连通再循环管线、轴封减温水管线和除氧器上水管线；再循环管线上通过再循环调门5与凝结器1相连通；轴封减温水管线通过轴封减温水调门（图中C—3型号）6连通；除氧器上水管线通过除氧器上水调门7和低压加热器8与除氧器9相连通。

凝结水泵变频器，除氧器上水调节门设备对于凝泵出口压力和除氧器水位而言，构成了双输入双输出的控制对象。有必要设计凝泵变频器调节和除氧器上水门调节，并且整合该方案，使该方案既要充分保护凝泵安全运行；发挥凝结水变频器的节能降耗优势；并且还能精度控制除氧器水位安全。

增加凝泵出口变频器，采用变频泵+除氧器上水调节阀的系统配置如图1所示。

在低负荷下优先保证凝结水压力安全，使用凝泵变频控制凝结水压力，保证凝泵出口压头，使用除氧器上水调阀控制除氧器水位。高负荷（大于30%）工况优先考虑经济性问题，自动切换为凝泵变频控制水位，调阀控制压力模式。两种控制模式的切换保证自动性、无扰性。设计的系统既能保证除氧器水位安全调节，又体现凝泵变频器的高效性，在满足凝结水压力安全的前提下，尽可能降低凝结水泵功耗与管道节流损失，达到节能的目的。

本方案采用的控制功能均在专用的电路模块中实现，控制参数能够进行修改、输入输出与就地设备相连接。

下面通过图2说明本系统控制原理。

负荷（主汽流量）小于30%Pe时，设计凝泵变频单回路控制凝结水压力，调节阀三冲量串级控制除氧器水位。若发生剧烈的凝结水流量扰动，三冲量的副回路将在水位发生变化之前提前使阀门动作，克服凝结水流量扰动。对凝结水压力的影响通过变频来调节，由于在低负荷下变频裕量较大，调节性能能够得到保证；发生凝结水压力剧烈扰动时，凝泵变频调速的快速性特性能够很好发挥，若扰动为负向，变频快速加载，凝结水流量增加，调节阀副回路也快速动作解决扰动；若发生阀门卡涩事故，凝泵也能够保证凝结水压力稳定，因此可以保证系统正常运行；若发生凝泵跳闸事故，连启备用泵后切变频器加载至工频方式，且切至手动方式，同样也能保证凝结水系统工况稳定和除氧器水位安全。因此该设计有利于低负荷下凝结水系统压力安全，同时保证了上水调门在低开度时的流量线性控制，具有较强的安全性。

负荷（主汽流量）大于30%Pe时，转换至凝泵变频控制除氧器水位，调节阀控制凝结水压力模式。在高负荷段，凝结水再循环门已关闭，凝结水流量仅与除氧器上水调门和凝泵变频有关，由于凝结水压力较高，系统安全已有保障，除氧器上水调节阀基本处于全开位置，系统节流损失小，此时该方案设计的凝泵变频只需调节除氧器水位需求，将极大的发挥凝泵变频的经济性优势。

该设计方案考虑了在事故或大工况环境下的凝泵变频控制。若系统发生较大工况时，机组负荷快速大幅降低，给水流量需求快减，凝结水压力变化巨大，系统特性变化较大，而凝泵变频调节特性难以满足系统安全性和快速响应指标。具体反映在发生FCB、甩负荷工况时，大量高温蒸汽直接进入凝汽器，这时控制方案必须保证足够的凝结水压力，而保证使用凝结水降温的系统安全，例如低压旁路、低压缸排气减温、疏水扩容器减温、轴封减温等系统安全。该方案设计了在这种工况下将凝泵变频加载至工频，保证凝结水压力安全。同时，转为除氧器上水阀控制水位，保证除氧器水位调节的快速性。

综上所述，设计的系统和方案控制模式多样，系统适应性强，可以实现机组启动、空负荷、带负荷、满负荷阶段的全程控制，减小运行人员操作量，实现了凝结水系统的全程控制；不同负荷段采用不同的控制方式，减弱了凝泵变频和调节阀的耦合度，理论上降低了系统控制难度，并提高了控制指标；对事故工况（RB、甩负荷、FCB等）做出了专门的优化，减少了事故处理中的关注点，降低了误操作几率。因此，针对不同工况的侧重点采用不同的控制方案，整合了变频器和调门控制。着重解决除氧器水位调节，凝泵出口压力调节，同时还保证了调用凝结水减温水的压头安全，既能保证系统的安全性，又能最大功效的发挥凝泵变频经济优势。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式仅限于此，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (2)

1.一种凝结水系统的变频器与调门控制系统，其特征在于，包括凝结器，及凝结器输出管线上设置的变频控制的凝泵，变频控制的凝泵通过轴封加热器分别连通再循环管线、轴封减温水管线和除氧器上水管线；所述再循环管线上通过再循环调门与凝结器相连通；所述轴封减温水管线通过轴封减温水调门连通；所述除氧器上水管线通过除氧器上水调门和低压加热器与除氧器相连通。

2.根据权利要求1所述的凝结水系统的变频器与调门控制系统，其特征在于，所述凝泵为两个并联连接的变频器控制的凝结水泵。

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