CN205895562U - 冷却循环水泵的高效节能控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于水泥余热汽轮发电机冷却循环水泵的高效节能控制装置，该装置可以实现冷却循环水泵(10)始终在合理的高效点上自动运行。采用的方法是通过对汽轮机(1)上的凝汽器(2)的真空度P_真、凝汽器(2)上的冷却循环水的进水温度T_进、出水温度T_出等参数进行数据采集与运算，然后经微处理器(6)与事先设定的参数值进行比较，再通过变频器(7)对循环水泵(10)的转速进行控制，进而实现冷却循环水量的控制，使循环水泵(10)始终在最佳的工作点上运行，达到高效节能的目的。

Description

冷却循环水泵的高效节能控制装置

技术领域：本实用新型涉及冷却循环水泵的自动控制领域。

背景技术：

本实用新型要解决的问题，是在水泥余热发电系统中，用微处理器(或plc可编程控制器)进行自动控制，替代目前由人工对汽轮机冷却循环水泵的操作，使汽轮机冷却循环水泵的运行参数以及凝汽器的真空度，自动控制在最佳的工况点上，避免人工操作使循环水泵不合理运转而导致的能量浪费，避免因真空度不良对汽轮机带来的危害，从而实现了冷却循环水泵以及汽轮发电机的高效与稳定运行。

实用新型内容：

在利用水泥余热发电的汽轮机中，汽轮机末端的凝汽器的冷却水，是用若干个功率在几百个千瓦的循环水水泵带动的，其目的是将汽轮机末端的高温水蒸汽通过热交换器进行冷却后形成凝结水，从而在汽轮机末端产生真空，达到提高汽轮机效率的目的。研究表明，虽然加大冷却水量会带走更多的热量，增加汽轮机末端的真空度，但当冷却水量到达一定程度时再继续增加，对真空度的提高无实际意义。这是因为冷却水通过热交换器带走的热量，是跟冷却水量与冷却水进出口的温度差(出口温度高，进口温度低)二者的乘积成正比的。当冷却水量增加时，每个水体积单元经过凝汽器的时间便会减少(因为管道截面一定，水流量增加时导致流速增加)，每个水体积单元与高温水蒸气进行热交换的时间就会缩短，带走的热量便会减少，也即每个水体积单元的温升会降低，也即表现为冷却水在凝汽器进出口的温差减少。研究表明，当进出口温差小于6℃时，继续增加冷却水量对真空度的提高没有实际意义，反而会因循环水量加大导致循环水泵的功耗加大，造成能量的浪费。

同时，当真空度达到一定程度后，继续提高真空度对汽轮机的工作效率的提高也意义不大。并且，从另一个角度看，过大的真空度对凝汽器的使用寿命也会产生影响，因为这会带来凝汽器过真空产生漏气的危险。因此，实际中真空度有一个最佳值，冷却循环水量也存在一个最佳值。

然而，由于受环境温度、汽轮机荷载、凝汽器热交换性能、冷却塔性能等参 数变化的影响，即使循环水泵的流量保持不变，凝汽器的真空度也是变化的。换句话说，若要使真空度保持在最佳值，则循环水泵的水量应随着外界条件的变化而变化。

为了降低循环水泵的能耗，实际的发电厂中，有的单位是用增减水泵的开机台数对水量进行控制的，还有的单位是采用人工+变频器的方法，通过观察汽轮机的运行参数，人为对循环水泵进行变频控制，进而对水量进行调节的。

虽然对循环水泵的人工控制需要派人一天二十四小时值班，给实际执行带来麻烦，但几乎在所用的发电厂中都设有中控室，并且是一天二十四小时几个人同时值班，以观察汽轮机及全厂相关设备运行的各种参数。因此，中控室24小时值班这一模式为人工增减水泵运行的台数以及人工调节变频器的频率，进而控制循环水泵的流量提供了便利条件。

但是，如上所说，循环水量的最佳值受多种因素影响，是动态的变化的，因此人工控制不能保证水泵转速的适时性跟进，往往出现达不到甚至严重偏离水泵运行最佳值的情况。这是因为：1、影响水泵最佳转速的因素如环境温度、汽轮机荷载、凝汽器性能、冷却塔冷却效果等，其变化复杂频繁；2、与个人的技术水平以及责任心密切相关；3、与单位的管理能力有关。

所以，期望人工控制水泵，适时达到最佳状态的做法是难以实现的。

本实用新型发明了一种冷却循环水泵的高效节能控制装置，可以根治上述缺陷，使循环水泵的能耗始终处于最佳值。该装置主要由：微处理器、变频器、真空传感器、温度传感器、温差运算模块等组成。

附图说明：

图1是余热发电汽轮机凝汽器冷却循环水系统的工作原理图。

图中序号意义：1-汽轮机；2-凝汽器；3-真空传感器；4-出口温度传感器；5-温差运算模块；6-微处理器；7-变频器；8-冷却塔；9-水池；10-循环水泵；11-进口温度传感器。

具体实施方式

本实用新型实现的方法是这样的。

参见图1。首先在凝汽器(2)的冷却循环水的进、出口处，分别加装进口温度传感器(11)和出口温度传感器(4)，同时在凝汽器(2)上加装真空传感器(3) (注意：在现有的凝汽器中一般均设有上述的温度传感器和真空传感器，可直接利用)。

然后，分别将进口温度传感器(11)、出口温度传感器(4)通过数据线连接到温差运算模块(5)的两个输入端口上；从温差运算模块(5)的输出端口用数据线连接到电控柜内的微处理器(6)上；将真空传感器(3)通过数据线连接到微处理器(6)上。

再将微处理器(6)用数据线与变频器(7)的控制端口相连(变频器与微处理器一样，也装在控制柜内)，变频器(7)的动力输入端与电源相连，输出端与循环水泵(10)的电动机相连。

在微处理器(6)内事先设定T_温设的值(一般T_温设＝6℃)和P_真设的值(一般P_真设＝93kPa)。

设在凝汽器(2)的实际运行中，进口温度传感器(11)和出口温度传感器(4)的实际读数分别为T_进、T_出，而真空传感器(3)的实际读数设为P_真。

因温差运算模块(5)具有逻辑运算功能，可以对接收的温度值进行差值运算。故经温差运算模块(5)运算后得出的温差值为ΔT(即ΔT＝T_出-T_进)。

因微处理器经编程后具有逻辑运算功能，故微处理器(6)可以自动读取ΔT和P_真，然后将ΔT与T_温设、以及P_真与P_真设进行比较，将比较的结果输入到变频器(7)控制接口端，通过改变变频器(7)的输出频率，进而实现对循环水泵(10)的运行转速进行控制，使循环水泵(10)达到最佳运行状态的目的。其具体的工作过程如下：

(1)当ΔT＞ΔT_温设＝6℃时：

若P_真＜P_真设，则微处理器(6)会自动控制电控柜内的变频器(7)带动冷却循环水泵(10)增速运转，由于循环水泵(10)抽取的水，是从冷却塔(8)冷却后进入水池(9)的低温水，故循环水泵(10)增速后使进入到凝汽器(2)的低温水增加，从凝汽器(2)带出的热量(该热量也即汽轮机(1)末端蒸汽的热量)增大，冷却效果加强，故真空传感器(3)的真空度P_真加大，直至P_真＝P_真设为止，此时循环水泵(10)停止提速以恒速运转；反之，若外界条件变化导致P_真＞P_真设， 微处理器(6)会自动控制冷却循环水泵(10)减速运转，由于冷却水水量减少，冷却效果变弱，真空度P_真的值减少，直至P_真＝P_真设为止，此时水泵(10)停止减速而以恒速运转。

(2)当ΔT＜T_温设＝6℃时：

如上所述，当凝汽器(2)的进出口温差低于一定6℃时，增加冷却水的水量对冷却效果已没有实际意义，反而因加大水量导致循环水泵的能耗加大而得不偿失。

故此，本实用新型中的微处理器(6)会控制变频器(7)带动循环水泵(10)降速运转，直到ΔT＝T_温设＝6℃时为止，而不考虑P_真与P_真设间的关系。

需要说明的是，上述提到的微处理器(6)，其功能也可以用plc可编程控制器实现，因此本实用新型中的微处理器既可以是微处理器本身，也可以是plc可编程控制器。

Claims (3)

1.冷却循环水泵的高效节能控制装置，其特征在于：将汽轮机凝汽器(2)进口温度传感器(11)和出口温度传感器(4)，用数据线与温差运算模块(5)的两个输入端相连，将温差运算模块(5)的输出端与微处理器(6)的输入口用数据线相连，将凝汽器(2)上的真空传感器(3)与微处理器(6)的输入端用数据线相连，将微处理器(6)的输出口与变频器(7)的信号输入端用数据线相连，变频器(7)主电路的输入端与电源动力线连接，输出端与循环泵(10)的电动机连接，微处理器(6)根据凝汽器(2)的进出水温差值和真空度，与对应的预设值进行比较，当温差大于设定值即ΔT＞ΔT_温设时，若P_真＜P_真设，则微处理器(6)通过变频器(7)对循环泵(10)进行增速运转，以使凝汽器(2)的真空度恒定在设定值上，反之若P_真＞P_真设，则微处理器(6)通过变频器(7)对循环泵(10)进行降速运转，使凝汽器(2)的真空度恒定在设定值上；当温差小于设定值即ΔT＜ΔT_设时，微处理器(6)通过变频器(7)对循环泵(10)降速运转，直到ΔT＝ΔT_设时为止。

2.根据权利要求1所述的冷却循环水泵的高效节能控制装置，其特征是：微处理器内设定的真空度P_真设和温差ΔT_温设是人工设定的。

3.根据权利要求2所述的冷却循环水泵的高效节能控制装置，其特征是：微处理器内真空度的设定值P_真设＝93KPa，温差的设定值ΔT_温设＝6℃。