CN220707318U - 一种核电站凝结水泵系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及核电站自动控制领域，公开了一种核电站凝结水泵系统，可有效提高系统运行的经济性和稳定性。该系统包括依次连接的凝汽器、凝水泵组、加热器与管线组件和除氧器，凝水泵组包括并行连接的三台变频凝结水泵并且每台变频凝结水泵配置单独的变频器；除氧器内设有第一液位计用于检测除氧器液位值，凝汽器热井内还设有第二液位计，除氧器的入口处设置有液位调节阀，液位调节阀分别设有用于检测液位调节阀的前压力的前端压力计和用于检测液位调节阀的后压力的后端压力计；系统还包括控制电路，控制电路包括与液位调节阀的控制端电连接的第一PID控制器、与变频器的控制端电连接的第二PID控制器以及第一比较与减法单元、第二比较与减法单元。

Description

一种核电站凝结水泵系统

技术领域

本申请涉及核电站自动控制领域，特别涉及核电站凝结水泵系统的控制技术。

背景技术

目前，国内核电站凝结水系统通常配置三台工频凝结水泵，通过除氧器液位调节阀的节流来调整进入除氧器的凝结水流量，以此确保除氧器液位维持在设定值。而采用工频凝结水泵全力输送且通过除氧器液位调节阀的调节进入除氧器的凝结水流量的做法，存在以下技术缺点：①由于调节阀的节流影响使得管线存在较大的节流损失；②由于在不同负荷条件下，凝结水泵均以额定转速运行，造成除氧器液位调节阀的调节负担，频繁动作且当低负荷时其工作在小开度区间，使得流体极易产生漩涡、回流、二次流等不稳定涡流，造成管线流体紊乱且影响阀体使用寿命；③凝结水泵不管系统运行状态，均以额定转速满负荷运行，偏离其经济运行曲线，将造成电能的极大浪费，并且这种源头大释放，终端再收缩的做法是不协调和不经济的，造成系统的动荡和能源的浪费。

发明内容

本申请的目的在于提供一种核电站凝结水泵系统，可以使得除氧器液位调阀工作在性能区域佳的区域，减少其节流损失及液位调阀和凝结水泵的频繁动作，能够有效提高凝结水系统运行的经济性和稳定性。

本申请公开了一种核电站凝结水泵系统，包括依次连接的凝汽器、凝水泵组、加热器与管线组件和除氧器，所述凝水泵组包括并行连接的三台变频凝结水泵并且每台变频凝结水泵配置单独的变频器；

所述除氧器内设有第一液位计用于检测除氧器液位值，所述凝汽器热井内还设有第二液位计，所述除氧器的入口处设置有液位调节阀，所述液位调节阀分别设有用于检测液位调节阀的前压力的前端压力计和用于检测液位调节阀的后压力的后端压力计；

所述系统还包括控制电路，所述控制电路包括与所述液位调节阀的控制端电连接的第一PID控制器、与所述变频器的控制端电连接的第二PID控制器以及第一比较与减法单元、第二比较与减法单元；

所述第一比较与减法单元，被配置为比较当前除氧器液位值与第一预定值和大于第二预定值，若当前液位值小于第一预定值或大于第二预定值，则计算所述当前液位值与该预定值的差值，将该差值送到所述第一PID控制器得到第一控制指令并输出到所述液位调节阀以指导其调节除氧器的液位；

所述第二比较与减法单元，被配置为计算当前所述液位调节阀的前压力与后压力的差值，将该差值与预定差值进行比较并将比较结果送入所述第二PID控制器得到第二控制指令并输出到所述变频器以指导其调节对应变频凝结水泵的频率。

在一个优选例中，所述第一比较与减法单元包括第一比较器、第一减法器、第一开关、第二比较器、第二减法器、第二开关，其中，所述第一比较器的输入端和所述第一减法器的第一输入端分别与所述第一液位计的输出端电连接，所述第一比较器的参考端和所述第一减法器的第二输入端分别接入第一预定值，所述第一开关串联连接在所述第一输入端和所述第一液位计的输出端之间，所述第一比较器用于将所述第一液位计输出的所述除氧器的当前液位值与所述第一预定值进行比较且当所述当前液位值小于所述第一预定值则输出高电平到所述第一开关以控制其闭合，所述第一减法器用于计算所述当前液位值与所述第一预定值的差值，所述第一减法器的输出端连接到所述第一PID控制器以将该差值送到所述第一PID控制器以得到并输出第一控制指令到所述液位调节阀，以及所述第二比较器的输入端和所述第二减法器的第一输入端分别与所述第一液位计的输出端电连接，其中，所述第二比较器的参考端和所述第二减法器的第二输入端分别接入第二预定值，所述第二开关串联连接在所述第二减法器的第一输入端和所述第一液位计的输出端之间，所述第二比较器用于将所述第一液位计输出的所述除氧器的当前液位值与所述第二预定值比较且当所述当前液位值大于所述第二预定值则输出高电平到所述第二开关以控制其闭合，所述第二减法器用于计算所述当前液位值与该第二预定值的差值，所述第二减法器的输出端连接到所述第一PID控制器以将该差值送到所述第一PID控制器以得到并输出第一控制指令到所述液位调节阀，所述第二预定值大于或等于所述第一预定值；

所述第二比较与减法单元包括第三减法器和第三比较器，其中，所述第三减法器的两个输入端分别连接到前端压力计和后端压力计的输出端以计算所述前端压力计检测的前压力与所述后端压力计检测的后压力的差值，所述第三比较器的输入端与所述第三减法器的输出端连接，所述第三比较器的参考端接入预定差值，以将该差值与预定差值进行比较并将比较结果输出到所述第二PID控制器以输出第二控制指令到所述变频器。

在一个优选例中，所述控制电路还包括前馈子电路，所述前馈子电路包括第一乘法器和加法器；

所述第一乘法器用于将机组负荷系数K1和所述第一控制指令相乘计算得到前馈分量；

所述加法器用于为将所述前馈分量与所述除氧器液位调节阀的前压力与后压力的差值进行相加后输出给所述第二PID控制器。

在一个优选例中，所述控制电路还包括第四比较器、第二乘法器、第三开关、第三乘法器和第四开关，所述第三开关串联连接在所述第二乘法器的第一输入端与所述第一PID控制器的输出端之间，所述第四开关串联连接在所述第三乘法器的第一输入端与所述第二PID控制器的输出端之间；

所述第四比较器用于对所述第二液位计输出的所述凝汽器热井的当前液位值和第三预定值进行比较，若该当前液位值小于第三预定值则输出高电平以触发所述第三开关和所述第四开关闭合；

所述第二乘法器用于将所述第一控制指令乘以K2后再输出到所述除氧器液位调节阀以调节除氧器的液位升高；

所述第三乘法器用于将所述第二控制指令乘以K3后再输出到所述变频器以调节对应变频凝结水泵的频率降低，K2、K3均小于1。

在一个优选例中，所述凝水泵组包含三台变频凝结水泵并且其中一台变频凝结水泵作为备用,每个变频凝结水泵包括变频控制器和凝结水泵，所述变频控制器与凝结水泵之间设有选择器，所述系统还包括负荷检测仪，所述计算与判断单元还包括第五比较器；

所述负荷检测仪用于检测当前机组负荷；

所述第五比较器用于将检测的当前机组负荷与预定负荷进行比较，若当前机组负荷大于预定负荷则输出高电平至两台非备用的变频凝结水泵的启动端以启动备用的两台凝结水泵运行，其中该两台凝结水泵的运行频率相同。

在一个优选例中，所述第二PID控制器分别与每个变频器连接以将控制指令同时输出至每个变频器；

所述每个变频器与所述第二PID控制器之间设置有选择器，所述选择器被配置为将该控制指令旁路，使得处于运行状态的凝结水泵的变频器接收该控制指令后直接进行动作，以及处于停运状态的凝结水泵一旦启动，其对应的变频器将无扰接收到该控制指令。

在一个优选例中，每台所述凝结水泵侧设置独立的手操站，以对其独立进行手动操作。

本申请实施方式中，与现有技术相比，至少包含以下优点和有益效果：

1.可使得独立控制每台变频凝结水泵,有效提高系统运行的经济性和稳定性

2.基于凝结水泵频率调节与除氧器液位调节有机协同的控制机制，使得除氧器液位调阀工作在性能区域佳的区域，减少其节流损失及液位调阀和凝结水泵的频繁动作,有效提高系统运行的经济性和稳定性。首先，采用变频凝结水泵以响应凝结水系统不同运行负荷的需求，实时调整凝结水泵频率以适应系统运行需求，使其工作在最佳曲线内，降低其耗电量；同时减轻除氧器液位调阀的调节负担，使其工作大开度区间，减少管线节流损失，提高系统控制精度与稳定性。其次，凝结水泵频率调节与除氧器液位调节串级式控制，除氧器液位调节回路控制最终液位目标，凝结水泵频率调节回路控制中间点，即除氧器液位调阀差压，间接控制其输送能力，协同除氧器液位调阀控制精准最终液位目标，这种分段串级式控制，使得控制点既相对独立又内在相互关联，降低控制的扰动，提高控制的精度。

3.除氧器液位调节回路阀位控制指令作为前馈引入凝结水泵频率调节回路，提高凝结水泵频率调节回路对最终控制目标及检测参数的感应，提前预知和干预，提高控制反应的速度。同时，引入与机组负荷相关的函数确定其比例系数，提高不同负荷区间，前馈信号作用的针对性。

4.针对上级凝汽器热井液位低信号的系统运行暂态，提出保护手段。将凝汽器热井液位低信号作为选择器选择条件输送到凝结水泵频率调节回路与除氧器液位调节回路，出现该情况时，引入比例系数以适当限制凝结水管线送水，以稳定系统危急状态，起到保护系统稳定运行的功用。

5.设定系统不同的运行方式，当机组负荷低于45％(可调)时，单台凝结水泵运行。当机组负荷，不小于45％(可调)时，启动两台凝结水泵运行，第三台作为备用。以最优适配系统运行的需求，同时减少设备的非必要损耗。

6.三台凝结水泵频率调节回路设置共同的一个频率调节控制器，该频率调节控制器指令同时下发至三台凝结水泵频率控制柜，实际运行的凝结水水泵接收该指令进行动作。处于停运状态的凝结水泵，将该信号通过选择器旁路，一旦该凝结水泵启动，将无扰接收频率控制器的指令，确保维持当前的指令不变。

本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本申请上述发明内容中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征A+B+C，在另一个例子中公开了特征A+B+D+E，而特征C和D是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征E技术上可以与特征C相组合，则，A+B+C+D的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而A+B+C+E的方案应当视为已经被记载。

附图说明

图1是根据本申请的示例核电站凝结水泵系统结构示意图。

图2是根据本申请的调节阀的示例流量特性曲线。

图3是根据本申请的示例核电站凝结水泵系统的控制电路的电路图。

图4是根据本申请的示例核电站凝结水泵系统的控制机理图。

图5是根据本申请的示例核电站凝结水泵系统的凝结水泵频率调节回路控制图。

具体实施方式

在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的实施方式作进一步地详细描述。

本申请的第一实施方式涉及一种核电站凝结水泵系统，该核电站凝结水泵系统包括依次连接的凝汽器、凝水泵组、加热器与管线组件和除氧器，该凝水泵组包括并行连接的三台变频凝结水泵并且每台变频凝结水泵配置单独的变频器；该除氧器内设有第一液位计用于检测除氧器液位值，该凝汽器热井内还设有第二液位计，该除氧器的入口处设置有液位调节阀，该液位调节阀分别设有用于检测液位调节阀的前压力的前端压力计和用于检测液位调节阀的后压力的后端压力计。

其中，该系统还包括控制电路，该控制电路包括与该液位调节阀的控制端电连接的第一PID控制器、与该变频器的控制端电连接的第二PID控制器以及第一比较与减法单元、第二比较与减法单元；该第一比较与减法单元，被配置为比较当前除氧器液位值与第一预定值和大于第二预定值，若当前液位值小于第一预定值或大于第二预定值，则计算该当前液位值与该预定值的差值，将该差值送到该第一PID控制器得到第一控制指令并输出到该液位调节阀以指导其调节除氧器的液位。

在一个具体实施例中，该第一比较与减法单元包括第一比较器、第一减法器、第一开关、第二比较器、第二减法器、第二开关，其中，该第一比较器的输入端和该第一减法器的第一输入端分别与该第一液位计的输出端电连接，该第一比较器的参考端和该第一减法器的第二输入端分别接入第一预定值，该第一开关串联连接在该第一输入端和该第一液位计的输出端之间，该第一比较器用于将该第一液位计输出的该除氧器的当前液位值与该第一预定值进行比较且当该当前液位值小于该第一预定值则输出高电平到该第一开关以控制其闭合，该第一减法器用于计算该当前液位值与该第一预定值的差值，该第一减法器的输出端连接到该第一PID控制器以将该差值送到该第一PID控制器以得到并输出第一控制指令到该液位调节阀，以及该第二比较器的输入端和该第二减法器的第一输入端分别与该第一液位计的输出端电连接，其中，该第二比较器的参考端和该第二减法器的第二输入端分别接入第二预定值，该第二开关串联连接在该第二减法器的第一输入端和该第一液位计的输出端之间，该第二比较器用于将该第一液位计输出的该除氧器的当前液位值与该第二预定值比较且当该当前液位值大于该第二预定值则输出高电平到该第二开关以控制其闭合，该第二减法器用于计算该当前液位值与该第二预定值的差值，该第二减法器的输出端连接到该第一PID控制器以将该差值送到该第一PID控制器以得到并输出第一控制指令到该液位调节阀，该第二预定值大于或等于该第一预定值；

该第二比较与减法单元包括第三减法器和第三比较器，其中，该第三减法器的两个输入端分别连接到前端压力计和后端压力计的输出端以计算该前端压力计检测的前压力与该后端压力计检测的后压力的差值，该第三比较器的输入端与该第三减法器的输出端连接，该第三比较器的参考端接入预定差值，以将该差值与预定差值进行比较并将比较结果输出到该第二PID控制器以输出第二控制指令到该变频器。其中，该计算与判断单元可以为单独设置的单元，或者是由包含在除氧器液位调节回路中的第一子单元和包含在凝结水泵频率调节回路中的第二子单元组成。其中，该第一子单元被配置为获取该除氧器的当前液位值，若该当前液位值小于第一预定值或大于第二预定值，则计算该当前液位值与该预定值的差值，将该差值送到该第一PID控制器进行计算得到第一控制指令并输出到该液位调节阀以指导其调节除氧器的液位；其中，该第二子单元被配置为计算当前该液位调节阀的前压力与后压力的差值，将该差值与预定差值进行比较并将比较结果送入该第二PID控制器进行计算得到第二控制指令并输出到该变频器以指导其调节对应变频凝结水泵的频率。

可以理解，本申请充分利用凝结水泵频率调节回路与除氧器液位调节回路的逻辑内在关系，将调节功能进行串级和协同，分节点地确保系统控制的稳定性与精确度，相当于相互密切协作的前后实体，其接收到除氧器液位调节需求指令后两者各司其职控制各自回路的参数，配合的结果共同促进除氧器液位调节目标的实现。进一步地，通过除氧器液位调节指令信号这个前馈参数相互联系在一起，使得密切配合的两个回路相互实体联系，协同力更强。最终使得控制稳定性更高，控制协同作用更优，进而有效地避免除氧器液位调阀的频发与大幅度动作，延长阀门和凝结水泵的寿命，减少其损耗。

可选地，该控制电路还包括前馈子电路，该前馈子电路包括机组负荷系数计算模块、前馈分量计算模块和叠加模块，该机组负荷系数计算模块根据当前机组负荷确定对应的机组负荷系数K1，该前馈分量计算模块根据该机组负荷系数K1和该第一控制指令计算得到前馈分量，该叠加模块将该前馈分量与该除氧器液位调节阀的前压力与后压力的预定差值进行叠加后输出给该第二PID控制器。其中，该机组负荷系数K1例如但不限于是基于预设的负荷-系数分段函数根据当前机组负荷来确定，其中该负荷-系数分段函数根据机组负荷参数和项目现场调试数据拟定。在一个具体实施例中，该控制电路还包括前馈子电路，该前馈子电路包括第一乘法器和加法器；该第一乘法器用于将机组负荷系数K1和该第一控制指令相乘计算得到前馈分量；该加法器用于为将该前馈分量与该除氧器液位调节阀的前压力与后压力的差值进行相加后输出给该第二PID控制器。

可选地，该凝汽器热井内还设有第二液位计，该计算与判断单元还被配置为通过比较器对该第二液位计输出的该凝汽器热井的当前液位值和第三预定值进行比较，若该当前液位值小于第三预定值则通过乘法器将该第一控制指令乘以K2后再输出到该除氧器液位调节阀以指导其调节除氧器的液位，以及通过乘法器将该第二控制指令乘以K3后再输出到该变频器以指导其调节对应变频凝结水泵的频率，K2、K3均小于1。在一个具体实施例中，该凝汽器热井内还设有第二液位计；该控制电路还包括第四比较器、第二乘法器、第三开关、第三乘法器和第四开关，该第三开关串联连接在该第二乘法器的第一输入端与该第一PID控制器的输出端之间，该第四开关串联连接在该第三乘法器的第一输入端与该第二PID控制器的输出端之间；该第四比较器用于对该第二液位计输出的该凝汽器热井的当前液位值和第三预定值进行比较，若该当前液位值小于第三预定值则输出高电平以触发该第三开关和该第四开关闭合；该第二乘法器用于将该第一控制指令乘以K2后再输出到该除氧器液位调节阀以调节除氧器的液位升高；该第三乘法器用于将该第二控制指令乘以K3后再输出到该变频器以调节对应变频凝结水泵的频率降低，K2、K3均小于1。

可选地，为了确保系统的稳定性以及考虑到核电站未来作为调峰电站的可能性，该凝水泵组包含三台变频凝结水泵并且其中一台变频凝结水泵作为备用。在该可选实施例中，负荷检测仪监测当前机组负荷，比较器比较当前机组负荷与预定负荷，若当前机组负荷小于预定负荷，则启动非备用的单台凝结水泵运行，否则启动非备用的两台凝结水泵运行且该两台凝结水泵的运行频率相同。这样设置的好处是：本凝结水泵系统的凝结水泵，不全息满功率运行，而是按照系统运行的需求，实时调整其功率输出，有效地避免了盲目出力而造成的能源浪费；本凝结水泵系统根据凝结水系统运行的具体需求，选择一台泵运行或者两台泵运行，进一步提高了其节能降耗的效果，减少不必要的资源浪费，同时设备不实时处于满负荷运行状态，减轻了设备运行的强度，延长凝结水泵的使用寿命。在一个具体实施例中，该变频控制器与凝结水泵之间设有选择器，该系统还包括负荷检测仪，该计算与判断单元还包括第五比较器；该负荷检测仪用于检测当前机组负荷；该第五比较器用于将检测的当前机组负荷与预定负荷进行比较，若当前机组负荷大于预定负荷则输出高电平至两台非备用的变频凝结水泵的启动端以启动备用的两台凝结水泵运行，其中该两台凝结水泵的运行频率相同。

可选地，该第二PID控制器分别与每个变频器连接以将控制指令同时下发至每个变频器，并且该每个变频器与该第二PID控制器之间设置有选择器，该选择器被配置为将该控制指令旁路，使得处于运行状态的凝结水泵的变频器接收该控制指令后直接进行动作，以及处于停运状态的凝结水泵一旦启动，其对应的变频器将无扰接收到该控制指令。

为了能够更好地理解本申请的技术方案，下面以包含三台变频凝结水泵的核电站凝结水泵系统为例进行说明，该示例中罗列的细节主要是为了便于理解，不作为对本申请保护范围的限制。

在本示例中，设置三台50％容量的凝结水泵(CP1,CP2,CP3)，每台凝结水泵配置独立的变频器，其中一台凝结水泵用于备用。凝结水泵用于将凝结水从凝汽器热井流经低压加热器系列等设备再输送至除氧器。凝汽器热井设有远传液位表计(L1)。除氧器入口设置液位调节阀(LCV)，用于调节除氧器的液位(L2)。另外，凝结水泵出口母管设置远传压力表计P1,除氧器液位调节阀(LCV)入口设置远传压力表计P2，除氧器液位调节阀(LCV)出口设置远传压力表计P3。该示例系统的整体组成如图1所示。

其中，凝结水泵的功能是将凝结水从凝汽器热井流经低压加热器系列等设备再输送至除氧器。在此过程中，凝结水泵需要提供的力包括凝结水泵与除氧器安装高差产生的压力、凝结水输送管线所产生的阻力、除氧器液位产生的压力、液位调节阀产生的压力损失等。即：

P₁＝ρgh₀+ρgL₂+f_T (1)

其中，P₁为凝结水泵出口母管压力(Pa)；ρ为凝结水密度(kg/m3)；g为重力加速度(9.8N/kg)；h₀为凝结水泵与除氧器安装位置高度差(m)；

L₂为除氧器液位值(m)；f_T为由凝结水泵至除氧器整体流程中各级加热器设备、管道、弯头、阀门等组件所造成的总体压力损失。

根据f_T的构成，将f_T分解为相对固定的各级加热器设备、管道、弯头、截至阀门等所形成的压力损失f₁和由液位调节阀而引起的压力损失f_LCV。

即：

P₁＝ρgh₀+ρgL₂+f₁+f_LCV (2)

其中，f₁与设备性能，管线材质及其布置等因素有关，其值通过设计计算结合测试标定等方法获得，近似按照常数看待。h₀为凝结水泵与除氧器安装位置高度差，其值为固定值，由此可见影响P₁变化的因素主要为液位调节阀而引起的压力损失f_LCV和除氧器液位变动需求引起的变化。

液位调节阀引起的压力损失f_LCV为流体流经阀门，由于阀门的节流作用，而引起的节流损失，可由阻力系数表示，即：

其中，ζ为阻力系数；ΔP为液位调节阀前后差压(Pa)；γ为流体密度与基准流体(水)密度的比值，即相对密度；u为管道中流体介质的平均流速(m/s)。

由上式(3)可知，当阀门前后的差压越大时，引起的阻力系数越大，即能量损失越大。

为了保证除氧器液位调节阀具有良好的调节特性，选取其流量特性满足图2曲线4，该特性阀门阀杆单位行程变化所导致的相对流量的变化量与此点的相对流量值成正比，即：

其中，Q为当前开度下阀门内部流通的流量；Q_max为阀门内部流通的最大流量；L为阀杆的当前行程；l_max为阀杆的最大行程。

该阀门的特点是，在小开度状况下，流量变化平缓；在大开度区间，其流量变化大，调节灵敏度高。由此可见，控制阀门在调节性能较好的大开度区间不仅可以减少由于局部阻力而产生附加的能量损失，还可以提高阀门控制的精度。

综上该，控制液位调节阀前后的差压在合理值，可以提高液位调节阀的调节性能并减少阀门节流损失。本示例系统的控制将凝结水泵频率调节与除氧器液位调节统一为一个有机的整体，相互协调和促进，既确保凝结水泵水力输送能力的可靠又兼顾节能需求，避免不必要的能量损失。模块化各司其职，又相互协同。

如图3所示，本示例系统的控制电路包括除氧器液位调节回路和凝结水泵频率调节回路。除氧器液位由除氧器液位调节阀进行调节。除氧器上设置三个冗余的液位变送器，用来测量除氧器的液位，采用三取中模块三个液位变送器信号经过三取中模块后，输出的信号值作为除氧器液位调节回路的被调量。除氧器液位调节回路的设定值与反馈值之差被送到PID控制器进行计算得出控制指令输送到除氧器液位调节阀指导其动作。凝结水泵频率调节回路采用除氧器液位调节阀前压力P2与调节阀后压力P3之差作为被调量，该被调量与差压值设定值进行比较，差值送入凝结水泵频率调节回路PID控制器进行计算，以控制凝结水泵频率调节。为了增加凝结水泵频率调节的速度，引入除氧器液位调节控制指令作为凝结水泵频率调节回路的前馈，使得凝结水泵提早接收最终除氧器液位控制信息，提早做出响应，以提高控制响应的速度和精度。为了提高前馈分量作用效果，例如但不限于可以将前馈分量乘以比例系数K1,该系数根据机组负荷参数进行分区段设定，并根据项目现场调试数据拟定。特殊情况，当凝汽器热井液位L1出现低液位值时，这时系统将处于瞬态不稳定状态，若低液位值得不到很好的控制，将导致凝结水泵全部跳停，凝结水系统停运。为了避免该情况的发生，当凝汽器热井液位L1出现低液位值时，将除氧器液位调节回路引入指令限制功能，将其PID控制器输出指令乘以一个小于1的系数K2,将凝结水泵频率调节回路引入指令限制功能，将其PID控制器输出指令乘以一个小于1的系数K3,以暂时减少除氧器进水，缓解凝汽器热井液位的暂时工况，避免热井液位继续下降而引起凝结水泵跳停，凝结水系统停运的事故。如图4所示为该示例系统控制机理图。

进一步地，为了确保稳定性，如图5所示，本示例系统设置三台变频凝结水泵，考虑到核电站未来作为调峰电站的可能性，本示例系统设定当机组负荷低于45％(可调)时，单台凝结水泵运行。当机组负荷，不小于45％(可调)时，启动两台凝结水泵运行，第三台作为备用。两台凝结水泵同时运行，要确保其频率完全相同。为此三台凝结水泵频率调节回路共同应用一个频率调节控制器，该频率调节控制器指令同时下发至三台凝结水泵频率控制柜，实际运行的凝结水水泵接收该指令进行动作。处于停运状态的凝结水泵，将该信号通过选择器旁路，一旦该凝结水泵启动，将无扰接收频率控制器的指令，确保维持当前的指令不变。为了确保操作的独立性，三台凝结水泵侧设置独立的手操站，在手动状态下，可以对其独立进行操作。

需要说明的是，在本专利的申请文件中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。本专利的申请文件中，如果提到根据某要素执行某行为，则是指至少根据该要素执行该行为的意思，其中包括了两种情况：仅根据该要素执行该行为、和根据该要素和其它要素执行该行为。多个、多次、多种等表达包括2个、2次、2种以及2个以上、2次以上、2种以上。

在本申请提及的所有文献都被认为是整体性地包括在本申请的公开内容中，以便在必要时可以作为修改的依据。此外应理解，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种核电站凝结水泵系统，其特征在于，包括依次连接的凝汽器、凝水泵组、加热器与管线组件和除氧器，所述凝水泵组包括并行连接的三台变频凝结水泵并且每台变频凝结水泵配置单独的变频器；

所述除氧器内设有第一液位计用于检测除氧器液位值，所述凝汽器的热井内还设有第二液位计，所述除氧器的入口处设置有液位调节阀，所述液位调节阀分别设有用于检测液位调节阀的前压力的前端压力计和用于检测液位调节阀的后压力的后端压力计；

所述系统还包括控制电路，所述控制电路包括与所述液位调节阀的控制端电连接的第一PID控制器、与所述变频器的控制端电连接的第二PID控制器以及第一比较与减法单元、第二比较与减法单元；

所述第一比较与减法单元包括第一比较器、第一减法器、第一开关、第二比较器、第二减法器、第二开关，其中，所述第一比较器的输入端和所述第一减法器的第一输入端分别与所述第一液位计的输出端电连接，所述第二比较器的输入端和所述第二减法器的第一输入端分别与所述第一液位计的输出端电连接，所述第一比较与减法单元被配置为将当前除氧器液位值与第一预定值、第二预定值进行比较，若当前液位值小于第一预定值或大于第二预定值，则计算所述当前液位值与该预定值的差值，将该差值送到所述第一PID控制器得到第一控制指令并输出到所述液位调节阀以指导其调节除氧器的液位；

所述第二比较与减法单元包括第三减法器和第三比较器，其中，所述第三减法器的两个输入端分别连接到前端压力计和后端压力计的输出端以计算所述前端压力计检测的前压力与所述后端压力计检测的后压力的差值，所述第三比较器的输入端与所述第三减法器的输出端连接，所述第二比较与减法单元被配置为计算当前所述液位调节阀的前压力与后压力的差值，将该差值与预定差值进行比较并将比较结果送入所述第二PID控制器得到第二控制指令并输出到所述变频器以指导其调节对应变频凝结水泵的频率。

2.如权利要求1所述的核电站凝结水泵系统，其特征在于，所述第一比较器的参考端和所述第一减法器的第二输入端分别接入第一预定值，所述第一开关串联连接在所述第一输入端和所述第一液位计的输出端之间，所述第一比较器用于将所述第一液位计输出的所述除氧器的当前液位值与所述第一预定值进行比较且当所述当前液位值小于所述第一预定值则输出高电平到所述第一开关以控制其闭合，所述第一减法器用于计算所述当前液位值与所述第一预定值的差值，所述第一减法器的输出端连接到所述第一PID控制器以将该差值送到所述第一PID控制器以得到并输出第一控制指令到所述液位调节阀，所述第二比较器的参考端和所述第二减法器的第二输入端分别接入第二预定值，所述第二开关串联连接在所述第二减法器的第一输入端和所述第一液位计的输出端之间，所述第二比较器用于将所述第一液位计输出的所述除氧器的当前液位值与所述第二预定值比较且当所述当前液位值大于所述第二预定值则输出高电平到所述第二开关以控制其闭合，所述第二减法器用于计算所述当前液位值与该第二预定值的差值，所述第二减法器的输出端连接到所述第一PID控制器以将该差值送到所述第一PID控制器以得到并输出第一控制指令到所述液位调节阀，所述第二预定值大于或等于所述第一预定值；

所述第三比较器的参考端接入预定差值，以将该差值与预定差值进行比较并将比较结果输出到所述第二PID控制器以输出第二控制指令到所述变频器。

3.如权利要求1所述的核电站凝结水泵系统，其特征在于，所述控制电路还包括前馈子电路，所述前馈子电路包括第一乘法器和加法器；

所述第一乘法器用于将机组负荷系数K1和所述第一控制指令相乘计算得到前馈分量；

所述加法器用于为将所述前馈分量与所述除氧器液位调节阀的前压力与后压力的差值进行相加后输出给所述第二PID控制器。

4.如权利要求1所述的核电站凝结水泵系统，其特征在于，所述控制电路还包括第四比较器、第二乘法器、第三开关、第三乘法器和第四开关，所述第三开关串联连接在所述第二乘法器的第一输入端与所述第一PID控制器的输出端之间，所述第四开关串联连接在所述第三乘法器的第一输入端与所述第二PID控制器的输出端之间；

所述第四比较器用于对所述第二液位计输出的所述凝汽器热井的当前液位值和第三预定值进行比较，若该当前液位值小于第三预定值则输出高电平以触发所述第三开关和所述第四开关闭合；

所述第二乘法器用于将所述第一控制指令乘以K2后再输出到所述除氧器液位调节阀以调节除氧器的液位升高；

所述第三乘法器用于将所述第二控制指令乘以K3后再输出到所述变频器以调节对应变频凝结水泵的频率降低，K2、K3均小于1。

5.如权利要求1所述的核电站凝结水泵系统，其特征在于，所述凝水泵组包含三台变频凝结水泵并且其中一台变频凝结水泵作为备用,每个变频凝结水泵包括变频控制器和凝结水泵，所述变频控制器与凝结水泵之间设有选择器，所述系统还包括负荷检测仪，所述计算与判断单元还包括第五比较器；

所述负荷检测仪用于检测当前机组负荷；

所述第五比较器用于将检测的当前机组负荷与预定负荷进行比较，若当前机组负荷大于预定负荷则输出高电平至两台非备用的变频凝结水泵的启动端以启动备用的两台凝结水泵运行，其中该两台凝结水泵的运行频率相同。

6.如权利要求1所述的核电站凝结水泵系统，其特征在于，所述第二PID控制器分别与每个变频器连接以将控制指令同时输出至每个变频器；

所述每个变频器与所述第二PID控制器之间设置有选择器，所述选择器被配置为将该控制指令旁路，使得处于运行状态的凝结水泵的变频器接收该控制指令后直接进行动作，以及处于停运状态的凝结水泵一旦启动，其对应的变频器将无扰接收到该控制指令。

7.如权利要求1所述的核电站凝结水泵系统，其特征在于，每台所述凝结水泵侧设置独立的手操站，以对其独立进行手动操作。