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DCS系统在凝结水泵变频调速系统上的应用 |
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| DCS系统在凝结水泵变频调速系统上的应用 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:26:45  |
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摘要 介绍应用变频器、DCS系统实现电厂凝结水泵、低加疏水泵变频调速
关键词 变频调速 DCS M/A站 PID
1 引言
华能上安电厂一期2×350MW机组的凝结水泵是汽水系统中的一个重要组成部分，它在凝汽器和除氧器之间，负责把汽轮机作功后的蒸汽在凝汽器凝结的水经过一系列的设备输送到除氧器，由于凝结泵采用定速运行，出口流量只能由控制阀门调节，节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，造成能源浪费。而且由于控制阀门为机械调整结构，调节品质差容易出现各种故障，使现场维护量增加，造成各种资源的极大浪费。改造前，调节信号通过调节阀门开度改变管路的压流损失来控制流量大小；改造后控制阀门全开，采用变频技术接受4-20mADC控制信号调整凝结泵电动机的转速，达到改变凝结泵出口流量的目的。该系统消除了因管路孔口变化造成的压流损失，可靠性好，调节方便，节约能源，控制系统能很好地满足生产工艺要求。
2 改造范围
本次改造只对2A凝泵进行变频改造，2B凝泵仍为定速泵。改造的基本原则：控制系统设计在ABB的N-90系统内，在保留原来的除氧器上水门控制原理和控制逻辑的基础上，以满足2A变频凝结水泵控制和保护需要为目的，增加它的控制逻辑以及泵切换时伐门与调速的控制逻辑, 补充和完善原逻辑未设计和有缺陷的功能。原控制系统的控制功能和控制逻辑不能随意删除或修改。
1.2A凝泵的人－机接口：全部操作监视功能将由OIS实现，在原画面上重新设计和完善。
2.变频部套：本方案只对凝结水泵其中一台2A进行变频改造，保留现有电动机和高压开关，增加一台高压变频器，采用串联结构，考虑6KV开关室开关布置情况，在凝泵附近建设变频器小间，考虑变频器与DCS的接口部分设计。本方案涉及所有设备的放电缆接线及调试工作。
3.控制功能：在原系统的控制功能和原理的基础上，设计2A变频泵控制的调节回路和保护联锁逻辑，补充和完善原系统未设计的切换功能部分，满足机组的安全和投入机炉协调控制及AGC运行的需要。
4. DCS设备：利用DCS原有的数字量及模拟量I/O通道，无需增加新的投资。
3 控制系统的基本方案
3.1 控制系统的主要功能
（1）变频控制系统共有二种控制方式：除氧器水位控制逻辑在N-90系统内设计编制，除氧器供水调节阀仍保留，在逻辑内新增加凝泵变频控制站，有手动、自动两种控制方式，可实现其无扰切换等功能。手动方式时，操作员在OIS上直接升降2A凝泵的转速达到控制除氧器水位的目的。自动方式时，接收除氧器水位与设定点的控制指令信号控制凝泵转速，此时调节阀保持全开，不须操作员干预。
当定速凝结水泵运行时，调节阀参与除氧器水位控制。
3.2控制系统的操作说明
（1）频泵运行中向定速泵的切换操作：方法一：保持除氧器上水调节阀控制站自动，启动2B定速泵， 调节阀能够迅速关闭至当时给水流量所需要开度附近参与水位控制，同时2A泵转速控制操作站自切手动，待水位稳定后，停运2A变频泵。方法二(推荐)：保持除氧器上水调节阀控制站自动，运行人员手动将2A泵缓慢升到额定转速，上水调节阀会自动关维持水位，待水位稳定后启动2B定速泵,停运2A变频泵。
（2）定速泵运行中向变频泵的切换：保持“调节阀控制自动”运行方式，启动2A变频器，2A变频泵升速至额定转速，停运2B定速泵，待水位稳定后，将2A泵转速控制操作站投自动，调节阀缓慢开展，变频泵根据水位设定点自动控制除氧器水位。
（3）变频泵自动方式运行中，上水调门控制站保持在自动，发生变频泵跳闸时，自动联起定速泵，调节阀快速关闭至当时给水流量所需要开度附近控制除氧器水位。
（4）定速泵运行时，发生定速泵跳闸时，变频泵自动联起，并快速（10秒钟）升至额定转速，待水位稳定后投自动，调节阀控制站在自动状态并由逻辑控制将其缓慢开展，变频泵根据设定点维持除氧器水位。
3.3 控制系统的逻辑实现
依据上述功能要求设计逻辑如下：在DCS系统增加2A变频泵PID控制逻辑，设计它的M/A工作站，供运行人员手/自动无扰切换，在2A变频泵未运行时它的M/A工作站强制在手动方式且跟踪100%指令，该泵一启动就升至额定转速，保证了在各种情况下对凝结水系统的扰动最小；除氧器上水门的控制在原逻辑基础上加以改进，增加了A泵与上水门控制站同时在自动时上水门按一定速率开展的逻辑，应用PID控制器防积分饱和技术，设计了B泵刚运行时将PID控制器高限脉冲切至与当前负荷相适应的开度然后释放的逻辑；在两个站都在自动时上水门的水位设定点自动跟踪变频泵的水位设定点，站在手动时设定点都跟踪实际水位（详见逻辑图）。此设计控制逻辑变动量小，运行人员操作与以往相差不大，最为安全可靠。
4 投运情况
变频调速控制系统投入运行后可实现：①软起动，电机起动电流小且平稳，可减少对电网和凝结水泵设备的冲击，降低设备运行维护费用。②在机组深度负荷调峰时，凝结水泵运行在不同转速，凝结水的流量变化幅度一直跟随机组负荷变化，有利于维持除氧器水位的恒定以及除氧器的压力等参数的调节控制。③节约能源，凝结水泵电机长期运行在40Hz左右（负荷一般在250MW左右），电机运行电流变小，运行电流长期在工频运行电流的2/3即50A左右，并且噪声降低。在机组调峰运行时，凝结水泵电机的运行电流跟随负荷变化，节约能源的效果更好。④由于采用了原DCS 的控制方式，系统的调试、操作简单，调节精度高，凝结水泵运行均匀，凝结水流量波动小，凝结水系统稳定。⑤变频器功率因数大，可以节约电能。⑥变频调速系统与原来的工频运行方式相比较，节电在30%以上，设备运行可靠性提高，泵的利用率提高。⑦改变了过去两台泵需要定期切换的运行工作方式，可减少对管网、电网、仪表疏水泵等设备的定期冲击，由此减少设备更换率，减少设备维护费用。
5 结束语
实践证明，用变频器、电厂DCS系统以及一些辅助电气设备可以实现凝结水泵的变频调速控制，并且有运行可靠、节约能源、降低成本的功效，完全满足生产要求，并能提高电厂的经济和技术指标，系统具有较强现实意义和推广价值
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