刘 星 桥
江苏理工大学电气系　(江苏镇江212013)

1　问题的提出

　　河南省某火力发电厂200 MW机组低压加热器系统(见图1)按原设计要求，低压加热器疏水采用逐级自流和2台低压加热器疏水泵联合运行方式。这种设计使低压加热器疏水泵在运行中存在一些问题：(1)因2号低压加热器中的水位靠低压加热器疏水泵出口电动调整门的节流控制，低压加热器疏水泵运行时节流量大，出口压力高，经常发生泵的格兰大量漏水，造成热量和水量损失，地面污染，引起疏水泵不能正常运行甚至损坏；(2)调整门是电动机械结构，线性度不好，调节系统滞后，调节品质差，影响了自动调整的稳定性，经常导致2号低压加热器水位过低或无水位运行，造成低压加热器疏水泵汽蚀，水泵轴向串动严重，电流晃动大，轴承损坏，疏水管道振动和泄漏等故障，增加了维护工作量；(3)低压加热器疏水泵采用定速运行方式，通过出口调整门节流来控制低压加热器水位，在实际运行中很不理想，水位时高时低，运行人员操作频繁，影响机组安全、经济运行；(4)疏水泵经常无水位运行，导致机械故障，使疏水泵一般仅能使用1个月甚至1周左右，维护人员来不及维修而停用，直接将低压加热器系统疏水，排至凝结器热井，降低了机组热效率。为此，决定对2号低压加热器疏水系统进行变频技术改造。

图1　低压加热器疏水系统

2　低压加热器变频控制水位系统

　　该系统主要由1151水位传感器、带模拟量输入输出的可编程序控制器IP1612和变频器FR-P9S75组成(见图2)。

图2　低压加热器变频控制水位系统

2.1　主电路
　　2号低压加热器原设计了2台75kW疏水泵，根据该电厂要求，每台疏水泵既能定速运行又能变频运行，甲泵和乙泵为一备一用状态。设计的低压加热器变频控制水位系统主电路示于图3。由于2泵是一备一用，所以从节省资金出发，选用1台变频器不同时供给甲泵或乙泵变频运行。1KM、2KM分别是甲、乙泵定速接触器，3KM、4KM分别是甲、乙泵变频接触器。为了变频器和系统安全，1KM、3KM的辅助常闭触点互锁，2KM、4KM的辅助常闭触点互锁，3KM、4KM的辅助常闭触点互锁，同时在可编程序控制器PLC软件中也对它们进行互相联锁。

图3　主电路

2.2　PLC接口资源分配
　　PLC选用美国平行电子技术公司产品IP1612，它有12个开关量和4个4～20mA模拟量输入，有10个开关量和2个模拟量输出。PLC接口资源分配示于图4。

图4　PLC接口资源分配

2.3　可编程软件流程
　　可编程软件要求实现如下功能：(1)根据1151差压传感器对2号低压加热器水位测量信号4～20mA，PLC对给定值SP与测量值进行PI水位调节，由PLC模拟口输出4～20mA调节信号给变频器，使变频器输出频率即电机水泵转速随着水位变化而自动改变，保证水位在给定值附近稳定运行。(2)在自动变频方式下，甲泵能根据2号低压加热器水位信号作自动变频，改变疏水泵转速运行，乙泵作定速运行准备。当发电机组负荷增加，疏水量大时，甲泵达到最高频率50Hz，即满负荷运行一定时间还不能保持水位稳定，乙泵自动投入定速运行；当甲泵频率下降，轻负载运行一定时间，乙泵还能自动退出定速运行。(3)在自动变频方式下，乙泵可根据2号低压加热器水位信号作自动变频，改变疏水泵转速运行，甲泵作定速运行准备。当发电机组负荷增加，疏水量大时，乙泵达到最高频率50Hz，即满负载运行一定时间还不能保持水位稳定，甲泵自动投入定速运行；当乙泵频率下降，轻负载运行一定时间，甲泵还能自动退出定速运行。(4)在变频器发生故障时，可转换为定速运行方式，甲、乙泵均可作定速运行。(5)联锁投入时，若一台疏水泵发生故障自动停止，另一台疏水泵能自动投入运行。PLC流程示于图5。

3　变频调节特点

　　低压加热器疏水泵改为变频调节后，经1a多的运行实践，系统稳定，并具有以下特点：(1)通过改变电机电源频率来改变水泵转速，改变泵的出力以控制2号低压加热器水位。这种控制方式突破了调整门节流控制模式，摆脱了调整门线性不好对控制系统的约束，去掉了中间环节，大大降低了节流损失；(2)由于疏水泵变频调速运行，在调节流量较小时，转速降低，减少了轴承磨损和发热，延长了泵的使用寿命；(3)根据传感器水位信号，变频器输出频率可在15～50Hz间变化，能适应发电机组在各种负荷工况下保持低压加热器水位稳定；(4)调节精度较高，2号低压加热器水位波动可控制在给定值的5%范围内，有力地保证了疏水泵的汽浊余量，使疏水泵可长期稳定运行；(5)疏水泵电机软启动，按设定的加速时间，随着输出电源频率逐步上升，电流和转速慢慢增加，避免了启动时的冲击电流对电机的损伤，使电机寿命增加，维护量减少；(6)保护功能完善，有过电流、过电压、短路及过载等各种保护，还具有开机自检、故障记忆等功能，提高了系统运行安全系数。

图5　PLC流程

4　经济效益分析

表1　　低压加热器疏水泵改造前后的数据比较