摘要 介紹應用變頻器、DCS系統實現電廠凝結水泵、低加疏水泵變頻調速
關鍵詞 變頻調速 DCS M/A站 PID
1 引言
華能上安電廠一期2×350MW機組的凝結水泵是汽水系統中的一個重要組成部分，它在凝汽器和除氧器之間，負責把汽輪機作功后的蒸汽在凝汽器凝結的水經過一系列的設備輸送到除氧器，由於凝結泵採用定速運行，出口流量只能由控制閥門調節，節流損失大、出口壓力高、管損嚴重、系統效率低，造成能源浪費。而且由於控制閥門為機械調整結構，調節品質差容易出現各種故障，使現場維護量增加，造成各種資源的極大浪費。改造前，調節信號通過調節閥門開度改變管路的壓流損失來控制流量大小；改造后控制閥門全開，採用變頻技術接受4-20mADC控制信號調整凝結泵電動機的轉速，達到改變凝結泵出口流量的目的。該系統消除了因管路孔口變化造成的壓流損失，可靠性好，調節方便，節約能源，控制系統能很好地滿足生產工藝要求。
2 改造範圍
本次改造只對2A凝泵進行變頻改造，2B凝泵仍為定速泵。改造的基本原則：控制系統設計在ABB的N-90系統內，在保留原來的除氧器上水門控制原理和控制邏輯的基礎上，以滿足2A變頻凝結水泵控制和保護需要為目的，增加它的控制邏輯以及泵切換時伐門與調速的控制邏輯, 補充和完善原邏輯未設計和有缺陷的功能。原控制系統的控制功能和控制邏輯不能隨意刪除或修改。
1.2A凝泵的人－機介面：全部操作監視功能將由OIS實現，在原畫面上重新設計和完善。
2.變頻部套：本方案只對凝結水泵其中一台2A進行變頻改造，保留現有電動機和高壓開關，增加一台高壓變頻器，採用串聯結構，考慮6KV開關室開關布置情況，在凝泵附近建設變頻器小間，考慮變頻器與DCS的介面部分設計。本方案涉及所有設備的放電纜接線及調試工作。
3.控制功能：在原系統的控制功能和原理的基礎上，設計2A變頻泵控制的調節迴路和保護聯鎖邏輯，補充和完善原系統未設計的切換功能部分，滿足機組的安全和投入機爐協調控制及AGC運行的需要。
4. DCS設備：利用DCS原有的數字量及模擬量I/O通道，無需增加新的投資。
3 控制系統的基本方案
3.1 控制系統的主要功能
（1）變頻控制系統共有二種控制方式：除氧器水位控制邏輯在N-90系統內設計編製，除氧器供水調節閥仍保留，在邏輯內新增加凝泵變頻控制站，有手動、自動兩種控制方式，可實現其無擾切換等功能。手動方式時，操作員在OIS上直接升降2A凝泵的轉速達到控制除氧器水位的目的。自動方式時，接收除氧器水位與設定點的控制指令信號控制凝泵轉速，此時調節閥保持全開，不須操作員干預。
當定速凝結水泵運行時，調節閥參與除氧器水位控制。
3.2控制系統的操作說明
（1）頻泵運行中向定速泵的切換操作：方法一：保持除氧器上水調節閥控制站自動，啟動2B定速泵， 調節閥能夠迅速關閉至當時給水流量所需要開度附近參與水位控制，同時2A泵轉速控制操作站自切手動，待水位穩定后，停運2A變頻泵。方法二(推薦)：保持除氧器上水調節閥控制站自動，運行人員手動將2A泵緩慢升到額定轉速，上水調節閥會自動關維持水位，待水位穩定后啟動2B定速泵,停運2A變頻泵。
（2）定速泵運行中向變頻泵的切換：保持「調節閥控制自動」運行方式，啟動2A變頻器，2A變頻泵升速至額定轉速，停運2B定速泵，待水位穩定后，將2A泵轉速控制操作站投自動，調節閥緩慢開展，變頻泵根據水位設定點自動控制除氧器水位。
（3）變頻泵自動方式運行中，上水調門控制站保持在自動，發生變頻泵跳閘時，自動聯起定速泵，調節閥快速關閉至當時給水流量所需要開度附近控制除氧器水位。
（4）定速泵運行時，發生定速泵跳閘時，變頻泵自動聯起，並快速（10秒鐘）升至額定轉速，待水位穩定后投自動，調節閥控制站在自動狀態並由邏輯控制將其緩慢開展，變頻泵根據設定點維持除氧器水位。
3.3 控制系統的邏輯實現
依據上述功能要求設計邏輯如下：在DCS系統增加2A變頻泵PID控制邏輯，設計它的M/A工作站，供運行人員手/自動無擾切換，在2A變頻泵未運行時它的M/A工作站強制在手動方式且跟蹤100%指令，該泵一啟動就升至額定轉速，保證了在各種情況下對凝結水系統的擾動最小；除氧器上水門的控制在原邏輯基礎上加以改進，增加了A泵與上水門控制站同時在自動時上水門按一定速率開展的邏輯，應用PID控制器防積分飽和技術，設計了B泵剛運行時將PID控制器高限脈衝切至與當前負荷相適應的開度然後釋放的邏輯；在兩個站都在自動時上水門的水位設定點自動跟蹤變頻泵的水位設定點，站在手動時設定點都跟蹤實際水位（詳見邏輯圖）。此設計控制邏輯變動量小，運行人員操作與以往相差不大，最為安全可靠。
4 投運情況
變頻調速控制系統投入運行后可實現：①軟起動，電機起動電流小且平穩，可減少對電網和凝結水泵設備的衝擊，降低設備運行維護費用。②在機組深度負荷調峰時，凝結水泵運行在不同轉速，凝結水的流量變化幅度一直跟隨機組負荷變化，有利於維持除氧器水位的恆定以及除氧器的壓力等參數的調節控制。③節約能源，凝結水泵電機長期運行在40Hz左右（負荷一般在250MW左右），電機運行電流變小，運行電流長期在工頻運行電流的2/3即50A左右，並且雜訊降低。在機組調峰運行時，凝結水泵電機的運行電流跟隨負荷變化，節約能源的效果更好。④由於採用了原DCS 的控制方式，系統的調試、操作簡單，調節精度高，凝結水泵運行均勻，凝結水流量波動小，凝結水系統穩定。⑤變頻器功率因數大，可以節約電能。⑥變頻調速系統與原來的工頻運行方式相比較，節電在30%以上，設備運行可靠性提高，泵的利用率提高。⑦改變了過去兩台泵需要定期切換的運行工作方式，可減少對管網、電網、儀錶疏水泵等設備的定期衝擊，由此減少設備更換率，減少設備維護費用。
5 結束語
實踐證明，用變頻器、電廠DCS系統以及一些輔助電氣設備可以實現凝結水泵的變頻調速控制，並且有運行可靠、節約能源、降低成本的功效，完全滿足生產要求，並能提高電廠的經濟和技術指標，系統具有較強現實意義和推廣價值
