火电厂循环水泵变频驱动控制系统

中国粼技术新产品器 na Neo Technologies and product工业技术火电厂循环水泵变频驱动控制系统刘建平刘效武(内蒙古乌海市海勃湾发电厂,内蒙古乌海016034)摘要:循环水泵是火力发电设备中的重要辅机之一,其功耗占主杋容量的4%左右。由于冷却水流量是影响汽轮机真空度的主要素,因而循环水泵的控制历来是火电厂中的一个重要问题。目前国内已投入运行的中等功率的火电机组大多采用节流调节方式,通过操作阀门实现冷却水水流量的调节,而对循环水泵采取定速控制。这种调节方式控制粗糙,汽轮机的真空度不稳定,不能保诬汽轮机在经济运行方式下运行。另外,当在低负荷运行时,定速控制造成阀门两端压差很大,大量的能量消耗在阀门上,并且泵的运行效率也很低,长期运行导致火电厂的能耗十分严重。随着大功率机组的大量投入运行,各电网中的中等功率机组相继参入调峰运行,循环水泵大多数运行时间在变工况下工作。现在国家已经把火电厂的节能技术改造提高到了一个新的高度,并列入电力行业重点科技计划。因此,在能源资源日益紧张的今天,研究如何对循环水泵进行调速控制具有十分重要的社会价值和经济价值。本文通过分析汽轮机的经济运行原理,提出了一种新的先进的调速流量控制方案,采用PLC、PID和变频技术对循环水泵进行调速控制,组成"汽轮杋最有利真空循环水泵变频驱动PC控制系统誾该控制系統能够根据运行负荷的变化自动调节汽轮机循环水泵系统水泵的数量和转速,达到最有利真空的控制目的,从而改变了火电厂以往的状况,实现了汽轮机真空度的高精度控制和经济运行,且运行稳定,可靠性能高,节能效果显著。关键词:电厂;循环水泵;驱动控制中图分类号:TM6文献标识码:A1汽轮机的经济运行方式与循环水泵流k当汽轮机的蒸汽负荷改变时,循环水泵的量的控制k2(1)流量要随之变动(假设流量从QA降为QB)。有1.1汽轮机的最有利真空度两种方法可以改变流量:一种是通过改变给水目前汽轮机的真空度主要是靠调节冷却求出增加循环水量后的传热系数k2。调节阀的开度(节流调节方式),使管网阻力系水流量来控制的。由汽轮机的运行原理可以知12.3假设一个排汽压力Pn,计算出传热数Sf改变,从而改变管阻特性曲线,这时水泵道,运行中的凝汽器压力主要取决于蒸汽负等效平均温差△m2运行的工况点变为B,对应的流量是QB,扬程荷冷却水入口温度和冷却水水量。冷却水温由公式是HB。另-种方法是通过改变水泵的转速,改般取决于自然条件,于是在蒸汽负荷一定的△tn2Ak2变水泵的特性曲线,这时水泵运行的工况点为凊况下就只有靠增加冷却水的流量来提高凝(2)A'转速由nA降到nA’,流量也为QB,而扬汽器的真空度,但是当冷却水水量增加使真空r2程为HA’。度提高的同时,循环泵的投资及运行电耗将大式中A为凝冷器换热面积,n2为凝汽器可以看出,与调速方式相比,调节阀门流幅增加。为了提高机组运行的经济性,由于真潜热。可以计算出循环水流量增加后汽轮机排量的控制方式中有HB-HA’的扬程浪费在管空度提高汽轮机功率的增量△N应大于为增汽量Dn2。网中;当在低负荷等工况运行时,冷却水的流加循环水量水泵所多消耗的功率△N2。显然如果Dn2的值满足下式量由于只能靠调节阀门控制,造成阀门两端压汽轮机的最有利真空Peco(又称为经济真空),差很大,很大的能量消耗在阀门上,长期运行应位于净增功率△N=△NI-△N2的最大值<0.2%3)能耗十分严重。并且当这个差值很大的时候,处,此时汽轮机工作在经济运行方式[3]Dw为D有可能导致管网破裂,造成重大经济损失。因冷却水流量,p为汽轮机的凝汽器真空,ΔN(式中Dn1为循环水量增加前汽轮机的排而循环水泵采用调速运行,节能效果是很显著为功率差值,△N在冷却水水量比较小的时候汽量)则认为P就是增加循环水量后的排汽的。随冷却水量的增大而增加,到点a达到最大,压力。如果不满足上式,应重新设定排汽压力2汽轮机最有利真空度循环泵控制系统如果再进一步增大冷却水水流量,△N反而开值进行计算,直至满足为止。设计始减小,直至为零。但当到达c点时,汽轮机末1.24根据排汽压力Pn,计算出相对真空1系统的控制原理级喷嘴的膨胀能力已达到极限,汽轮机功率不和提高的真空度该系统主要由由3台水泵、1台变频器会再增加,故c点所对应的真空称为极限真1.2.5根据提高的真空度与标准煤耗的关IPC、PLC、PID以及线性压力传感器等组成。空。由a点引等水量线与凝汽器压力线相交的系以及增加循环水流量后的电能耗费工控机IPC作为上位机,主要负责火电厂b点所对应的真空值peco就是最有利真空,a计算出循环水流量增加所带来的经济效益的运行检测和监控,并在线计算最有利真空点所对应的冷却水水量Deo就是最佳冷却水△N值,为控制循环水泵系统的经济运行提供重要水量1.26按照以上步骤重复计算不同流量下参考数据。PLC、PD调节器和压力传感器组成12最有利真空度的计算增加的经济效益ΔN,可以确定最有利真空的闭环反馈控制系统,用来控制循环冷却水流由上述分析可以看出,改变循环水流量可位置peco以提高机组运行的经济性。但必须计算改变循由以上计算分析的原则,控制系统可以通22循环水泵的调速控制环水量后的经济效益△N确定在既定冷却水过上位机PO实时计算最有利真空的数值,由由21和22的分析可知,最有利真空的温度和蒸汽负荷的前提下汽轮机的最有利真此作为依据PID调节器的设定值),来调节循实现是靠调节循环冷却水的流量。本文利用空位置。在本文提出的控制方案中,利用工控环水泵的运行台数和运行转速,控制循环水流PLC和PID设计了一个反馈控制系统。其中,机IPC调用各种参数数据,可以实时在线计算量使汽轮机的真空度维持在最有利真空位置,PLC控制着各台水泵的运行状态(工频、变频出汽轮机的最有利真空位置。为了便于在工程保证机组的经济运行停止),从而控制水泵的运行台数,在大范围上中应用,本文根据工程实际经验,采用以下计1.3循环水流量的调速控制方式原理控制循环水的流量PID调节器控制变频器对算原则。水泵的管阻特性曲线可用公式(4表示变频泵进行速度调节,在小范围上控制循环水121根据循环水量增加以前的测试数的流量,从而使汽轮机的真空度稳定的维持在据,计算出凝汽器的传热系数和冷却水速修H -Hs+s Q2正系数vl。式中Sf为管网阻力系数HSTFV中国煤化工參考文献1,22根据循环水量增加以后的测试数口到冷凝器的汽包的位差和压力差CNMHG大型电动调速给水泵M据,计算出增加循环水量后的水速修正系数个定值。SmQ2为总的水阻力损失,它号机里的“北界利吧刀国版社1990平方成正比。管阻特性曲线与H-Q曲线的交2沈士一汽轮机原理M]北京:中国电力出版由公式点即为水泵运行的工况点。力数据中国新技术新产品