[摘要] 介紹了600MW超臨界機組凝結水泵調節系統變頻“一拖二”改造工程中除氧器水位調節系統及兩臺凝結水泵的控制與保護邏輯的設計方案。實踐證明，改造方案可行，不僅節約了成本，而且凝結水系統安全可靠，經濟效果明顯。

　　[關鍵詞] 節能;“一拖二”變頻控制;凝結水泵調節系統;超馳關

　　Abstract: This paper introduces the 600MW supercritical generating units condensate pump to adjust the system frequency "drag" the deaerator water level adjustment system and two condensate pump control and protection logic design in the renovation project. Practice has proved that the transformation is feasible, not only cost savings, and the condensate system safe and reliable, the economic effect is obvious.

　　Key Words: energy saving; "drag" variable frequency control; condensate pump-conditioning systems; override off

　　中圖分類號: TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：T2012-02(02)8004

　　1 概述

　　國電電力大連莊河發電有限責任公司2×600MW 機組汽輪機為超臨界機組，每臺機組配備兩臺100%容量的定速凝結水泵，正常運行時，一臺運行一臺備用，除氧器水位的調節是通過調節除氧器水位調節閥的開度來實現。以前，機組經常參與調峰運行，除氧器水位調節閥開啟不足，節流引起的凝結水壓力能損嚴重，凝結水泵偏離經濟區域運行，造成凝結水泵馬達額外的耗電損失，影響了機組的經濟性。

　　為降低機組的能耗，決定利用變頻器調速，對凝結水泵系統實施變頻調速改造。使電動機驅動泵變速運行，流量與電機轉速成正比，產生的壓差與轉速的平方成正比。從節約成本考慮，實行配備一臺變頻器，采用“一拖二”方案(圖1)。如果A泵工作在變頻狀態，B泵可以工作在工頻狀態或備用狀態;相反如果B泵工作在變頻狀態，A泵可以工作在工頻狀態或備用狀態;如果檢修變頻器，斷開QF2、QS1、QS2，兩臺負載A、B泵都可以工頻運行。該接線方案無論A泵或B泵工作都能實現變頻->工頻或工頻->變頻的切換。改造后，根據實際運行情況，在保證該泵汽蝕安全的情況下，通過降低母管的出口壓力定值，以更好地達到節能降耗的目的。

　　A/B凝結泵都可以在變頻和工頻運行，這就增加控制系統設計的難度，在工頻泵運行時，除氧器水位保持原調節方式不便，變頻運行時靠轉速調節控制。為適應變頻改造后的凝結水系統的運行要求，需要對原來的除氧器水位調節系統控制邏輯進行修改，實現兩臺凝結水泵各種運行方式下自動調節系統的正常投入，并通過相應的聯鎖保護邏輯，實現變頻泵與工頻備用泵之間的聯鎖功能，盡最大可能保證在惡劣工況下系統的穩定。

　　2 除氧器水位控制系統和變頻控制方案的修改

　　2.1工頻運行時，除氧器水位控制系統

　　改造后工頻運行時除氧器水位調節系統(保留了原系統的邏輯)，通過調節除氧器水位調節閥和旁路調節閥控制除氧器水位。低負荷時采用旁路調節閥控制除氧器水位，達到一定負荷后采用調節閥來控制除氧器水位。除氧器水位采用單/三沖量控制，隨著機組負荷的變化平滑切換的當給水流量大于30%后，完全切為三沖量控制。如三沖量信號(除氧器水位、給水流量及凝結水流量)無效(給水流量或凝水流量信號無效)，將切除三沖量信號，轉為單沖量控制。新增加變頻控制互鎖，即當變頻器控制系統投入自動時，禁止投入調節閥自動。

　　2.2變頻運行時，除氧器水位控制系統

　　在改為變頻泵后，增加一套除氧器水位采用單/三沖量控制，隨著機組負荷的變化平滑切換的當給水流量>30%后，完全切為三沖量控制。如三沖量信號(除氧器水位、給水流量及凝結水流量)無效(給水流量或凝水流量信號無效)，將切除三沖量信號，轉為單沖量控制。當除氧器水位調節閥投自動時禁止變頻控制系統投入自動，設計變頻最低控制轉速，保證泵體的安全。

　　2.3異常工況自動系統的處理

　　2.3.1自動切除功能

　　設定值與測量值偏差大，指令與反饋偏差大，信號品質壞都自動切為手動控制，并發出報警。在新變頻自動控制中增加變頻系統故障切為手動，并報警。

　　2.3.2調節閥超馳關功能

　　當A凝結水泵處于變頻運行時候跳閘，聯鎖啟動B凝結水泵成功。由于凝結水壓力和流量突然增大，為減少對除氧器水位造成大過大擾動，當變頻泵跳閘發出聯啟工頻泵的指令時，同時給出一個與機組負荷具有函數關系的超馳指令加到除氧器水位調整門，將上水調整門關至一定位置。超馳控制將保證系統平穩過渡。在DCS畫面增加超馳投入切除按鈕，正常倒泵時，手動干預時切除。超馳信號可自動復位，運行人員隨時干預可以復位。超馳的觸發和復位如圖2所示的超馳關邏輯圖。

　　3凝結水泵運行方式及其相互聯鎖

　　3.1 重要開關實現互鎖

　　QF1和KM1，QF3和KM2，KM1和KM2三對主要開關互鎖，保證系統運行安全性。

　　3.2凝結水泵運行信號的邏輯實現及其運行方式變化

　　原來的凝結水泵運行信號是QF1/3斷路器開關的合閘信號，但是改造后的凝結水泵有兩種運行方式，在電氣的實際回路中也有兩種合閘運行方式。因而，在DCS中增加邏輯判斷來確定凝結水泵的實際運行狀態來給出運行信號，這樣保證凝結水泵運行信號的工況有效性，同時這樣讓原有邏輯得到了較少的修改。A變頻運行，即QF2運行，KM1已合閘;B變頻運行，即QF2運行，KM2已合閘，工頻保持原不變。

　　3.3 工頻、變頻方式下操作控制與邏輯功能

　　在工頻方式下，凝結水泵操作畫面和控制邏輯、畫面操作方式維持原來的不變。兩臺泵的跳閘條件和改造前完全相同。在變頻方式下，主要新增加了變頻器、QF3、KM1、KM2的操作控制邏輯功能。

　　3.3.1凝結水泵變頻

　　(1) 啟動允許條件。

　　l 變頻器允許啟動

　　l 變頻器無輕故障和重故障報警

　　l 變頻器在遠方控制

　　l 凝結水熱井水位高于300

　　l A側/B側無跳閘條件

　　l 凝結水熱井水位無低低信號

　　l 變頻器高壓開關QF2已合閘

　　(2) 聯鎖跳閘條件。

　　l 高壓凝汽器熱井水位低低

　　l A側保護跳閘(變頻器運行且KM1已合閘與A泵發以下保護信號)或B側保護跳閘(變頻器運行且KM1已合閘與B泵發以下保護信號)(

　　l 凝結水泵A/B上軸承溫度Z1〉85℃

　　l 凝結水泵A/B下軸承溫度Z3〉85℃

　　l 凝結水泵A/B推力瓦溫度Z2〉85℃

　　l 凝結水泵運行時，入口門關閉

　　l 凝結水泵運行時，出口門關閉，延時30s)

　　l 變頻器重故障

　　l KM1與KM2全已分閘

　　3.3.2凝結水泵變頻高壓開關QF2

　　(1)啟動允許條件。

　　l 變頻器無重故障報警

　　l 開關在遠方控制

　　l 凝結水熱井水位高于300

　　l KM1已合閘且KM2未合閘或 KM2已合閘且KM1未合閘

　　l A側/B側無跳閘條件

　　l 凝結水熱井水位無低低信號

　　l QF2無保護動作信號

　　(2)停止允許條件。

　　l 變頻器已停止

　　(3)聯鎖跳閘條件。

　　l 變頻器重故障

　　l KM1與KM2全已分閘

　　l 高壓凝汽器熱井水位低低

　　l A側保護跳閘(變頻器運行且KM1已合閘與A泵發以下保護信號)或B側保護跳閘(變頻器運行且KM1已合閘與B泵發以下保護信號)(

　　l 凝結水泵A/B上軸承溫度Z1〉85℃

　　l 凝結水泵A/B下軸承溫度Z3〉85℃

　　l 凝結水泵A/B推力瓦溫度Z2〉85℃

　　l 凝結水泵運行時，入口門關閉

　　l 凝結水泵運行時，出口門關閉，延時30s)

　　3.3.3凝結水泵變頻真空接觸器KM1/KM2

　　(3) 啟動允許條件。

　　l QF1/QF3已分閘

　　l QS1已合閘且QF1未合閘/QS2已合閘且QF2未合閘

　　A泵未發保護信號或B泵未發保護信號

　　l 凝結水泵A/B入口電動門己開

　　l A/B泵凝結水流量再循環調節門打開(>95%)且凝結水泵出口門已關

　　l 凝結水泵A/B上軸承溫度Z1<75℃

　　l 凝結水泵A/B下軸承溫度Z3<75℃

　　l 凝結水泵A/B推力瓦溫度Z2<75℃

　　(4) 停止允許條件

　　l 變頻器已停止

　　(5) 聯鎖跳閘條件

　　l 變頻器已跳閘

　　3.4 兩臺凝結水泵的聯鎖處理

　　為了盡可能地利用變頻泵的節能效果，一般將A凝結水泵置于變頻運行，B凝結水泵處于工頻備用，反之也然。同時為了讓兩臺泵的在危急聯鎖時候能正常動作，以保證機組的安全運行。備用按以下處理：

　　(1) 備用投入后，運行泵(包括工頻運行和變頻運行)跳閘時，立刻聯啟備用泵。

　　(2) 備用投入后，運行泵運行且凝結水泵出口母管壓力低，延時3s，聯啟備用泵。

　　(3) 備用投入后，KM2 / KM1已分閘或變頻器出現重故障或變頻器QF2已分閘，聯啟備用泵。

　　4結束語

　　采用變頻調節，可實現除氧器水位調節閥處于全開，減少閥門節流損失，且能線性調速，比控制非線性特性的調節閥更有利于提高調節系統的調節品質。

　　本公司的凝結水泵變頻節能改造在2009年1號、2號機組已經得到實施, 凝結水泵變頻“一拖二”的改造節成本約近似一半，在近半年多的時間內，除氧器水位調節平穩，凝結水泵的能耗得到了較大的改善。尤其機組高負荷和調峰時候表現明顯。相信控制系統如此改造對同類型的其他機組同樣有借鑒的價值。

　　參考文獻

　　[1] 廣東電網公司電力科學研究院.汽輪機設備及系統.北京:中國電力出版社,2011-01-01

　　[2] 立德華福變頻器廠.凝結水泵變頻器操作說明書

　　作者簡介 ：

　　張衛東(1975—)，男，工程師。畢業于北京電力高等專科學校熱工檢測及控制技術，現任國電電力大連莊河發電有限責任公司生產技術部熱控專業主管。

　　邰艷君(1974—)，女，工程師。畢業于沈陽電力高等專科學校熱工測量及自動化，現任國電電力大連莊河發電有限責任公司維修部熱控高級維護工程師。

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