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1、660MW机组凝泵变频控制改造与应用摘要：马鞍山当涂发电有限公司一期为两台660MW超临界直流燃煤机组，DCS为MAXDNA系统，除氧器水位采用三冲量控制除氧器调阀，其水位控制品质较差，凝泵工频运行耗能大。为了提高了机组安全、经济运行，降低厂用电，对凝泵控制进行变频改造，并通过变参数、变负荷扰动试验后，投入凝泵变频自动控制，在改善水位控制品质，降低凝泵耗能等方面取得很好的效果。 关键词：超临界；凝泵变频；除氧器水位；除氧器调阀，三冲量Alteration and Applications of Condensate Pump Frequency Conversion Control in 66
2、0MW UnitsAbstract: Maanshan Dangtu power generation Corporation Ltd. first-stage project is 2*660MW supercritical once-through coal-firing plant. DCS is MAXDNA system. Deaerator water level adopts three impulse to control deaerator regulating vavle. Its control quality is Weakened, and condensate pu
3、mp power frequencyoperaties of big wasted energy. To improve plant safety and economy, reduce Auxiliary power, the paper recasts condensate pump frequency conversion control. After testing of varying parameters and load ,it acquires good advantage of putting into condensate pump frequency conversion
4、 auto control which improves the level control quality, reduce condensate pump wasted energy.Keywords: supercritical; condensate pump frequency conversion; deaerator water level; deaerator regulating vavle; three impulse1、前言马鞍山当涂发电有限公司一期为两台660MW超临界直流燃煤机组，锅炉型号为SG-2090/25.4-M968，上海锅炉厂生产的超临界参数变压运行螺旋管圈直
5、流炉，单炉膛，一次中间再热，采用四角切向燃烧方式，平衡通风，露天布置，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构型锅炉；汽轮机型号：CLN660-24.2/566/566，哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的超临界，一次中间再热，三缸四排汽，单轴，双背压凝汽式，八级回热抽汽汽轮机；DCS、DEH系统均采用上海美卓自动化公司MAXDNA分散控制系统。除氧器水位控制采用三冲量控制进水调节阀，凝泵工频运行。2、变频控制特点2.1工频与变频特点凝泵在工频运行时，凝泵采用额定转速，除氧器水位通过控制进水调阀的开度来实现水位控制，这种方式下，凝泵的耗能高，且阀门节流损失大；当凝泵采用变频运行时，调节阀全开，节流损失降到最
6、低，水位调节采用凝泵的转速控制来实现。在变频工况下，凝泵控制水位，采用三冲量方式，即除氧器水位，凝结水流量和给水流量。2.2 变频器一带多功能变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一种频率的电能控制装置1。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。为了更好地节省投资，当涂发电有限公司采用的是一拖二，即1台变频器带2台凝泵方式。3、凝泵控制策略分析凝泵电机采用6KV电源，给除氧器供水，是发电厂一种重要且耗能较高的辅机，运行中，既要保证安全运行，又要尽可能减少耗能，使之更加经济运行是本次凝泵变频改造的宗旨2。3.1 凝泵工频控制策略凝泵工频运行时，对除氧器水位采
7、用单冲量和三冲量两种控制策略，控制手段是控制进水调节门开度。在负荷低于20%时，采用单冲量控制水位，控制策略如图3-1所示。图3-1 单冲量控制水位当机组负荷大于20%后，除氧器水位采用三冲量控制，串级加前馈控制策略，即主调节器接受“水位实际值”与“水位设定值”偏差，主调节器输出加上“给水流量”前馈为副调节器凝结水流量设定值，给水流量前馈系数需要在试验中整定而得；副调节器接受“凝结水流量实际值”与“主调节器输出”偏差，其输出作为除氧器进水阀开度指令，进而实现水位的闭环控制，控制策略如图3-2所示。3.2 凝泵变频控制策略 与工频控制策略相比，变频控制时，对除氧器水位采用三冲量控制3。此时，除氧
8、器进水调门全开，控制器控制凝泵变频器开度来调整凝泵转速，进而实现除氧器水位控制。图3-2 三冲量控制水位4.凝泵联锁设计由于采用了一拖二变频器调速控制，为了保证除氧器水位控制的稳定、精确，又要实现凝泵经济运行，对两台凝泵之间、变频泵与工频泵之间的联锁控制就显得尤为关键，经过反复试验与调试，修改了部分逻辑，从而实现下列联锁功能4。下面以凝泵B运行，A凝泵备用，为例说明联锁情况：1）凝泵A工频启动允许条件，同时满足条件： A凝泵联锁（备用）投入或者A凝泵出口电动门已关； A凝泵入口电动门已开。2）凝泵A工频联锁启动条件： 首先是联锁投入，满足该条件下，以下任一条件满足即可。B凝泵跳闸；B凝泵运行3
9、0秒，且B凝泵出口压力低信号发出。3）除氧器调门与变频泵、工频泵之间的联锁 凝泵工频运行时，除氧器调门控制水位，凝泵在额定转速下运行；凝泵B变频运行时，除氧器调门全开，除氧器水位由凝泵B转速控制（A凝泵工频备用）。当B凝泵跳闸或变频器故障时，A凝泵工频自启，除氧器调门超驰关至一定开度，水位自动切除到手动。当B凝泵变频运行，且出口压力低，A凝泵工频自启，除氧器调门超驰关至一定开度，水位自动亦切除到手动。4）水位控制方式与凝泵运行方式除氧器水位控制方式：一是凝泵定转速运行，进水调节门控制水位；而是进水调门全开，凝泵变频控制水位；凝泵运行方式：一凝泵工频运行，另一工频备用；一凝泵变频运行，另一工频备
10、用；一变频运行，一工频运行。5、凝泵变频控制试验与分析5.1 除氧器调门超驰控制当凝泵变频器故障，或出口压力低时，产生超驰信号，超驰信号逻辑如图5-1所示。除氧器调阀接受超驰信号，关闭调阀至一定开度5，其关系为机组负荷和除氧器开度相对应。见图5-2所示：图5-1 超驰信号逻辑图图5-2 负荷与开度关系曲线图中：横坐标为负荷，单位为MW,纵坐标为阀门开度，单位为%。5.2变频控制器参数动态整定5.2.1 除氧器水位设定值扰动 凝泵变频运行时，除氧器水位设定值为1850mm，稳态时，将水位控制在1850100mm之间，以保证机组运行安全。试验1，保持机组负荷不变，改变除氧器水位设定值，观察PID调
11、节能力，图5-3水位设定值扰动试验1曲线。1-给水流量，2-机组功率，3-除氧器水位。图5-3 水位设定值扰动试验1图中：横坐标为时间，单位为s，纵坐标有三条曲线分别为：1-给水流量，单位为T/H；2-机组功率，单位为MW；3-除氧器水位，单位为mm。机组负荷在600MW时，水位设定值从1600mm1850mm，实际水位最高为1915mm，并快速稳定在1850mm。试验2保持机组负荷不变，改变除氧器水位设定值从1800mm1700mm，图5-4水位设定值扰动试验2曲线。1-机组功率，2-给水流量，3-除氧器水位。图5-4 水位设定值扰动试验2图中：横坐标为时间，单位为s；纵坐标有三条曲线分别为
12、：1-机组功率，单位为MW；2-给水流量，单位为T/H；3-除氧器水位，单位为mm。机组负荷600MW不变，水位设定值从1800mm1700mm，实际水位最低到1669mm，并快速稳定至1700mm。5.2.2 给水流量前馈扰动给水流量指令与机组负荷指令有一定的对应关系，当机组负荷改变时，给水流量随之改变，在试验中，改变机组负荷，即为改变给水流量。图5-5为负荷由452MW660MW变化曲线。1-机组功率，2-给水流量，3-除氧器水位图5-5 452MW660MW变化时曲线图中：横坐标为时间，单位为s；纵坐标有三条曲线分别为：1-机组功率，单位为MW；2-给水流量，单位为T/H；3-除氧器水位
13、，单位为mm。保持除氧器水位设定值1800mm不变，机组负荷从452MW660MW扰动试验，除氧器水位最高值为1819mm，最终稳定1800mm左右。5.3 工频与变频运行参数分析5.3.1 330MW凝泵工频运行参数 机组在330MW低负荷运行时，除氧器进水阀处于节流状态，凝泵工频运行下的几个重要参数曲线如图5-6所示。1-电流，2-功率，3-给水流量，4-水位，5-阀位。 图5-6 330MW凝泵工频运行参数图中：横坐标为时间，单位为s；纵坐标有5条曲线分别为：1-凝泵电流，单位为A；2-机组功率，单位为MW；3-给水流量，单位为T/H；4-除氧器水位，单位为mm；5-阀位，单位为%。5.
14、3.2 600MW凝泵工频运行参数 机组在600MW高负荷运行时，除氧器进水阀处于节流状态，凝泵工频运行下的几个重要参数曲线如图5-7所示。1-功率，2-给水流量，3-电流，4-阀位，5-水位图5-7 600MW凝泵工频运行参数 图中：横坐标为时间，单位为s；纵坐标有5条曲线分别为：1-机组功率，单位为MW；2-给水流量，单位为T/H；3-凝泵电流，单位为A；4-阀位，单位为%；5-除氧器水位，单位为mm。5.3.3 330MW凝泵变频运行参数机组在330MW低负荷运行时，除氧器进水阀处于全开状态，凝泵变频运行状态下的几个重要参数曲线如图5-8所示。1-功率，2-水位，3-给水流量，4-电流，
15、5-变频器开度。图5-8 330MW凝泵变频运行参数图中：横坐标为时间，单位为s；纵坐标有5条曲线分别为：1-机组功率，单位为MW；2-除氧器水位，单位为mm；3-给水流量，单位为T/H；4-凝泵电流，单位为A；5-变频器开度，单位为%。5.3.4 600MW凝泵变频运行参数机组在600MW高负荷运行时，除氧器进水阀处于全开状态，凝泵变频运行状态下的几个重要参数曲线如图5-9所示。1-功率，2-给水流量，3-变频器开度，4-水位，5-电流。图5-9 600MW凝泵变频运行参数图中：横坐标为时间，单位为s；纵坐标有5条曲线分别为：1-机组功率，单位为MW；2-给水流量，单位为T/H；3-变频器开
16、度，单位为%；4-除氧器水位，单位为mm；5-凝泵电流，单位为A。5.4 变频改造前后的对比分析 凝泵工频运行时，在330MW和600MW时，综合图5-6、图5-7,得到以下几个重要参数值，如表5-1所示。表5-1 工频下的参数机组负荷MW水位偏差mm电机电流A三相有功KW给水流量T/H调阀开度%33045101927102928600781621487187861凝泵变频运行时，在330MW和600MW时，综合图5-8、图5-9,得到以下几个重要参数值，如表5-2所示。表5-2 变频下的参数机组负荷MW水位偏差mm电机电流A三相有功KW给水流量T/H变频输出%3301031285100157
17、6001792845181379对比表1和表2参数，在330MW和600MW时，工频与变频参数，在变频运行时，无论是高负荷和还是低负荷，凝泵电流较之工频运行降低明显，电流减少70A左右，凝泵电机三相有功降低显著，从经济性说，一台凝泵每小时节约电能约为：640KW。这样计算一天为电站（2台凝泵运行）节约电能约为640*24*2=30720KWH。水位控制精度也有很大提高，给水流量减少约50T/H，调阀节流损失减少明显，说明凝泵变频改造取得极大成果。 6、总结 本文通过对超临界机组凝泵变频控制改造及调节器参数整定，通过试验得出结论，在凝泵变频控制方式下，除氧器水位控制精度有所提高，凝泵电流下降明显
18、，大大降低了凝泵运行的能耗，每天为电站节省用电约3万度，通过实际运行验证，此次改造取得显著的效果，为机组安全、经济运行提供重要保障。 参考文献：1吴忠智,吴加林.变频器原理及应用指南M.北京:中国电力出版社,2007.2韩盛林.凝泵变频节能改造.节能2001年11期：43-44页.3郝春林，邹节廉等.600MW机组进口冷凝泵节能优化改造研究.水泵技术2006年05期：44-47页.4陶柳凤,黄宇.高压变频器在330MW汽轮发电机组凝结泵上的应用J.企业科技与发展,2008（24）:158-160页. 5樊俊生,翟华,秦治国.大功率变频器在600 MW机组凝结水泵上的应用.山西电力2007年 第06期：32-35页.
