凝结水泵变频器自动控制策略研究与创新

王营营

【摘 要】针对目前各发电企业变频器普遍使用但自动不能及时投入，按照现场实际设计出一种全新的自动控制策略。分析了该策略的实施方法，介绍应用效果，为各火力发电厂变频器可靠的全过程投入提供直接经验。

【Abstract】In view of the phenomenon that the power generation companies generally use frequency converters， but they can't automatically invest in time， a new automatic control strategy is designed according to the actual situation of the field. This paper analyzes the implementation method of the strategy， introduces the application effect， and provides direct experience for the reliable whole process input of the frequency converter of each thermal power plant.

【关键词】变频器；控制策略；全过程

【Keywords】frequency converter； control strategy； whole process

【中图分类号】TM921 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）02-0162-02

1传统水位调节规律

我们知道除氧器水位控制的主要任务是使除氧器水位维持在规定的水位。凝结水泵工频运行方式除氧器水位自动调节系统是常规的有前馈补偿的串级三冲量控制系统，其控制系统原理图如下：

Wow（s）——对象控制通道传递函数；WoD（s）——对象扰动通道传递函数；Wal（s）——副控制器传递函数；Wa2（s）——主控制器传递函数；WbD（s）、WbW（s）——给水流量前馈装置和凝结水流量反馈装置的传递函数；Kv——执行机构的传递函数，通常是常数；yD、yW、yH-D、W、H信号的测量单元传递函数，通常是常数。

三门峡发电有限责任公司凝结水泵工频控制下除氧器水位切手动的条件为以下各个条件相“或”：

①除氧器水位故障；②除氧器水位偏差大（给定值与测量值之差大于100mm）；③除氧器进水阀偏差大（指令和反馈之差大于25）；④除氧器进水阀故障。

2 变频器水位自动控制策略研究

由凝结水泵在系统中的作用显而易见变频器的调节任务同样是控制除氧器水位。如何用截然不同的设备控制同一对象，既要实现节能，而更重要的是保证系统的安全稳定运行，是控制策略的重中之重。而且凝结水系统的用户非常多，哪个系统脱离正常工况都会对机组的安全运行造成严重威胁。通过分析总结如下：

2.1增加凝结水泵变频器之后，自动控制的难点分析

①满足机组安全运行对凝结水系统的最低要求。即维持汽泵机械密封水压力、低旁减温水压力、化学精处理压力、凝结水泵出口压力等问题。②除氧器水位高出正常水位后的自动控制问题。③系统故障情况下水位的正常维持。即当凝结水泵变频方式运行下跳闸后工频联起维持正常水位问题。④保证变频器长时间最低转速和除氧器上水调门长时间全开状态下维持正常除氧器水位问题。

2.2 针对以上的思路，拟出控制策略

①凝结水泵变频器转速控制除氧器水位；②正常运行工况下除氧器上水调门和凝结水泵变频器转速控制均投自动位；③除氧器水位设定值由除氧器上水调门操作器设定，此设定值为除氧器上水调门调节水位的设定值；④凝结水泵变频器转速控制设定值为除氧器上水调门水位设定值减80mm（运行中可调）。

2.3 考虑汽泵密封水用户所需维持凝结水压力控制策略

①当精处理后凝结水压力降低至当时负荷对应下的最小压力时，闭锁变频器降指令，维持精处理后压力。（目前设定值：300MW对应最低压力0.8MPa，600MW对应最低压力2.0 MPa，300-600 MW之间呈线行变化，由程序自行计算最低压力值：300MW-0.8 MPa，350MW-1.0 MPa，400MW-1.2 MPa，450MW-1.4 MPa，500MW-1.6 MPa，550MW-1.8 MPa，600MW-2.0 MPa，）②低旁减温水压力低I值闭锁变频器转速减指令。③除氧器水位高I值闭锁变频器升指令。④变频器异常跳闸时切手动并将变频器指令置0。

2.4 拟变频器自动控制切手动条件

①除氧器水位变频偏差大（给定值与测量值之差大于100mm）；②变频器故障；③变频器报警；④ 变频未运行；⑤除氧器水位故障。

3 创新的水位调节调试

拟出控制策略后，热工人员按照常规理念设计并完成凝结水泵变频调节逻辑。需运行人员配合投用凝结水泵变频器转速自动，所需做工作如下：①修改凝泵母管压力低联动备用泵定值改为0.6MPa（暂时，完成试验以后视情况再行调整）。②将凝泵再循环调整门自动状态下最小流量区间调整为300T/H---500 T/H（原区间400--600 T/H）。即流量上升過程，300T/H开始关再循环门，500T/H全关，流量区间内调门开度线形变化；流量小于200T/H时强制打开再循环阀。③变频器自动控制水位和除氧器上水调门自动控制水位，在当机组调节级压力降至4.0 MPa以下时，根据水箱水位进行单冲量调节。当机组调节级压力升至4.6 MPa以上时，根据除氧器水位、凝结水流量和给水流量进行三冲量调节。④为配合变频自动，原低旁减温水压力低Ⅰ/Ⅱ值由2.6/2.4 MPa调整为1.8/1.2 MPa。

在调试过程碰到问题及解决办法：

①除氧器水位居高不降

原因分析：在因满足凝结水系统用户要求导致变频器指令被闭锁后，除氧器水位交给上水调门控制，而除氧器上水调门在全开后存在饱和积分现象，导致水位高于设定值后滞后调节。

解决办法：除氧器上水调门指令达到100%后，如果变频器指令不闭锁则上水调门主调利用FLK闪烁跟踪凝结水流量，从而使上水调门处于热备用状态。正常水位偏差由变频器调节，变频器指令一旦闭锁，水位偏差立即由上水调门调节。

②变频器指令突变

原因分析：当运行人员手动干预除氧器上水调门调节时，变频器的调节设定值会突增80mm，导致变频器指令会突然上升。

解决办法：a当变频器有闭锁条件时，主调跟踪凝结水流量。b原设计控制策略为两对象均为自动位时变频器设定值-80mm，否则按照自动位的设定值进行调节。为了避免这种现象，将控制策略改为任意一自动位时按照自动位的设定值进行调节。

4 变频、工频之间互联逻辑

在变频和工频互联方面的逻辑如下：

凝结水系统逻辑

4.1凝结水泵A/B顺启允许条件

凝汽器水位不低且无保护跳闸条件。

4.2 凝结水泵A/B顺启步序（以A为例）

①A泵出口门，开入口门；②启动A凝泵；③A泵运行，延时5秒，开A泵出口门。

4.3 凝结水泵A/B顺停步序（以A为例）

①停A凝泵；②关A泵出口门。

4.4 凝结水泵A/B逻辑（以A为例）

4.4.1 A凝结水泵启动允许条件

当以下各项条件均满足时，凝结水泵工频状态允许启动：①A或B凝汽器水位不低（≮560mm）；②凝结水泵A出口门关或联锁开关投入时出口门打开；③A凝结泵入口门已开；④无保护跳闸条件； ⑤变频器刀闸在断开位。

凝结水泵变频状态允许启动：

除满足①、②、③、④条件外还需满足以下条件：

第一，变频刀闸合闸位；第二，无变频器故障或变频器报警信号。

4.4.2 A凝结水泵联锁启动条件

以下任一条件满足时，联锁启动A凝结水泵：①B凝泵运行延时120秒，凝泵出口母管压力<2MPa且联锁开关投入且A泵未运行；②B凝泵运行信号失去且联锁开关投入。

注：泵运行信号的判断如下：

①工频状态下为高压开关合闸信号；②变频状态下为以下信号相与

a.变频断路器合闸位；b.变频器运行；c.变频器刀闸柜K2合闸位；d.变频器输出有电流。

4.4.3 A凝结水泵保护跳闸条件

以下任一条件满足时，停A凝结水泵：①A凝结水泵运行且出口门关且出口门不在开位，延时20秒； ②A或B凝汽器水位低II（三取二）。

5 結论

通过和运行人员的反复试验和对控制系统参数的不断修正，目前三门峡二期两台机组的水位自动均实现了全过程稳定投入，愿此控制策略能为大家提供借鉴，以尽快减轻运行人员工作量和实现各公司节能的最初愿望。