凝结水泵工频改变频控制

凝结水泵工频改变频控制

摘要：对凝结水泵变频改造能实现精密控制和节能降耗。本文主要分析了凝结

水泵工频改变频的必要性，概述了改造方案，并分析了具体实施，最后分析了改

造后的注意事项。

[关键词]凝结；水泵；工频；变频

一、凝结水泵工频改变频的必要

某公司装机容量为2×300 MW热电联产机组。每台机组分别安装有一用一备

2台110％容量立式凝结水泵。在改造凝结水系统之前，存在较多问题：因为凝

结水泵定速运行，出口压力高，常常出现泵的法兰漏水等现象，系统运行不稳定；因为采用定速泵出口调节门节流调节方式，不好控制凝汽器和除氧器水位，降低

了机组的安全运行概率。还有，电机经常高速运转，各部件磨损发热现象严重；

电机工频起动会影响到电网和电机。最后是厂用电较高。为有效降低某厂用电，

实现节能降耗，必须进行工频改变频的操作。

二、改造方案分析

（一）方案简介

研究了单台机组的凝结水系统、凝结水泵运行方式及动力系统结构，提出了

变频工频的组合控制方案，甲凝结水泵(以下简称甲泵)保持工频方式不变，对乙

凝结水泵(以下简称乙泵)进行变频改造，即将乙泵由工频运行改为带工频旁路的

变频调节，即乙泵设工频和变频两种运行方式，两种方式可以通过旁路开关进行

手动切换，变频器的控制在DCS中实现，DCS根据除氧器水位进行正常调节，控

制乙泵转速，以减少凝结水系统的压力损失。正常情况下乙泵变频方式运行，甲

泵紧急备用，只在乙泵变频器发生故障时使用，系统返回到工频状态运行，这时

可以将乙泵切到旁路状态，实现工频备用。

（二）电气一次系统改造

图1 凝结泵动力系统一次系统图

系统采用高压隔离开关，以倒泵操作的方式切换两台凝结水泵运行方式。其中，乙泵使用一套变频调速装置，图中lQF、2QF、M1、M2为现场原有设备，

1QF、2QF分别表示甲、乙泵的高压开关，Ml、M2分别表示甲、乙泵的电机。QSl、QS2、QS3、和TFl为变频改造中的后加设备，QSl、OS2、QS3均为高压隔离

开关，TFI为高压变频器。QS2和QS3之间存在完全机械互锁，不能同时闭合，QS1和QS3之间存在电气闭锁和逻辑闭锁关系，防止变频器输出侧与6kV电源侧

短路等严重事故。变频运行时，QS3断开，QSl和QS2闭合；工频运行时，QS1

和QS2断开，QS3闭合。

（三）两泵启停及联锁控制

在正常情况下，应优先选择乙泵变频方式运行，乙凝结水泵变频器启动前，

应先断开QS3，合上QS1、QS2，然后再合高压开关2QF，在DCS CRT上出现变频

器待机状态时，方可在DCS系统中点击变频器“启动”。

一般情况下，应当先选择乙泵变频方式运行，未设计变频备用模式，只要是

工频运行状态，则说明变频器肯定处于故障或检修状态，所以只设计了工频备用

时的联锁启动逻辑，即变频联锁工频、工频与工频相互联锁、工频不联锁变频，

联锁启动包括两种情况，一种是跳闸联锁：当变频泵乙在运行中，无论是电机跳

闸还是变频器跳闸，将联锁启动甲泵。而当甲泵在运行中跳闸且甲、乙泵联锁开

关投入时，通过工频旁路联锁启动乙泵电机，不联启变频器。另一种是压力低联锁：当凝结水精处理出口压力低于0.8MPa甲时将联锁启动另一台备用泵。

（四）除氧器水位控制

1.凝结水系统工艺流程简介

300MW凝汽式气轮机凝结水系统原则性工艺流程如图2。

图2 凝结水系统原则性工艺流程图

锅炉来的新蒸汽经过气轮机的高压缸、中压缸、低压缸做功后进入凝汽器，形成凝结水，凝结水由凝结水泵升压后，经精处理装置、轴封冷却器、低压加热器进入除氧器，除氧后的水由给水泵进一步升压并经加热器加热，送回锅炉循环使用。工频状态下除氧器水位通过主凝水母管调整门开度来控制，凝结水泵保持额定出力；变频状态下，通过凝结水泵转速来控制，主凝水母管调整门保持全开状态。

2. 除氧器水位控制方案

由于本次改造仅将其中一台改为变频控制同时还保留了工频旁路，另一台维持工频控制不变，所以除氧器水位调节分别采用了两套控制方案：其一是工频方式下的主凝水母管调整门控制方案，其二是变频方式下的凝泵转速控制方案。同时实现了两种运行方式切换时水位控制的无扰切换。

DCS中除氧器水位主要有自动和手动控制两种。手动控制是运行人员按照除氧器水位实际情况手动调整凝结水调整门的开度。自动控制时由DCS中PID闭环系统自动控制主凝水调整门开度，来维持除氧器水位稳定。该系统采用分段串级调节系统，当总给水流量小于200t/h时，系统采用单级比例积分回路，通过对除氧器水位与其给定值的偏差进行比例积分运算，来调节凝结水调整门的开度，调节器的比例时间放大系数为3，积分时间为120秒；当总给水流量大于200t／h 时系统采用典型的串级三冲量调节系统，主调节器采用除氧器水位给定值与除氧器水位偏差作为输入，该输入经过主调节器运算后与给水流量前馈信号求和作为副调节器的给定值，副调节器将凝结水流量作为反馈信号，二者偏差作为副调节器的输入信号。主副调节器均采用比例积分调节器，为了确保主调节器有效克服水位静态偏差，副调节器具有快速响应性，应合理整定主、副调节器的参数，主调节器的比例放大系数为6，积分时间8OS，副调节器的比例放大系数为0.3，积分时间50S。

三、凝结水泵变频改造后注意事项

变频改造后，凝结水泵启停、切换的操作较以前复杂，要求运行值班员具有更高的业务素质；

工频泵、变频泵进行切换时，变频泵不能在低转速下长期停留，变频泵的转速应提高至全速，确保其出口压力与母管压力接近，防止与工频泵出口压差大逆止门打不开，而导致变频凝结水泵汽化；

工频泵长期备用期间，应加强其绕组的绝缘监视，并定期采取带负荷运行等措施来干燥绕组，确保其处于良好备用状态；

变频泵运行中突然跳闸联动工频泵后，除氧器上水调门根据当前负荷自动关小，运行人员应根据除氧器水位手动调整，待水位稳定后将除氧器上水调门投自动。

总之，凝结水泵变频改造后提高了泵组启动安全性和使用寿命；实现了空系统启动目标，减少系统启动操作。提高了泵组的工作效率，降低了系统节能损失和泵组使用能耗，避免了资源上的浪费，节能效果显著。凝结水泵变频改造后，