凝结水泵变频改造.

1、近年来随着电力行业竞争愈演愈烈，电力生产节能降耗也成为各个电厂重点关注的问题。在保证完成发电量任务的前提下，降低厂用电率，减少厂用设备单耗成为重中之重。而在没有加装变频器时，凝结水泵（简称凝泵）电耗不会随负荷的改变而发生改变，始终在额定状态下工作。针对该问题，对国华台山发电厂在用的一期工程2x600MW的凝结水系统进行了升级改造。国华台山发电厂凝结水系统采用了两台凝泵的配置，一台用于工作，一台处于备用状态，单台凝泵即可满足机组满负荷出力。但由于凝结水系统中除氧器水位调整阀截流损失严重，同时低负荷下凝结水泵用电消耗较大，导致系统经济性较差，机组厂用电率高。针对耗能大和经济性差的问题，台山发电厂开

2、展凝泵变频调节的方法，选用一拖二的手动进行工频转变到变频切换的改造方案，在负荷变化的同时，系统根据流量改变凝泵的电机转速。改造内容主要包括凝泵的变频、凝结水的操作员画面及凝泵的变频逻辑改造等等。改造后，凝结水泵的出力仅是满负荷时的三分之一，凝结水泵的单耗总体上降低了60%以上，单台机组厂用电率降低了0.5%左右。另外，变频调节使低转速下凝泵电机轴承温度、泵体轴承温度、电机线圈温度下降很多，从而延长了电机的使用寿命，为设备长时间安全稳定运行奠定了基础。关键词：凝结水系统，变频调节，节能AbstractInrecentyears，alongwiththeelectricpowerindustryc

3、ompetitionintensified，powerproductionfocusonsavingenergyandreducingconsumptionhasbecomethefactoryTheproblem.Onthepremiseofguaranteepowergenerationtask，decreasetherateofauxiliarypower，reducespecificauxiliaryequipment，becomeatoppriority.Aimingatthisproblem，thefirstphaseofguohuataishanpowerplant2x600MW

4、ofthecondensatesystemisreformed.Guohuataishanpowerplant，thecondensatesystemadoptedtwocondensatepumpconfiguration，arun，abackup，asinglepumpcanmeetthefulloutputunit.Butduetothecondensatesystemofdeaeratorwaterleveladjustmentvalveclosurelossserious，electricityconsumptionofthecondensatepumpunderlowloadatt

5、hesametime，thepooreconomysystem，auxiliarypowerunitrateishigh.Aimingattheproblemofenergyconsumptionandeconomicalefficiencyof，Iintaishanpowerplantdecidedtoadoptthemethodofcondensatepumpfrequencyconversionadjustmentdesign，selectionofyituosecond-handconstruction/frequencyswitchingretrofitscheme，atthesam

6、etimeofloadchange，systemaccordingtotheflowratechangeofcondensationwaterpumpmotorspeed.Thismodifiedunderlowload，theoutputofthecondensatepumpisonlyfullwhenathirdofthepowerconsumptionalsodeclinedsignificantly.Andwhennoequippedwithfrequencyconverter，powerconsumptionofthecondensatepumpchangesoverload，alw

7、aysrunningunderthebearingtemperature，coiltemperaturedropalot，whichlaidafoundationforthesafeandstableoperationofequipmentforalongtime.Keywords:thecondensatesystem，frequencyconversionadjustment，energysaving.第一章绪论课题的背景和意义电是人们日常生活中不可缺少的一种能源，随着科学的进步和社会发展，人类对电的需求在日益不断的增加，经常会有供电量不足的情况发生。为了缓解我国部门地区电量不足的情况，我

8、国开展了西电东送的大工程，是继我国南水北调之后的又一项能源转移大工程。由于发电燃料的分布不均，在西部一些不发达城市，充足的燃料使得电厂如同雨后春笋一般，一个个拔地而起。由于电网建设缓慢，网络覆盖面窄，电网输电有限，导致这些电厂均面临电能输送的问题。电力企业在今年的工作中要落实重点，把降低发电成本、减少能源损耗放在首位。当前，各个发电企公司已经利用开展节能管理工作的细化、节能改造的推进、设备工作的优化，进行降低耗能的持续前进。电力企业要如何充份做到这一点，如何做好减排工作，已经是各企业面临的重头戏，首先火电机组优化节能、各大集团的规模扩容，其次国家调整能源战略部署，深化能源结构，面对如此巨大的竞

9、争压力，各个集团公司旗下的火力发电在争取最大负荷率的同时，想尽一切办法降低发电成本。在火力发电厂热力系统中，凝结水系统是一个十分重要的环节，它关系到热力系统供水的持续性，它的安全持续性关系到机组的安全稳定运行。凝结水系统的主要设备是由凝结水泵组成，其保证除氧器水位在规定范围内，进而保证了给水泵不间断的把除氧器内的水打至锅炉。而从当前的实际情况来看，发电厂要减少能源的损耗就要从凝结水系统节能做起，这也是一个重要的判断标准之一。国华台电的一期工程于2003年3月开始建设，是2x600MW的国产亚临界燃煤机组，同时，该机组在2005年12月正式开始投入发电使用。该机组自生产运行以来，一直顶着巨大的竞

10、争压力，想尽一切办法，提高生产效益，但其凝结水系统存在以下不足：（1）凝泵电机每次需要维护的费用高，且周期短，所需的电耗高。（2）除氧器液位调节门开启不到位，有明显的截流损失。（3）由于水泵一直在高效率区域运行，但是这个区域偏离设计区域，因此机组的经济运行受到了影响。上述凝结系统具有的众多不足之处限制了其作用的发挥，因此，为了更好的促进该系统的工作效率的提高，就需要对其展开相应的改造和完善。变频技术的发展现状当前，在工业现场中的众多领域，各式各样的高压变频调速产品获得了广泛的使用。其中国外厂家主要有西门子、ABB、ROCKWELL、ROBICON等公司；当前国内也有着许多企业参与高压变频调速产

11、品的研究工作，比如冶金自动化院、利德华福、成都佳灵等等。在变换的形式方面，高压变频调速的系统主要以“高-高”为主，结构多是单元串联的多平拓扑结构，由多个功率模块组进行串联而成，通过各个摩扩低压累加来产生所需求的高压进行输出。这一种变换方式本身就具有很多的优点，其优点主要都表现在谐波控制方面，分别表现在以下这些方面：首先这一变换方式的输入功率因数相对较高，特别是符合了IEEE519-1992的谐波抑制标准，输入电压谐波畸变、输入电流谐波畸变值都比较小，其中电网输入电压谐波畸变率小于2%，输入电流谐波畸变值小于4%，正是因为有了这些优势，因此就不需要采用输入谐波滤波器、功率因数补偿装置了，而且也不

12、存在由于谐波而引起的电机附加发热和噪音、转矩脉动、输出dv/dt、共模电压等方面的问题，能够使用异步电机，而且不需要另外使用输出滤波器。其次，这一种变换方式能够降低输入谐波电流。通过输入变压器的一组副边给功率单元供电，变压器二次绕组、每个功率单元之间是相互绝缘的，并且二次绕组采用的延边三角形接法，能够实现多重化从而降低了输入谐波的电流。对于次变频技术的方案主要有两种，分别是多电平电压型逆变器、电流型逆反变器。电流型逆变器的高压变频调速具有一系列的优点，如四象限运行、功率器件少等方面的优势，但是不可否认的是这一方案也存在着诸多的缺点，比如说功率因数相对较低，而且在工作中对电网也会产生很大的污染，

13、甚至有可能出现没办法通用等问题，虽然说有两种方案可以选择，但是基于电流型逆变器的特点，因此这一方案的应用相对较少。相反的，多电平电压型逆变器不仅具有电流型逆变器的优势，同时其还具有模块化结构、不用滤波器就可运行等特点，而且更为重要的是在正常的运行之中产生的输入谐波含量相对较少，输入功率因数又高，可以说无论从哪一方面来说都具有很大的优势，基于这几点，本文主要应用了IGBT的单元串联多电平电压型逆变器，ROBICON的PerfectHarmony系列变频器进行改造。论文的目标本课题来源台山发电有限公司，目标是利用变频技术对凝结水系统凝泵电机变频进行改造，来实现凝结水泵在用电方面的节能降耗。主要研究

14、内容包括：（1）对待改造的凝结水泵系统通过可行性分析和系统原理分析，提出改造方案。（2）实施凝结水泵改造方案后，凝结水泵经常处于低负荷状态，并且启动电流小，并且是能够实现在最佳运转速度运转，达到高效调速泵的目标。（3）设备的安装和调试。因此，对台山发电厂一期600MW火电机组凝结水泵进行改造为主要研究内容，通过可行性研究，首先进行了系统的分析与设计，然后到设备的安装、调试运行，最后达到预期的节能效果。论文的组织第一章绪论介绍，面对国家调整能源战略部署，深化能源结构的体制，企业怎样做才能可持续优化节能减排工作。从而引出了本次对国华台电一期凝结水泵改造课题研究方向和研究内容，以及对国内外凝结水泵变

15、频器技术的发展现状介绍。第二章介绍了对凝结水泵变频改造分析及总体改造方案的设计，包括变频器的改造原理，和凝结水泵的可行性分析。第三章凝结水系统改造具体实施，包括变频器的选型布置，除氧器控制系统改动，和逻辑的修改与设计。第四章介绍了凝结水泵进行变频调试的方案与具体的运行结果。第五章对本研究的工作展开总结，并指出不足和进一步改进。第二章凝结水泵变频改造分析及总体改造方案设计2.1凝结水系统分析国华台山发电厂亚临界燃煤机组2x600MW期工程中，两台机组各配置两台凝结水泵。在机组进行正常运行的时候，采取的是一台机组运行而另外一台机组备用的模式。凝结水系统工作流程如图2-1所示。图2-1凝结水系统流程

16、图Figure.2-1condensationwatersystemflowchart不可否认的是在火力发电厂整个汽水流程中凝，结水系统是不可缺少的一个系统、环节。在凝结水系统中，首先把汽轮机排气排到凝汽器热井中，进一步凝结成水，接下来这些凝结水再通过水泵将其注入到低压加热器里面，然后再送至除氧器里面，从而来维持维护除氧器处于正常水位，确保锅炉不会出现断水情况的发生。而在整个凝结水系统中，主要有两个阀门，其分别是凝结水再循环门、除氧器上水调整门，其中，凝结水再循环门发挥着两个重要的作用，一方面是对于凝泵出口处的水流量和压力展开调整，使得锅炉在低负荷运行的时候不需要过多的用水量；另一个作用是保证

17、凝结水热井水位，保证凝泵的入口压力得到满足。两个阀门间的协作使用，对除氧器进水的水流量随时进行密切的调整。除氧器的上水调整门在整个凝结水系统里面主要起到如下几个作用：因为凝结水泵在运行过程中是定速运行的，而由于机组的变负荷运行时，除氧器水位、热井水位的波动的变化很大。靠除氧器上水位调整门（如图2-1所示）的节流控制，节流量大，在负荷快速降低时，而如果将除氧器上面的水位调整门快速关小的话，就很有可能会引起凝结水泵的出口处的压力发生变高等情况。过高的压力会造成凝结水系统管道和阀门的损坏、疏水管道泄露和震动等故障。同时，凝泵长期低负荷运行，阀门的节流损耗很大，在长时间的水流冲刷后，阀门也存在磨损，造

18、成关闭不严等问题。另外，结构为立式泵的凝结水泵，由于长时间的低负曲线代表的是负载（转速为N1）时的工作特性。荷憋压运行的原因，就会引起轴向串动变大，从而使轴承的温度变高，长久下去就会影响到油脂的质量，最终导致轴承损坏，这样不但会造成凝结水泵的维护成本的增加，还给机组的平稳工作、运转带来很大的安全隐患。尽管凝结水的再循环门可以起到减小凝结水泵出口处压力的作用，并且能保证凝汽器热井水位和防止泵汽蚀。但是这样一来又势必造成凝结水泵出口流量增大，使得泵出力增大，造成了不必要的电能损失，同时又增加了凝结水系统的维护工作。总之，为了进一步提高凝结水系统的性能，为了进一步确保整个系统的稳定、安全、经济的运行

19、，因此就必须对其进行改造，使凝结水泵达到根据负荷的变化能够自动变速运行的目标。2.2变频改造原理2.2.1变频调速的节能原理电机类负载设备的工作特性如图2-2所示。图2-2电机类负载设备的工作特性图Figure2-2motorclassloadequipmentperformancechart曲线为负载（转速为N2）时的特性曲线，为管网的阻力特性曲线。第种工况运行时，负载的工作点是A点，此时的流量为Q1、压力为H1。如果负载依然按N1的速度定速运行，当用挡板将流量调节为Q2时，压力将上升到H3，负载工作点就会移到B点。此时通过阀门的截流作用，管网阻力特性曲线就会由变为。在A、B两点，设负载功率

20、分别为PA二H1xQ1,PB二H3xQ2,虽然两点的流量Q2Q1,但是两点的压力相比却是H3H1,所以，此时实际减小的功率非常有限。如果不采用阀门挡板调节，这时管网阻力特性保持曲线不变，改用调节负载速度来减小流量，负载改按速度N2运行，工作特性曲线为，负载工作在C点，流量仍然为Q2，但压力却为H2。把B、C两点进行一下比较，负载减少的轴功率为：AP=PB-PC=（H3-H2）xQ2在流量阻力特性不变的情况下，根据相似定理，流量Q、压力H、轴功率P和转速N之间满足如下的关系（参考文献电机功率相似定律）：QN,HN2,PN3所以由公式得：由公式（3）可知，电机流量是会随着调速的情况发生变化的，因此

21、在不考虑效率的前提下，在流量出现下降的时候，电机轴的功率也会跟着降低，当电机的流量下降50%的时候，电机的轴功率就会降低87.5%。也正是因为具有这方面的特点，因变频调速可以在这一领域中得到最为广泛、普遍的推广应用。另外一方面，如果直接启动工频50HZ电网的话，会对电网产生很大的机械冲击，这样一来，就会产生很大的声响。再者由于水泵类负载平方转短的特性，跟异步电动机在起动机械的时候表现的机械特性曲线呈现部分相似性，因此在正常运行情况下，其对变频的损害是相对较小的，因此从经济的角度上说，这样就可以节省大量的费用。而如果在调速的时候使用变频的话，50HZ满载的时候电机的功率因数大概为1，而这个时候电

22、机具有的额定电流则会比电机的实际工作电流高很多，因此从省电方面来说，采用这一种变频装置就可大大的节省其用电量，大约为电网节约容量20%左右，主要是由于变频装置里面具有的内滤波器电容存在着改善功率因数的功能。变频调速的方法交流异步电动机的输出转速表达式为：n=60f(1S)/p(1)在上面的公式中，n电动机的输出转速；f输入的电源频率；S电动机的转差率；p电机的极对数。从公式(1)可以分析得出，变频调速即是用来调节交流电动机输出的转速的，而其所应用的方式即是利用对输入到交流电机中的电源频率的改变。工频为50Hz的交流电从电网里面接入电机以后，然后再通过交-直-交的变频方式，从而完成变频调速系统的

23、运行。这种变频转换方式的是通过以下的具体过程得以实现的：把电动机的输入交流电转换成频率与幅值均能够实施调节的交流电，然后输出到电动机，从而完成交流电动机的变速运行。凝结水泵改造的可行性分析二期工程所采用的凝结水泵的生产厂家是上海水泵制造厂，为双层结构布置，设计流量为1782m3/h,扬程为300m,转速为1480rpm,保证效率为82%,轴承冷却水为40工，密封水压力为0.20.3Mpa，轴功率为1706kW。电动机的功率是2200kW，电压是6kV,电流是241.9A，转速是1496rpm。凝结水泵改造实施以前，其工频下运行功率的计算公式如下所示：其中公式中：一电机电压（kV）电机电流，（A

24、）一单一负荷下运行功率因数。凝结水泵进行改造前的总耗电量为：式中：一全年平均运行时间（）一单一负荷下的运行功率（）一改造前总耗电量（）。凝结水泵进行改造前其在工频下运行的功率为：功率因数取值为0.86，因为电机的工作点不是额定工作点，并且现场没有就地功率补偿装置。凝泵改造后，由变频现场运行凝泵运行流量可知：其中为额定流量；为工频运行下的流量。根据凝泵工艺保证流量的控制要求，改造前后流量不变原则，有二，其中为改造后的流量。所以变频改造后泵平均功率为：其中，变频装置的效率选取保守值为0.96。通过以上计算可得表2-2，凝结水泵在满负荷状态下节电率大概在13.7%。可见即使在机组满负荷状态下还是存在

25、一定的节能空间，因此如果机组在较低负荷下运行时节能空间将更加明显。主要节能空间来自凝泵出口阀和主副调节阀开度过小，造成节流损耗过大，管网压力过大。变频改造后阀门完全打开后在满足我们机组运行流量需求的条件下明显减少了管网的压力，对机组的安全运行带来很大的好处。改造前改造后电机电压6kV06kV平均功率1649kW1422kW节电率13.7%负荷600MW表2-2凝泵改造前后数据统计凝结水泵变频改造的配置预算结合国华电厂的实际情况，我们知道在其凝结水系统配置中，凝结水泵一共有两台，所以，可以有两种配置的方法进行选择变频器。第一种方法是，让国华电厂中机组中的每台凝结水泵都能拥有一台变频器第；二种方法

26、，则是让机组的两台凝结水泵就只是合用一台变频器就可以了然，后在具体操作的过程中，可以充分利用自动切换、手动切换等方式实现变频的转换。两种方法相比于来说，第一种方法的最大优势就在于，可以同时启动两台凝结水泵，而第二种方法则不行。当然了在选择要应用这两种方法的哪一种方法时，我们要考虑到方方面面的问题，比如说费用的问题，安装两台变频器需要多少投资、运行维护零部件费用等问题。安装两台变频器的优点是日后的运行操作快捷方便，尤其在电气操作上不容易引起误操作。安装一台变频器，改造投资较少，运行维护量小，建设期短，但是日后的运行操作比较繁琐。考虑到费用，投资成本等方面的问题，也考虑到如果同时安装两台变频器的话

27、，那么无论什么情况都会有一台是要空闲下来的，因此很有可能会造成资源的浪费。因此在本文中我们选择了第二种方案，也就是变频器只安装一台，在运行过程中主要通过电气回路的切换对凝结水泵进行控制。凝结水泵变频改造过程中需要解决的问题针对二期工程现有的问题，本文对凝泵的改造思路包括以下几个方面：（1）首先，采取一套变频装置，明确了两台凝结水泵是不能同时处于同一个状态的，只能是一台处于变频运行，而另外一台则是工频备用。（2）凝结水泵变频装置相关信号接入DCS控制系统，信号接线的核对与调试。（3）在原来的逻辑基础上，增加变频器启动、停运逻辑，修改顺控中相应逻辑。增改两台泵变频运行方式下的联锁、保护逻辑。（4）

28、凝结水泵DCS操作画面的增设与修改。变频改造总体方案设计变频改造方案的选择经过调研，国华电厂可采用的凝结水泵电机变频改造方案制定了一拖一运行、一拖二运行两种方案，这两种方案的原理如图所示。图2-3一拖一运行方案电气主回路原理图Figure2-3:oneoperationschemeofmainelectricalcircuitdiagram图2-4一拖二运行方案电气主回路原理图Figure2-4:twooperationoneofmainelectricalcircuitdiagram对以上两种方案展开对比，对比情况如下：（1）投资方面：总得来说这两种方案所需要的投资偏差并不大，第二个方案的费

29、用要明显多一些，这是因为其中多增加了6KV开关间隔和三个开关等，这些零部件都会增加相关的费用的。（2）系统安全可靠性：总得来说，这两套方案的安全性可靠性还是有一定的差别的，首先方案一，最大的特点就是可以方便切换、控制逻辑相对较为简单，总体上说可靠性会相对有保障一点，而相对于方案一来说，方案二最大的特点就是安全性、可靠性各方面都比较低，而且整个控制系统都显得相对比较复杂；但第二个方案的最大特点就是操作方便，而且如果系统有需要的话，可以使泵轮轮换运行。（3）操作便捷性比较：在方案一中大部分情况下，都是A泵用来长期使用的，而B泵一般情况下是不用的，因此施工单位要定期对其试验检查，以备不时之需；比如说

30、当发生某些事故时，B泵的工频就可自动切换用以替代A泵，等到A泵恢复正常的运行功能之后，又可自动的进行切换，这样一来就可以在不影响系统的正常运行的情况下，起到节能的作用。方案二中，在一般情况下，两台凝结水泵是可以进行倒换操作的，也就是说当一台水泵在进行运行的过程中，剩下的那一台就是备用的。轮换操作过程：A凝结水泵运行-手动启B凝结水泵工频运行-停止A凝结水泵运行并人工退出A凝结水泵变频器-启动A凝结水泵工频运行-停止B凝结水泵并将变频器投入B凝结水泵-启动B凝结水泵变频运行；事故时，A凝结水凝结水泵跳闸，B凝结水泵工频自动投入，正常运行时不能连锁B凝结水泵变频运行。对于方案二，应该说是综合了方案

31、一与方案二的所有优势，一方面可以保证整个系统的简单操作，一方面又可以方便设备的倒换。也正是因为这样的原因，所以此方案获得了最为广泛的推广和应用。尽管上述两种方案只要将操作规程写好，五防闭锁做好，运行人员按规程操作，从运行的角度而言是没有任何问题的。但相比之下方案二是略有长处的，如果嫌方案二的操作繁琐，可以按方案一去运行，每半年或一年轮换一次；因此可以说不同的方案都具有不同的优点，比如说你觉得方案一过于呆板的话，则可找第二种方法，而如果你想综合各种方案的优势的话，那么就采用第二种方案，而本文基于经济、安全、灵活等各方面的考虑，本次改造选择第二个方案。变频方式的分析凝结水泵的工频运行方式如果B泵在

32、以工频的方式进行运行的时候，控制逻辑基本保持现有设计的逻辑，特别是当两台泵均在变频旁路模式下，即均为工频运行方式，所有的启停、联锁保护逻辑与原有逻辑一致。同时在系统中增加了两个功能，目的就是为了进一步保证改造后的系统可以达到预期的安全、稳定运行的性能。（1）在A泵进行变频的时候，凝结水压力低2值时启动B泵的工频；（2）B泵在运行的时候，凝结水母管里面的压力低于某个数值（该定值低于原有定值）的时候就启动A泵的工频。凝结水泵的变频运行方式当B泵处在变频的工作状态的时候，这个时候要启动变频工作的话，那么就需要进行以下两方面的操作：是把B泵对应的6KV高压开关进行分、合闸操作；二是对泵的变频器装置进行

33、启动或停止操作。在本系统中中我们在原来的泵中增加了6KV高压开关的分合闸操作。变频器操作画面重新增设，依据相关电气刀闸的状态组合逻辑关系显现与隐藏该操作画面。除氧器控制方案事实上，凝结水的压力与凝结水流量是具有相互耦合的作用，而般情况下都会采用以下两种方式进行控制的。方案：首先要控制凝结水的流量，般情况下这个过程中都会应用到变频调速控制的原理，从而进步控制除氧器水位。由于压力的影响，正常情况下，通过出口阀门的调节，就可以控制母管的出口压力。在保证母管压力处于不低的状态下，尽可能将出口的阀门开度扩大些。可以通过给定阀门个相应开度作为PID控制回路的前馈，该开度同负荷有一函数对应关系，PID运算起

34、微调作用。方案二：通过变频凝结水泵来调节水母管里面的水压，仍然依靠原来的调节阀门来调控除氧器里面的水位。该两种方案各具特点，方案二的逻辑相对来说较为简单，改造过程中逻辑修改量较小，符合改造前的操作习惯，同时可以精准保证凝结水母管压力的稳定，从而保证凝结水用户有足够的压头，而保证了系统的安全稳定运行。然而，方案二在机组负荷加大而且调门开度在接近全开或全开状态下，系统无法保证机组的除氧器的水位，即除氧器的水位调整失去了调节手段。对于方案二，只能在与机组相应的调门在负荷全程范围内调门开度均在80%以下方可采用。方案一实际上是在弥补方案二的不足，然而，该方案在低负荷时，对凝结水母管压力有不利影响。综上

35、所述，在改造过程中，我们充分发挥两种方案的优点，即在低负荷时采用方案二，在高负荷阶段采用方案一。凝结水系统的电气回路设计台山发电厂原来的凝结水系统里面设计的凝结水泵的电气一次回路：一台6KV高压电源开关通过高压电缆直接连接到一台凝结水泵电机上，其电气二次控制回路均在6KV电源开关柜内，并通过6KV综合保护装置以及通讯电缆与热控DCS柜相连接，可以实现DCS远方以及6KV电源开关本体处理启停凝泵操作。在这里，我们考虑到，一个配电室中，有两台凝结水泵的6KV开关，分别取自6KVA、6KVB两段，从而可以在工作中倒换开关。这个时候要想把凝结水泵切换到想要运行的凝结水泵上运行，可以采用手动工频/变频切

36、换的方式来满足这一需求，当然这也是出于安全性的考虑。图2-5，即为经过改造后凝结水泵的电气一次回路图。当然，也存在着机组两台凝结水泵电机是均具备工频旁路运行功能的。同时上面提到说，如果其中一台的电动机的变频在工作的话，那么剩下的一台则作为工频备用来使用。也就是说当前面那一台发生故障时候，就可以将备用的那台凝结水泵切换的工频模式进行工作。如果是变频器故障贝U可以通过，QS2,QS3,QS5和QS6四把刀闸使得变频器隔离开来，从而来进行检修。两台凝泵的状态分别为工频工作和备用，图2-1为改造设计一次系统接线图。图2-5凝泵的变频电气系统设计图Figure2-5thedesignofcondensa

37、tepumpfrequencyconversionelectricalsystem从上面的图可以看出，该电器系统中，#1和#2台凝结水泵共同使用一套变频调速的装置。其中，QS1、QS2分别是#1凝泵到变频入口和变频器出口的刀闸，QS3是#1凝泵旁路的刀闸，而QS5、SQ6分别是#2凝泵至变频器入口、出口的刀闸，QS5为#2凝泵旁路刀闸.QS3和QS2之间、QS6和QS5之间、QS2和QS5之间均存在电气闭锁和机械闭锁关系（QS2分闸允许QS5合闸，合网、QS5分闸允许QS2合闸、QS3和QS2不能同时合闸、QS5和QS6不能同时合闸）.#1凝泵电机断路器和#2凝泵电机断路器为现场原有设备.QS

38、I到QS6这把刀闸只具备手动合闸功能。#1凝泵变频运行时，QS2、QS3处于合闸状态，QS5处于分闸状态，#1凝结水泵断路器6103合闸，凝泵A处于变频运行状态:凝泵B则处于工频备用的状态。当#1凝泵变频运行故障跳闸时，系统联锁自动合上凝结泵B断路器，凝泵B工频运行。#2凝泵变频运行时，QS2QS5合闸，QS6分闸，#2凝泵断路器6203合闸，#2凝泵变频运行的时候，1#凝泵处于工频备用状态，当#2凝泵变频运行故障跳闸时，系统联锁合上1#凝结泵断路器，1#凝泵工频运行。第三章凝结水系统改造具体实施3.1变频器的选型与布置国华台山发电厂凝结水泵电机的具体参数为：运行功率是2200KW，额定工作电

39、压是6KV，本文选用由广东明阳龙源电力电子公司制造的MLVERT-E系列的高压变频器。该变频器型号参数见表3-1。为了便于通风变频器布置在台山发电厂2#机组6KV配电室内，其电气原理如图3-1所示。图3-1MLVERT-E系列的高压变频器电气原理图Figure3-1thedesignofcondensatepumpfrequencyconversionelectricalsystem该变频器原理为：来自电网的6KV三相交流电流，首先供给移相变压器，再通过该变压器来给功率模块进行电力供给，其中，每个功率模块所输出的电压是580V，共有5个这样的模块进行叠加，这样就可以得出高压变频器所输出的电压是

40、3480V。三组变频器由上述15个功率模块共同叠加组成，联接设置成一个Y型的结构，则共可以输出6000V的电压，输出的电压将直接给感应电动机使用。而且每个功率模块能够对于输出的电流进行全部承受，并提供了1/6的相电压和1/15的输出功率。MLVERT-E系列的高压变频器存在以下主要的特点：选用这种“高高型”的变频器，经过对于供给的交流电源的频率和幅值进行直接改变的变压变频控制方法，在很宽的转速范围内进行高效率的转速调节和位移控制，使得电动机长期在高效率工作区运行，从而能够节省能源、并且运行时自动调节的品质很高，而且运行维护、检修的费用低；同时直接启动对电动机和电网的电流冲击小，从而改善系统性能

41、，提高生产工艺。因此本结构不采取传统的功率器件串联，而是采用的整个功率模块串联的结构，所以不会出现由于元器件串联所带来的均压等问题。台山发电厂凝结水泵改造，所选用的变频器型号参数如下表：表3-1凝结水泵改造选用的变频器型号项目描述容量范围250kVA7000kVAE000已贅、()S08T209(si0W)回_EW吕WEI、0=ss%SO.O=F鰹堰勵sssZH09、ZH0s0BBSsutfn0sss96.0BMB勵evs%0T、+sslsssi、19、也tfvs防护等级IP3X冷去方式风冷3.1.2变压器的布置：变频器组的构成：变压器柜、旁路柜、控制柜、功率柜。各柜布置如图3-2所示。图3-

42、2变频器设备组成Figure3-2converterequipment（1）旁路柜：事实上，根据整个系统的实际工作需要可以对旁路柜进行选择。一般情况下由这些元件组成：输入、输出隔离开关，输入、输出电压传感器等等。如果出现故障的话，则需要执行工频旁路功能，输入电压电源线从旁路柜中进入变频器模块柜，输出电源线也从旁路柜引出等。（2）变压器柜：变压器柜的主要组成有主副边绕组、移相变压器等。其中原边绕组是高压直接输入，副边绕组为各个功率模块提供的交流输入电压。副边绕组提供移相技术，就可以大大的减少对电网谐波的污染，其电网输入侧的谐波总量可以降低到4%之下，就能够达到IEEE519-1992所要求的抑制

43、标准。而且更为重要的是变压器柜门设置有电磁门锁，所以当有电源之后，那么柜门就无法开启了。（3）模块柜：装块中有15个三相交流输入、单相逆变输出的功率模块，在移相变压器的副边则分别接入了单相逆变输出、输入等等。高压电机，能够通过输出高压正弦波而启动。同时采用电气隔离隔开主控制系统、模块之间。模块化的设计，能够使得容量等级相等的功率模块的电气参数都是一样的，这样在交换的时候会更加的简单主控制系统、控制板中进行光纤通讯。图3-3功率模块的外形图Figure3-3powermodulefigure（4）控制柜：控制器也就是装有变频器的整个系统的控制系统，通过这一个系统就可以实现系统远控的功能，可以处理

44、用户的各种通信信息，在整个系统中控制柜就如同一个指挥官指挥着整个系统的正常运行。3.2变频器控制系统的设计3.2.1主控系统主控系统作为变频器控制系统里面重要组成方面，它的工作内容包括了开关量的输入、输出，模拟量的输入、输出，生成各功率模块的PWM控制信号，控制信号的编码和解码。同时能够综合和处理系统中的各种故障问题，在系统中充当沟通“桥梁”，与外界沟通的作用。硬件插座是光通子板和主控板之间的桥梁，其架起两者之间的数据传输作用。光通讯子板利用光纤和功率模块上面的控制插件来开展通讯和控制工作，把PWM信号传递给各个模块，并且把各个模块的具体状态呈现的信息传回。3.2.2电气控制系统电气控制系统主

45、要包括了人机界面、逻辑控制部分（PLC和电气控制元件）、电源等几大部分，同时PLC使用的是Siemens的CPU-226，具有很高的可靠性，通过电气控制系统就能够进行外部故障的检测，对电气的外围进行控制、保护、连锁，对变频器所输入及其输出的信号进行控制，同时对人机界面进行控制等等。其中人机界面采用的是Siemens的触摸屏，这样就可以方便设定功能参数，显示运行状态、系统状态和故障信息，同时还方便记录。使用RS-232的串行方式对于主控板与PLC进行通讯链接。利用用户的1/O端子，DCS的上位控制系统可以发出相关调控指令，例如变频器的运行、停机和复位控制指令等等，同时还能够对于来自变频器的状态进

46、行反馈接受，还能接受变频器的运行状态，故障信息，运行频率等等相关工作参数，。主控板与光通讯子板两者组成了主控系统。为了对大量的接插件实施避免，主控系统的板件采用了一种整体的设计，同时为了系统抗干扰能力的提高，将主控系统安装在被整体屏蔽了的机箱内。3.3除氧器控制系统的改动本次改造中，在#1、#2泵原有逻辑所在的控制器中加入水位与压力控制回路的逻辑。具体的控制方案可以采用三冲量或单冲量实现，原则上采用单冲量回路控制，而压力调节回路单回路PID控制，当机组负荷超过（或低于某值），两种控制模式将进行切换。变频进行工作的时候，变频泵在启动以后会采用一个最低运行的转速，即控制回路上面输出了一个最低的数值

47、，对应输出则会有一个4mA初始的最低电流值。1、有且仅只有一台凝结水泵在进行变频工作的时候，机组操作人员将凝结水母管上面的调整门设置到自动状态，这个时候变频器的转速调节将发挥作用。在这个逻辑中，应该判断有工频运行后变频器不参与另外任何参数的调整，且此时凝结水母管上调节阀门用于调整除氧器的水位，即按照原有逻辑进行运算。把变频器手操站输出的指令信号作为调节器的跟踪信号，可以保证手/自动的快速切换；将相应的变频器转速信号连接至M/A站的跟踪信号端，可以保证变频器由就地控制模式切换至远方控制模式，阀门调节模式切换的跟踪逻辑必须在逻辑中进行相应的增改。在凝结水泵变频运行的过程中，用变频器调节凝结水母管压

48、力，可以保证在低负荷（流量低、转速低）情况下，凝结水泵出口压力不至于过低。与此同时，原来的调节门用来控制除氧器的水位。具体逻辑修改在变频运行联启泵逻辑的过程中，为避免水位波动较大，必须在现有的调门开度上叠加一定量超驰关调门的信号，调门按照过程偏差值用于调节除氧器水位。在原来的除氧器水位控制系统中，阀门开度是被调量，现在加装了变频器，变频输出指令成为被调量，在除氧器水位控制系统中，另外增加了变频运行的水位控制逻辑，变频器输出额定转速（转速值为控制范围4-20mA模拟量所对应的0-1480r/min的额定转速）。这样，除氧器水位的调整的改造就能够分为两种方式，而且这两种控制回路都能够在远方通过DC

49、S进行控制。如果在变频运行时，在控制系统上则利用除氧器水位作为单回路来控制，除氧器水位调整门全开。而另外一种情况，如果又变为工频方式时，通过调整门除氧器水位调整门来控制除氧器的水位，利用除氧器水位投自动、水位调整门投自动，从而进一步保证控制切换时的水位基本稳定，并且除氧器水位调整门的设定值高出变频自动设定值，从而保证变频控制时全开除氧器水位调整门。凝结水泵变频运行时，利用变频器来调整电机转速，从而来控制除氧器水位，水位调节采用全程控制系统，机组启动初期或低负荷的情况时，由于给水和凝结水流量小，除氧器水位控制为单冲量，当负荷增大时，给水和凝结水流量增大，为了减小除氧器水位调整误差，系统自动切换到

50、三冲量控制。三冲量控制采用前馈反馈复合控制方式，主调是除氧器水位，主调系统的前馈信号是给水流量，提前消除扰动。辅调是凝结水流量，保持进出除氧器的工质平衡，水位平衡。2、在变频自动方式，由运行人员设定除氧器水位值，除氧器水位返回信号与设定值进行比较后，计算可以得出一个流量值作为主调输出。把这个输出流量值再与凝结水流量对应值进行比较，差值进行运算后作为辅调输出，经操作员站输出指令信号送至变频器，从而控制凝泵电机转速，达到凝结水泵变频自动控制。3、手动方式运行时，运行人员将在操作员站进行以下操作：将变频器控制切为手动方式，将阀门控制切为手动方式；通过手动来调整凝泵转速或除氧器水位调门开度，切为手动后

51、，除氧器水位设定值就不再跟踪除氧器水位信号，PID调节器输出只跟踪操作员站手动的指定输出。4、变频控制切手动条件:（1）变频器故障。（2）水位信号点全坏。（3）指令与反馈的偏差很大，变频器频率信号为反馈信号的1/2。（4）水位测量、设定偏差大。5）变频器不运行。8变频器高压电源分闸指示输入变频装置-DCS3凝结水泵电机运行电流输入变频装置-DCS变频器指令至0的条件:(1)变频器入口的6kV开关断开，(2)变频器启动指令脉冲。除氧器水位高报警、除氧器水位低报警、保护联锁定值不变;变频控制时增加的逻辑：除氧水位高、变频指令闭锁增加。3.4逻辑的修改与设计3.4.1需要增加的信号根据变压器厂家设备

52、说明书，修改3-2图需要增加与变频装置相关的模拟量信号和开关量信号见表3-2和3-3表3-2模拟量信号Table3-2analogsignals序号信号名称型号类型信号去向1变频器控制指令输出DCS-变频装置2凝结水泵电机输入变频装置-DCS表3-3开关量信号Table3-3switchsignal序号信号名称型号类型信号去向1变频器启动输出DCS-变频装置2变频器停止输出DCS-变频装置变频器高压电源合闸输出DCS-6KV开关变频器高压电源分闸输出DCS-6KV开关5变频器高压电源合闸输出变频装置-6KV开关6变频器高压电源分闸输出变频装置-6KV开关7变频器高压电源合闸允许输入变频装置-D

53、CS31QS5合闸指示输入变频装置-DCS20变频器高压电源分闸输出变频装置-6KV开关9变频器故障复位输出DCS-变频装置10变频器故障紧急停车输出DCS-变频装置11变频装置急停输出DCS-变频装置12变频器报警指示输入变频装置-DCS14变频器故障指示输入变频装置-DCS15变频器就绪指示输入变频装置-DCS16变频器停止指示输入变频装置-DCS17变频器远程操作指示输入变频装置-DCS18变频器高压电源合闸输入6KV-变频装置19变频器高压电源合闸闭锁输入变频装置-6KV开关21#1电源开关信号防误输入6KV-变频装置22#1泵电源开关合闸闭锁输入6KV-变频装置23#1泵电源开关合闸

54、输入变频装置-6KV开关24#2电源开关信号防误输入变频装置-6KV开关25#2泵电源开关合闸闭锁输出变频装置-6KV开关26#2泵电源开关合闸输出变频装置-6KV开关27QS1合闸指示输入变频装置-DCS28QS2合闸指示输入变频装置-DCS29QS3合闸指示输入变频装置-DCS30QS4合闸指示输入变频装置-DCS32QS6合闸指示输入变频装置-DCS33QS1分闸指示输入变频装置-DCS34QS2分闸指示输入变频装置-DCS35QS3分闸指示输入变频装置-DCS36QS4分闸指示输入变频装置-DCS37QS5分闸指示输入变频装置-DCS38QS6分闸指示输入变频装置-DCS3.4.2凝泵

55、顺控功能实现凝泵顺控功能包含凝泵变频连锁逻辑和凝泵变频开关闭锁逻辑1、联锁逻辑:一般情况下当系统在正常工作的时候，其中的一台泵进行变频工作，而另一台泵则设置为工频备用。当一台泵变频工作的时候，不会发生将该水泵切换至工频工作的操作，也不会发生将另一台水泵切换到变频工作的操作。当联锁开关投入时:（1）变频工作时，当工作状态下的变频的凝结水泵的开关跳闸时，则将联锁启动备用的工频状态的水泵。（2）工频工作时（即两台水泵都处于为工频工作方式），工作中的工频水泵跳闸，则将联锁启动备用的工频状态的凝结水泵。（3）当变频器发生跳闸的时候，联锁跳闸变频器的高压电源开关，联锁停运运行中的变频凝结水泵，联锁启动备用

56、的工频凝结水泵。（4）变频器在工作的过程中发出故障信号（跳闸信号）的时候，经延时联锁停止变频器的工作，联锁将会跳开变频器的6KV电源的开关，联锁将会停止变频凝结水泵的运行，同时会启动备用状态的工频水泵。在变频器的保护配置的里面，安装有变频器跳闸联锁用于跳开6KV电源开关的一个电路保护压板。（5）当变频器的6KV电源开关发生跳闸的时候，联锁将会停止变频器的工作，而且会停止变频水泵的工作而启动处于备用中的工频水泵，调节至变频状态。（6）当启动水泵的时候，其相对应的出口门联锁会被打开;当水泵停止工作的时候，其相对应的出口门联锁关闭。2、开关闭锁逻辑（1）#1凝结水泵以工频方式工作的时候，6KV的电源

57、开关可以合闸的条件:QS1,QS2在断开位置，QS3在合闸位置;刀闸QS3和刀闸QS2之间存在一种机械性闭锁的关系。（2）#2凝结水泵以工频方式进行备用工作的时候，6KV的开关可以合闸的条件:QS4，QS5在断开位置，QS6在合闸位置;刀闸QS5和刀闸QS6之间存在着一种机械性闭锁的关系。（3）变频器的6KV高压电源开关可以进行合闸的具体条件为：变频器没有发故障信号而且是处于停运位置，刀闸QS1和QS2都处于合闸的位置之上，刀闸QS3设置在断开的状态或刀闸QS4,刀闸QS5设置在合闸状态，刀闸QS6设置在断开的状态。（4）变频器允许启动条件:a、变频器能够正常运行，不存在任何故障问题，b、变频

58、器已经就绪，随时可以投入使用。c、变频器传出可以进行高压合闸的指示，d、变频器输出高压合闸指示（刀闸QS1,刀闸QS2，凝泵A的高压开关则是全部合闸或QS4，QS5，凝泵B高压开关则会全部合闸），e、刀闸QS1,刀闸QS4，刀闸QS2和刀闸QS5不能全部都处在合闸的状态下。以上条件同时具备时方允许启动。5）因为两台凝结水泵不能同时处于变频状态，也就是说不能同时进行变频输入或者变频输出，所以#1凝泵的变频器的输入刀闸QS1与#2凝泵的变频器的输入刀闸QS4，#1凝泵的变频器的输出刀闸QS2与#2凝泵的变频器的输出刀闸QS5，它们两两之间都将会设置有相关的电气闭锁保护。3.5凝泵变频逻辑的设计为了

59、操作员在操作员画面直观明了操作，本文对以下几个方面的逻辑进行了重新设计。1、在B凝泵原有既定的逻辑（即6KV高压电源开关的操作逻辑）的基础上，6KV电源开关合闸的允许条件还应包含变频器设备提供的开关合闸的允许条件或变频装置不在变频状态。增加一套变频器启动与停止逻辑，该逻辑与A凝泵对应的变频操作合用，在画面上通过显示与隐藏的方法置于B泵操作的附近，并将所增设的逻辑置于A泵处在的信道之中。2、变频器可以进行启动具体条件，应当包括以下多种情况：高压开关可以或者已经合闸、回路处在变频的工作方式、变频器没有发生轻度、重度的故障以及变频器在待机模式。3、在凝结水系统中，正常停止变频器运行的时候，首先就会发

60、出停止变频器的指令，假设此次以B泵处于变频工作模式的话，那么一旦变频装置停止运行后，脉冲信号的分闸，B泵相关的6KV高压开关也将分闸（此项仅会是顺控逻辑中实现）。4、原来所有的热工保护直接跳泵的逻辑均保留，实际上仍然跳闸6KV开关。当然在这个操作的时候，应当依据需求增设了变频装置里面的跳变频器的具体的跳闸参数。而为了进一步保证整个系统的安全运行，同时发出了变频器的热工保护信号指令。当B凝结水泵的6KV电源开关跳闸后，或者是变频器发出重度故障的信号时，那么在就地逻辑中停止变频器的运行，变频器停止运行后，联锁保护的投入与切除与原有的逻辑是一样的。5、A凝泵处于工频方式工作的时候，如果机组操作人员要