除氧器水位变频控制技术的应用
除氧器

第四节除氧器除氧器的主要作用是除去锅炉给水中的氧气和其它不凝结气体,以保证给水的品质。
若水中溶解氧气,就会使与水接触的金属被腐蚀,同时在热交换器中若有气体聚积,将使传热的热阻增加,降低设备的传热效果。
因此水中溶解有任何气体都是不利的,尤其是氧气,它将直接威胁设备的安全运行。
随着锅炉参数的提高,对给水的品质要求愈高,尤其是对水中溶解氧量的限制更严格,对于超临界和亚临界的直流锅炉甚至要求给水彻底除氧。
在火电厂广泛采用物理方法作为主要的除氧方法,即所谓热力除氧,它可以除掉给水中的绝大部分氧气(包括其它气体),然后采用化学方法进行彻底除氧。
除氧器是热力除氧的主要设备,而本身又是给水回热系统中的一个混合式加热器,同时,除氧器还是一个汇集汽水的容器,各个高压加热器的疏水、化学补水及全厂各处水质合格的高压疏水、排汽等均可汇入除氧器加以利用,以减少发电厂的汽水损失。
一、热力除氧原理当水和某种气体接触时,就会有一部分气体溶解到水中,用气体的溶解度表示气体溶解于水中的数量,以mg/L计值,它和气体的种类以及该气体在水面的分压力和水的温度有关。
在一定的压力下,水的温度越高,气体的溶解度越小,反之气体的溶解度就越大。
同时气体在水面的分压力越高,其溶解度就越大,反之,其溶解度也越低。
天然水中溶解的氧气可达10mg/L由于汽轮机的真空系统不可能绝对严密,空气通过不严密部分渗入系统,凝结水可能溶有大量氧气。
此外,补充水中也含有氧气及二氧化碳等其它气体。
采用热力除氧的方法,可除去给水中溶解的不凝结气体。
除氧是要除去水中所有的不凝结气体,它采用的是热力除氧的方法,其原理是依据亨利定律和道尔顿定律以及传热传质定律。
亨利定律指出:当液体表面的某气体与溶解于液体中该气体处于进、出动态平衡时,溶于单位容积液体中该气体的质量b,与液面上该气体的分压力P b成正比:b=k P b/P0(mg/L)式中:K为该气体的质量溶解度系数,它与液体和气体的种类和温度有关;P0为液面上的全压力。
1000MW机组凝结水泵变频控制策略的研究与应用

关 键 词 :变 频 ;节 能 ;凝 结 水 泵 ;控 制 策 略 中图 分 类 号 :T 6 . K2 41 文 献 标 志 码 :B 文 章 编 号 :1 0 — 8 1 2 1 ) 7 0 3 — 3 0 7 18 (0 0 0 — 0 3 0
ZH OU n g,LI Air n N -o g
( o in Z ein e u o1P w rG n rt nC . t. Nig oZ ein 8 0, hn ) Gu da h j g B i n N . o e e eai o Ld , n b h j g3 0 C ia a l o a 1 5
t i c e a c iv dt e ie lefc fe e g o s r ain wih sg iia c f o ua iain hss h meh sa he e h d a fe to n ry c n e to t in fc n eo p lrz to . v p K e r :fe u n y c n eso y wo ds r q e c o v rin;e e g o s r a in;c n e s t u n ry c n e t v o o d n ae p mp;c n r lsr tg o to tae y
Re e r h a p i a i n o nt o r t g y Fr que c nv r i f s a c nd A plc to f Co r lSt a e y b e n y Co e son o Co nde a e Pum p o 0 W i ns t f r10 0 M Un t
浙 江 电 力
2 1 第 7期 0 0年
凝结水泵变频“一拖二”控制系统改造设计与应用

凝结水泵变频“一拖二”控制系统改造设计与应用[摘要] 介绍了600MW超临界机组凝结水泵调节系统变频“一拖二”改造工程中除氧器水位调节系统及两台凝结水泵的控制与保护逻辑的设计方案。
实践证明,改造方案可行,不仅节约了成本,而且凝结水系统安全可靠,经济效果明显。
[关键词] 节能;“一拖二”变频控制;凝结水泵调节系统;超驰关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中图分类号: TM921.51文献标识码:A文章编号:T2012-02(02)80041 概述国电电力大连庄河发电有限责任公司2×600MW 机组汽轮机为超临界机组,每台机组配备两台100%容量的定速凝结水泵,正常运行时,一台运行一台备用,除氧器水位的调节是通过调节除氧器水位调节阀的开度来实现。
变频器在供水系统中的应用及技术特点探讨

变频器在供水系统中的应用及技术特点探讨供水系统是现代社会不可或缺的基础设施之一,而变频器作为电气控制领域的一项重要技术,在供水系统中的应用也越来越广泛。
本文旨在探讨变频器在供水系统中的应用及其技术特点。
一、供水系统概述供水系统是指通过一定的技术手段,将地下水、河水或湖水等水源进行净化处理,经过输水管道输送到用户的系统。
供水系统通常由水源、取水设备、输水管道、储水设备、分水设备等组成。
在整个供水系统中,水泵是起到提供水力推动的作用,而变频器则是对水泵的控制和调节起到关键作用的技术设备。
二、变频器在供水系统中的应用1. 节能效果显著:传统的供水系统中,水泵通常使用定频供电,无法根据实际需求来调节水泵输出的流量和扬程,导致能耗浪费。
而变频器则能够根据实际的供水需求,通过调整水泵的电机转速来控制流量和扬程,从而实现节能效果。
根据实际应用案例反馈,变频器在供水系统中的能耗节约率可达到20%-40%。
2.稳定性强:传统的定频供水系统在负荷变化时,由于水泵的输出无法调节,往往会导致水压过高或过低的情况发生,严重影响供水系统的正常运行。
而变频器通过对水泵的转速进行精确调节,能够保持供水系统的稳定性,避免了水压异常情况的发生,提高供水质量和用户体验。
3.操作灵活方便:传统的供水系统中,调节水泵的输出需要手动操作或者通过开启/关闭阀门等方式来实现,操作相对繁琐且不够灵活。
而变频器通过在控制面板上设置相应的参数,可以实现对水泵的远程控制和调节,使得供水系统操作更加方便和灵活。
三、变频器在供水系统中的技术特点1.调速范围广:变频器通过改变电机转速来实现流量和扬程的调节,其调速范围广泛,能够满足不同需求场景下的供水要求。
无论是大流量低扬程还是小流量高扬程,变频器都能够满足,并且能够根据实际需求进行精细调节。
2.响应速度快:变频器采用先进的控制算法和电路设计,使得其对水泵转速的控制响应速度非常快。
在供水需求发生变化时,变频器能够迅速调整水泵的转速,确保供水系统的稳定性和平衡运行。
除氧器液位波动原因分析及处理措施

除氧器液位波动原因分析及处理措施摘要:除氧器正常运行时给蒸汽发生器提供水源,除氧器液位的稳定对保证堆芯的冷却具有重要的意义。
除氧器液位是机组运行的一个重要的控制参数,因为除氧器液位过低,则可能导致给水泵汽蚀,并触发反应堆线性降功率,而除氧器液住过高则会淹没除氧头,不但影响除氧效果,还可能使给水经抽汽管线倒流至汽轮机,引起水击事故,损坏汽机。
关键词:除氧器;液位波动;原因分析;处理措施不论在常规火电厂还是在核电厂中,除氧器液位都是机组运行的一个重要控制参数。
但是由于其存在着较大的延迟特性,除氧器进口存在较多的进水流量来源以及除氧器出口给水流量随着功率的变化而变化等特性,单纯依靠除氧器液位信号对除氧器液位进行控制,已不能满足系统对稳定性、快速性和准确性的要求,往往会引起超调量过大,甚至振荡的情况。
1除氧器液位控制1.1除氧器液位控制模式除氧器水位控制系统的目的是保持除氧器储水箱的水位恒定。
系统包括三个水位控制阀和三个水位控制器,每一个控制阀和控制器都有各自的水位变送器监测除氧器储水箱的水位。
手动开关64321一HS4410A有三个位置“LT4410A,LT4410B,LT4410C”,用来选择三个水位控制器的主、从位置。
当选定一个位置时,两个控制器投入运行:一个控制器在AUTO位置,一个控制器在STANDBY位置。
在AUTO位置的水位控制器用于调节两个由控制开关64321-HS4410C选定在AUTO位置的水位控制阀,在STANDBY位置的水位控制器控制剩下的一个在STANDBY位置的水位控制阀。
STANDBY通道(LT/LC)在除氧器低水位时投入运行。
手动开关64321一HS4410C有三个位置“LCV4207#1,#2;LCV4207#1,#3;LCV4207#2,#3”,用来选择将AUTO/STANDBY水位控制器的控制信号送至相应的水位控制阀。
1.2除氧器液位控制器除氧器液位控制采用的是三冲量、内部串级加前馈的控制方式,三台控制器内部参数设定完全一致。
除氧器对锅炉水位的影响及对策

P—I H 可 以计 算 出锅炉 水位 . 众所 周知 ,中高压锅 炉 由于 D g 压力 引起 的密度 变化 对水 位 波动影 响很 大 ,但在 低压范 围下 ( 低压 锅炉 工作 压力 0 3 ~ O 5 a , . O . 5MP ) 由表 1 可 以看 出 ,密度 对 液位 的影 响十分 微小 Ⅲ.
的关系 . 当 2号锅 炉蒸 发量 上 升时 ( 几 ” 的前 沿) 即“ 形 ,其 给水 量 急剧下 降. 由于该 系统 只采集 汽包 液位信
号 ,通过 P D仪 表控 制 给水量 ,因此 给水 量下 降 ,说 明汽 包水位 上 升 ,即蒸 发量增 加 时 ,汽 包水位上 升. I 随着 产气 量 的增加 ,水 中含 气率 也 急剧增 加 ,锅炉 本体及 上 升管 内均 为汽水 混合 物 ,因而造 成水容 积 的急剧 膨胀 . 当系 统含气 率 增加 而造 成 的水容 积增加 量 与 汽包 外 排蒸 汽量 相 当时 ,汽 包水 位 不再 上 升 ( 即
位 停 炉 ,影 响生 产. 另外 ,这 种波 动直 接导致 除氧 器温度 不达标 ,影 响 除氧效 果. 本 文针对 这些问题对 除 氧 器 自动化 系统及 相关 工艺 进行 改造 及调 整 ,从而有 效地 解决 了锅炉 误动 作停 炉等 问题 ,收 到了 良好 的效
果.
2 测 量 原 理
位一 噶湛 位,一
差压 变送器 测 量水 位 的 原 理是 通 过 测量 一 段 未知 高 度 的
水柱 压力 ,再通 过 已知 水 的密 度 和 重 力加 速 度 推算 水 柱 的高
度.
一一 Ⅺ 专一
在标 准状态 下 ,水 的密度 为 1 0 k / ,根据 公式 ×1 。 g m。
火电厂中凝结水泵变频技术的节能应用分析

火电厂中凝结水泵变频技术的节能应用分析摘要:在火力发电厂中,在凝结水泵的日常运行中,利用变频技术来动态地调节水泵的运行功率,在保持凝结水泵高品质运行的前提下,还要保证系统的节能运行。
在变频技术的实际运用过程中,可能会出现凝结水泵选型与容量配置预留过大,以及除氧器水位调节阀设计不合理、逻辑控制效果不佳等问题,这些都会对变频器应用的节能效果产生影响。
所以,应该对凝结水泵展开深入的分析,对设备选型、容量配置进行优化,并对技术参数进行重新调整,从而获得变频技术应用节能的最佳效果。
关键词:火电厂;凝结水泵变频技术;变频技术;变频节能1火电厂中凝结水泵变频技术应用设计1.1 变频设计标准变频调速系统的设计准则是:①采用2x50%的功率配置,“一拖一”的方式,工频旁路开关;②2×100%的容量配置,采用“一拖二”的方式,在没有工频旁路的情况下,可以采用“一拖一”的方式,也可以采用没有工频旁路的方式;③3×50%的功率配置,“一拖一”、“一拖二”两种方式的频率转换,有工频旁路方式的情况下,无工频旁路方式的情况下,采用“一拖一”方式。
1.2 凝结水泵配置1.2..1 凝结水泵选型配置针对冷凝水泵的选择偏大的问题,提出了对冷凝水泵的设计扬程和能力进行合理的控制,以减小冷凝水泵的设计预留。
通过对低压加热设备和精化设备的最大工作状态下的工作阻力进行了准确的计算,并根据凝结泵和热电厂的工作状态对其进行了调节。
在进行介质流阻计算时,根据火电机组最大运行负荷,在调节阀完全打开的污水流量的基础上,增加5%的设计预留,在计算凝结水泵出口能力时,在最大凝结水量的基础上,再增加5%的设计预留。
1.2.2 凝结水泵容量配置变频器是变频技术的核心,它可以通过自动调节凝结水泵供电频率,有效地控制电机运转速率,从而达到降低功耗、节约电能的目的,同时还具有良好的负荷适应性。
以某电厂600MW机组为例,介绍了一种采用变频调速技术的凝结泵的设计方法。
变频调速及多元控制技术在电厂中的应用

法控 制流 量 , 是将 泵的转 速 降低 , 而 随着 泵输 出压 头 的降低 , 消耗 在 阀门上 的功率 可避 免 , 这就是 水泵 变
速运行 的节能 原理 J 。
1 变频调速技术及其节 能原理
变 频器可 通 过改变供 给 电动 机电源 的频 率值 达 到改 变电动机 转 速的 目的。 如() 1式所 示 。
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20 0 2年 2月
江 苏 电 机 工 程 J n s [ ti [ n ier g i g uEe r a E gn ei a c c n
第2 卷第 l l 期
变频 调 速 及 多元 控 制 技术 在 电厂 中的应 用
Th pl a i n o u tv r a eCo t o nd e Ap i to fM li a ibl n r la c Fr qu n y S e d g l to c i u n Po r Pl nt e e c p e Re u a i n Te hn q e i we a
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证 安全 的前提 下 。 一 步 节能 就 成 为提 高机 组 的经 进
济性 的重要课 题 。 于 此 , 在设 计 中采用 变频 控 制技 术控制 2只凝结 水泵 的电 机 , 以达到节 能 的 目的 。 南京热 电厂 6机 为 意 大利 产 1 5MW 中间再 2 热 、 汽式 汽轮 机 , 组配备 2台全容 量 的立式 离 心 凝 机
汤 承锋
( 京热 电厂 , 苏 南京 2 03 ) 南 江 t05
摘 要: 分析 了变频调 速 的工作原理厦 节能原理 . 并鲒合 南京热 电厂 6机凝 鲒水 除氧 系统 的现状 , 设计 了用 2台
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除氧器水位变频控制技术的应用
摘要:本文介绍了行业内除氧器水位常规的三冲量控制策略,阐述了三冲量
自动控制回路的基本形成方式,同时分析了该控制策略下的应用弊端,针对江西
大唐国际抚州发电有限责任公司(以下简称“抚州电厂”)的实际情况,提出基
于“凝结水泵变频调节除氧器水位,除氧器上水门调节凝泵出口压力”的新型控
制思路构想,并根据两种控制策略在抚州电厂除氧器水位调节的应用情况进行能
耗分析和系统稳定性分析,验证了新控制策略的优越性和可行性,希望能在同行
业能起到借鉴作用。
关键词:除氧器水位;三冲量;变频调节;自动控制;无扰切换。
1 概述
除氧器是保证锅炉具有一定给水储备而设置的[1],除氧器的储水量一般不少
于锅炉额定复核下连续运行15min至20min所需的给水量,水位过低,说明除氧
器储水量不足,有可能危急锅炉安全运行,还可能使给水泵入口汽化;除氧器水
位过高,将影响除氧器除氧,严重的话会导致汽轮机进水,危害机组安全,所以
除氧器水位控制是电厂自动控制的重要部分。
2 除氧器水位三冲量控制
常规的三冲量控制,除氧器水位H作为被调量,控制除氧器上水调节阀开度,维持水位H在最佳范围内,锅炉给水流量和凝结水流量的差值反映机组汽水损耗
量[2],因此可组成除氧器水位H,凝结水流量WL,给水量WG的三冲量控制。
2.1 优化前抚州电厂除氧器水位控制策略解析
除氧器水位通过单冲量和串级三冲量相结合的控制方式调节,在不同负荷段,实现控制方式的自动识别。
低负荷下,锅炉蒸发量有限,除氧器补水量较小,这
种情况下使用单冲量调节完全可以满足除氧器水位的调节需求[3],而且使用单
冲量调节不用考虑其他变量的扰动,调节准确性高、响应快。
负荷大小的判断以主给水流量WG来表征,主给水流量WG低于某一定值为单冲量控制,除氧器水位H为被调量,除氧器上水调节阀为被控对象,通过控制器调节,确保除氧器水位在正常运行范围内。
如下图所示(ABB SymphonyPlus DCS 组态图)
除氧器水位单冲量控制
在高负荷下,锅炉蒸发量大,给水流量WG和凝结水流量WL是除氧器水位H调节重要的扰动量,使用三冲量调节,利用工质平衡的原理,除氧器上水调节阀的PID调节只需补充机组汽水的损耗量,其调节的快速性、稳定性和准确性都将优于单冲量调节。
负荷大小的判断以主给水流量WG来表征,主给水流量WG高于某一定值为三冲量控制,上水调阀采用串级控制,副调节器控制凝结水流量WL,主调节器调节除氧器水位H,主给水流量WG作为主调节器的前馈,如下图所示(ABB Symphony Plus DCS组态图):
除氧器水位三冲量控制
由逻辑图可知,副调节器可以消除给水压力波动引起的给水流量自发性扰动,除此之外,当负荷改变使蒸汽流量产生变化时,给水流量WG也必将产生变化,此时副调节器能迅速调节凝结水流量,保证凝结水流量和给水流量平衡,从而减小主调节器调节压力。
单冲量调节与三冲量调节的切换为无扰切换,单冲量调节时,三冲量调节器主调跟踪凝结水流量,副调跟踪除氧器上水门实际开度;三冲量调节时,单冲量调节器跟踪除氧器上水门实际开度。
2.2 凝结水变频调压
机组生产期间,除氧器必须不断地提供锅炉给水,确保汽轮机足够的蒸汽量
做功,同时为保证机组对于除氧器储水量的要求,凝结水量的补给必须充足且及时。
抚州电厂1000MW机组投产以来,一直使用凝泵变频调压的方式,保证凝结
水量达到机组运行要求。
凝结水泵出口母管压力P为被调量,与变频器设定值SP
做偏差,经调节器PID运算,得到各台凝结水泵的变频指令。
为保证不同负荷段下上水调节阀有一定的调节裕度,运行人员需适度提高凝
结水变频泵出口母管压力,该方式下主调阀一直未处于全开状态,存在节流损失,同时凝泵高速运转,会增加6KV电机的电耗[4]。
与此同时,在调节器的作用下,除氧器器上水主调阀必须频繁动作,保证除氧器水位不偏离设定值。
下图所示凝泵变频调压方式下不同负荷段凝泵运行趋势图:
变频调压方式下不同负荷段凝泵运行趋势图
3 凝泵变频调节除氧器水位的应用
3.1 控制策略优化
为改善原有逻辑控制策略单一、能耗较大的弊端,抚州电厂对原有逻辑进行
了优化,实现了除氧器水位全程控制,包括高低负荷段的控制对象自动识别,事
故工况的超驰控制等,如下图所示:
凝泵变频调水位逻辑SAMA图
“凝泵变频调水位”模式投入以后,机组低负荷运行时,为了保证凝泵出口
母管压力,维持凝泵在高效率范围内运行,凝泵变频调节压力,主调调节水位;
当机组负荷上升至一定阶段后,自动切换为凝泵变频调节水位,上水主调阀调节
压力模式,在保证出口压力与流量的前提下,尽可能降低凝泵转速,增大上水主
调阀开度。
事故工况下,如变频器故障切工频,变频器指令超驰输出50HZ,保证
充足的凝结水供水流量。
3.2 DCS画面及逻辑修改
针对此控制策略进行响应的逻辑修改,将主调阀的被调量改为凝泵出口压力,凝结水泵变频器被调量改为除氧器水位,同步实现不同模式下的无扰切换,超驰
动作等功能。
DCS画面增加“变频压力模式,调阀水位模式”和“变频水位模式,调阀压力模式”两个切换按钮。
3.3 保护及连锁定值修改
当任意一台凝结水变频泵跳闸或凝泵出口母管压力低时,联启工频泵,凝结
水系统控制方式优化后,凝结水泵出口母管压力降低,经过反复实验,凝泵出口
压力低联启工频泵的定值由1.5MPa变更为1.0MPa。
3.4 增加凝结水母管压力低闭锁减保护
如果凝结水母管压力过低,就不能保证除氧器正常上水和凝结水作为减温水
的正常使用,如果凝泵出口母管压力低于除氧器侧压力,甚至有可能导致凝结水
母管的水伴随除氧器热蒸汽通过凝结水再循环至热井,造成凝结水母管水冲击事
故[5]。
因此,增加凝结水母管压力低闭锁减保护,当凝结水母管压力低于
1.25MPa时,凝泵变频器指令闭锁减,除氧器上水调阀闭锁增。
下图为“凝泵变频调水位”模式不同负荷段凝泵运行趋势图:
变频调水位方式下不同负荷段凝泵运趋势图
4 控制策略优化前后节能分析
优化前情况:凝泵变频主要控制凝泵变频泵出口压力,为了适应机组各个不
同负荷段凝结水流量的需求,同时保证全负荷段上水调节阀的裕度,不得不大幅
提高凝泵出口母管压力,优化前满负荷下凝泵母管出口压力一般维持在2.13MPa
左右,凝泵长期高速运转,电能消耗较大,不利于厂用电率的降低。
优化后情况:优化后,凝结水变频泵主要调节除氧器水位,上水调阀处于全
开状态,运行过程中无节流损失,满负荷下凝结水变频泵出口压力一般维持
1.89MPa左右,凝泵出力减小,运行电流降低,节约了运行能耗,降低厂用电率。
优化前后凝泵能耗指标对比
后)
除此之外,优化后的控制策略能避免长期高压力的凝结水导致的凝结水管道振动大以及精处理设备承压力过高等的弊端,同时避免了机组在升降负荷过程中调节阀的频繁动作,大幅减小设备的故障率,提升控制系统的稳定性。
5结束语
本次优化从控制策略方面改进了除氧器水位的控制方式,以凝泵变频器调节除氧器水位的方式减少上水主调阀的节流损失,从而降低凝泵的出力,减小凝泵运行电流,节约厂用电。
该控制策略在抚州电厂的应用非常成功,从而也为除氧器水位调节提供一个创新性的思路。
参考文献
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收稿日期:
作者简介:
肖艳秋(1987),男,江西高安,本科,工程师,电厂自动控制- 5 -。