[发明专利]一种火电机组凝结水泵变频节能优化控制系统及方法

说明书

一种火电机组凝结水泵变频节能优化控制系统及方法，该系统包括依次连接的凝结水加压装置的凝结水泵、凝结水加热装置的轴封加热器、低压加热器和除氧器，与凝结水泵相连的第一、第二和第三PID控制器，安装在轴封加热器出口主路管道上的除氧器上水主调节阀及与其相连的第四、第五PID控制器和函数发生器，安装在轴封加热器出口旁路管道上的除氧器上水副调节阀及与其相连的函数发生器，位于凝结水泵出口的凝结水泵出口母管压力测点，位于除氧器入口的凝结水至除氧器入口流量测点，位于除氧器内部的除氧器液位测点，位于除氧器出口的锅炉主给水流量测点；本发明可实现火电机组凝结水泵和除氧器上水主、副调节阀的最优控制，为电厂经济安全运行提供保障。

技术领域

本发明涉及火电站自动控制技术领域，具体涉及一种火电机组凝结水泵变频节能优化控制系统及方法。

背景技术

除氧器液位控制是火电机组的重要控制回路，担负着锅炉给水安全、除氧器除氧效率以及低旁减温水、低压缸喷水、给水泵密封水、辅机轴承冷却水等众多子系统的安全运行任务。除氧器液位过低可能导致给水泵汽蚀而影响给水泵的安全，液位过高不但会影响除氧效果，还可能使给水经汽轮机抽汽管道倒流至汽轮机而引起水击事故或给水箱满水、除氧器振动、排汽带水等现象。因此，除氧器液位是火电机组运行的重要调节参数之一，具有特殊性和唯一性，其控制方式和控制效果一直是业内重视的问题。

传统的火电机组中，凝结水系统采用工频凝结水泵，除氧器液位主要由除氧器液位主、副调节阀来控制，而凝结水泵工频方式下，无法进行调节，导致电耗较大，凝结水系统因除氧器液位调节阀门节流造成损失严重，经济性较差。

近年来，随着我国火电机组装机容量持续快速增长，在役及在建机组均面临安全性、经济性等一系列问题。为了节约能源、降低厂用电率，追求高效、节能、高可靠性的发展，多数火电厂为凝结水系统配置变频器，在满足凝结水压力安全的前提下，尽可能降低凝结水泵功耗与节流损失，达到节能的目的。但随之而来的控制方式也较常规工频凝结水泵控制方式有很大区别。

目前火电机组中针对变频泵+除氧器上水主、副调节阀的控制方式主要有以下几种：

方式一：除氧器上水主、副调节阀以单/三冲量方式控制除氧器液位，凝结水泵变频控制凝结水泵出口母管压力。除氧器液位设定值保持一固定值，凝结水泵出口母管压力设定值随负荷指令变化，可减少变负荷时运行人员的操作量。

方式二：除氧器上水主、副调节阀控制凝结水泵出口母管压力，凝结水泵变频以单/三冲量方式控制除氧器液位。除氧器液位设定值保持一固定值，凝结水泵出口母管压力设定值随负荷指令变化，可减少变负荷时运行人员的操作量。

方式三：低负荷阶段，除氧器上水主、副调节阀以单冲量方式控制除氧器液位，凝结水泵变频控制凝结水泵出口母管压力。高负荷阶段，除氧器上水主、副调节阀控制凝结水泵出口母管压力，凝结水泵变频以三冲量方式控制除氧器液位。除氧器液位设定值保持一固定值，凝结水泵出口母管压力设定值随负荷指令变化，可减少变负荷时运行人员的操作量。

方式四：除氧器上水主、副调节阀开环控制，仅根据负荷指令或主给水流量来决定阀门的开度，凝结水泵变频以单/三冲量方式控制除氧器液位。

方式五：除氧器上水主、副调节阀与凝结水泵变频均控制除氧器液位。

目前这些应用方式中，都存在不同的缺陷，具体为：

方式一中，由于凝结水泵出口母管压力与调阀开度变化有较大关系，在凝结水流量发生扰动的情况下，调阀开度将会有一定的快速变化，导致凝结水压力波动，凝结水泵变频动作，最终又会影响压力的稳定，造成了控制回路中的一个强耦合效应，控制超调量、稳定时间、衰减率等控制指标不高。在剧烈工况下，此耦合效应更会加剧，甚至影响凝结水系统及其用户安全。