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火電廠低加疏水泵變頻技術的應用
国王vs湖人  2013年09月06日  

  吉林石油集團熱電廠汽輪機為哈爾濱汽輪機廠制造的CC50-8.83/1.28/0.118型汽輪機,其回熱系統由六段抽汽、凝汽器、兩臺高壓加熱器(以下簡稱高加)、三臺低壓加熱器(以下簡稱低加)及除氧器組成。疏水系統高加部分由高壓到低壓逐級自流到高壓除氧器,低加疏水從3"到2"低加,然后經疏水泵打入3"低加凝結水入口母管上,1"低加疏水至凝汽器。疏水泵為3N6×2型,揚程128m,功率為17.8kW,轉速為195Or/min,電動機為Y180M-2型,功率為22kW,艾默生EV1000-4T0015G變頻器 国王vs湖人 www.mzrac.club轉速為2940r/min。疏水泵出口流量采用電動調節閥調整。

  我廠低加疏水泵變頻改造前存在的問題有:①低加疏水泵由于定速,運行時調節閥節流量大,出口壓力高,經常發生泵軸封盤根處大量漏水造成工質損失,同時容易引起軸承進水,不僅影響泵的正常運行甚至會損壞軸承和泵,而且能量損失大;②泵出口調節閥線性度不高,影響自動調節的穩定投運,③由于調節性能不好,經常發生低加疏水水位過低或無水位空泵運行,造成疏水泵汽蝕,疏水管道振動大,電流變化幅度大,泵葉輪及導葉輪、泵軸、軸承、盤根等部件損壞,影響使用壽命,維修工作量大,費用高;嚴重時出現水位過高,必須使用低加水位高?;ざ?,影響機組安全運行。

  近年來,伴隨著變頻技術的日漸完善和成熟,同時為了節能,改善各水位調節手段的特性,實現對低加水位的調節,經過現場技術論證,我廠決定實施對低加疏 水泵采用變頻控制。

  一、變調調速改造的基本原理

  根據泵流量相似定律的比例定理:

  Q1/Q2=n1/n2 (1)

  式中:Q1為原型泵流量;Q2為模型泵流量;n1為原型泵轉速;n2為模型泵轉速。

  泵流量與轉速的一次方成正比,只要改變泵轉速,就可改變泵的出力。異步電動機轉速公式:

  n=ne(1-s)=60f(1-5)/P (2)

  式中:n為電機轉速;ne為電機同步轉速;s為電機轉差率;f為電源頻率;P為電機磁極對數。

  從式(2)可以看出,三相交流電動機的轉速取決于同步轉速ne,又取決于電源頻率f,當改變電源頻率f時,同步轉速與頻率成正比變化,異步電機的轉速n也隨之改變,所以如能平滑改變電源頻率,即可平滑地調節異步電動機的轉速。

  低加疏水泵變頻調速的控制原理是通過其水位自動控制單元(位于變頻器內部設置)輸出信號量至變頻器,由變頻器根據此信號量控制變頻器來改變電動機的轉速,從而改變泵的出力,當水位低時,使變頻器輸出頻率升高,達到控制低加水位的目的。 

  二、低加疏水泵變頻控制系統設計方案

  疏水泵電機進行變頻調速改造,即通過差壓傳感器來反映2"低加水位的變化,通過變頻器自動調整電機轉速,改變疏水泵流量,以控制2"低加的水位在設定范圍。為了便于調試及檢修,改造系統在就地設有啟動/停止轉換開關。

 ?、僭械氖侄敉<傲?、互鎖保留,以控制兩套裝置的工作電源開關。

 ?、詒淦燈骺刂乒癜滄霸謚鞒Х?,有全自動、手動調速運行兩種控制方式。在集控室內設2"低壓加熱器水位監視及手、自動轉換開關、遠方操作裝置,并保留原疏水泵的斷路器及控制開關。在自動狀態下,通過對變頻器內部相應功能的設置,根據運行人員對低加水位的要求,合理設置PJ刀的參數值,結合采集的水位值進行水位對比、自動調速;在手動狀態下,通過就地啟動開關和盤臺轉換開關、智能操作器,根據盤臺表記顯示的低加水位實際值和機組運行的實際需要,進行相應調整。接線方式改為從原疏水泵動力盤電纜到變頻控制柜,再從變頻控制柜引動力電纜到電動機。

 ?、壅T誦蟹絞轎?"疏水泵自動變頻運行,2"泵作工頻備用方式。當1"疏水泵變頻調速系統出現故障跳閘時,2"疏水泵自啟動運行,以確保低加疏水系統的穩定運行。

 ?、鼙淦燈鞣⑸收蝦笥贍誆渴涑齬收閑帕云舳硪惶ㄊ杷霉て翟誦?,水位控制切換至由泵出口調節閥來控制。

  為了提高系統可靠性,保證在各種情況下變頻器能正常運行,不會引起失控,南平變頻器維修服務中心 富士變頻器采用模擬量和開關量并存的冗余控制方式。在系統正常,投自動時,采用4~20mA礎模擬量控制方式,當系統故障(主要考慮AO故障、失電、斷線時)或手動時,采用開關量步進操作方式。

  為了簡化控制系統,提高可靠性,采用變頻器內置PID實現低加水位控制。

  正常啟動、停止,包括手動啟動、停止和聯鎖啟動、停止都由集控室控制變頻器實現。緊急?;苯佑傻縉螹CC開關實現。

  三、變頻調速控制系統組成

  該變頻調速控制系統主要由自動控制單元(位于變頻器內)、變頻器及疏水泵等組成。變頻器采用ABB公司生產的ACS800-01-0030-3型。疏水泵的電機功率為22kW,考慮到夏天氣溫較高,會損失一點功率,預留一定的余量,采用3OkW的變頻器。變頻調速控制系統如圖1所示。

  

  變頻器的技術指標:①型號為ACS800-01-0030-3+P9O1;②輸出電流過溫降容特性,額定電流的極限溫度為40℃,每增加1℃,額定輸出電流降低1.5%,最高為50℃,按22kW出力計算,最高溫度為48℃。

  環境指標:①溫度范圍為0~48℃;②相對濕度范圍為5%~95%;③不允許有傳導性粉塵;④振動最大為0.3mm。

  它主要分主回路和控制回路兩部分。主回路由整流器、濾波環節和逆變器組成,用來為電機提供調壓調頻電源,其中整流器將工頻電源變換為直流電源,濾波環節吸收整流器和逆變器之間的電壓波動,而逆變器將直流電源再變換為交流電源??刂蘋羋吩蚋骰羋誹峁┬藕?,由頻率與電壓的運算回路、主回路的電壓/電源檢測回路、電動機的速度檢測回路、將運算回路的控制信號進行放大的驅動回路以及逆變器和電動機的?;せ羋紛槌?。

  在項目實施過程中,我們主要迸行了以下兩方面的工作:就地模擬量信號的采集和信號分配;根據我廠情況,ABB變頻器的功能設置為PID控制模式,經過與運行人員探討,具體設置了P/I值,以及給定值,經過調試后,系統自投運以來,運行穩定,自動投入率100%。

  四、改造后的變頻調速控制系統

  改造后的變頻調速控制系統具有變頻操作、工頻操作、?;さ裙δ?。 

  4.1 變頻操作功能

 ?、俳刂乒襠轄?遠控選擇開關打在近控位置,才能手動就地操作。就地操作只允許用于檢修和調試。正常運行時必須打至遠控位置,由盤臺操作按鈕進行操作。

 ?、諦杵舳杷檬?,盤臺操作按鈕發出一個啟動脈沖,三菱變頻器V/F控制操作這時變頻交流接觸器吸合,變頻器啟動,水泵運行信號輸出,水泵電機將根據設定水位自動變頻調速,保持2"低加水位在設定范圍內。

 ?、弁1檬?,盤臺操作按鈕發出一個停止脈沖,這時變頻器停止工作冰泵停止運轉,變頻交流接觸器斷開,水泵運行信號消失。

 ?、艿圖郵杷迷誦惺?,變頻系統可由自己的PID進行水位調節、自動調速;也可通過切換開關由盤臺操作系統對2"低加進行水位調節。 

  4.2 工頻操作功能

  當疏水泵變頻運行時,若變頻器出現故障或變頻操作電源失壓,電機自動轉入工頻運行狀態。水泵工頻運行信號輸出,同時變頻故障信號輸出。疏水泵此時不能自動調速,運行人員應調節閥門來控制2"低加水位。 

  4.3 ?;すδ?/p>

 ?、俚?臺低加疏水泵運行時,如出現2"低加水位突然升高,達到設定水位時,則啟動工頻備用泵,2臺泵同時運行。水位下降到低水位設定值時,則停備用泵。

 ?、諶繚誦斜貿魷止收咸⒑?,則備用泵自動啟動。

 ?、郾淦燈韉目刂品絞講捎媚D飭亢涂亓坎⒋嫻娜哂囁刂品絞?。在系統正常,投自動時,采用4~2OmA模擬量控制方式,當系統故障(主要考慮AO故障、失電、斷線時)或手動時,采用開關量步迸操作方式。

  為了簡化控制系統,提高可靠性,采用變頻器內置PID實現低加水位控制。正常啟停、手動啟停和聯鎖啟停都由集控室控制變頻器實現。就地設置緊急?;磁?,緊急?;ü媳淦燈韉繚詞迪?。

  五、結束語

  改造后的低加疏水泵變頻調速系統經過試運和投運,能夠很大程度上改善水位調節特性,成功實現低加水位的自動調節系統。在電機啟動時,電流及流量均平穩地上升。避免沖擊電流和水擊現象,延長了系統的使用壽命??煞樂褂捎誄寤韉緦饕鸕牡繆顧彩畢陸刀鵪淥璞岡誦脅徽???梢允溝髏湃?,減少節流損失,節約電能,同時系統操作簡單,自動化程度高。具有多項?;すδ埽ㄈ綣緦?、過電壓、欠電壓、缺相、過載等),?;さ緇?。減少設備故障率。低加疏水泵采用變頻調節控制方式后,自動控制性能優良,低加水位基本穩定,一般波動范圍在5Omm以內;疏水泵穩定運行,噪音低、電流小、電流波動值低;低加系統運行穩定可靠,未出現過低水位或高水位運行情況。疏水泵采用變頻調節控制方式,避免了低加無水位運行以及疏水泵葉片汽蝕及打空泵、竄軸等現象,減少泵軸承發熱、磨損,延長了疏水泵壽命。改造以來,末發生過泵出口管道振動和損壞泵葉輪、導葉輪、軸承等部件現象,基本上無維護量。疏水泵變頻控制后,消除了泵出口調節閥節流造成的能量損耗,同時有效地降低了泵和電機的空載損耗。

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