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1、神华亿利凝结水泵变频改造技术文件神华亿利凝泵变频改造（一拖二）项目系统控制DCS系统操作说明（试运行）批准： 审核： 编写： 闫 普 2009年11月30日 设 备 技 术 部 凝结水泵变频控制DCS系统操作说明一、凝结水泵变频控制系统简介凝结水泵变频控制系统为在原有的系统配置：为2台凝结水泵A、B，正常运行为1台运行1台备用基础上进行。此次变频改造是在凝结水泵动力回路中安装了独立的变频控制柜， 1台高压变频调速装置。系统由变频装置本体和旁路刀闸柜组成（如图2），6kV母线由原有高压断路器6321/6322送至旁路柜。QS1和QS2为高压变频装置拖动A泵的进线和出线隔离开关，QS4和QS5为高
2、压变频装置拖动B泵的进线和出线隔离开关，便于检修时对变频装置进行隔离。QS3为A泵旁路刀闸，QS6为B泵旁路刀闸，当变频装置发生故障后令电动机由工频直接起动。集控室的DCS系统通过4-20mA模拟量电流信号来控制变频装置的输出频率，控制凝结泵出口压力和除氧器水位。变频装置将装置的状态(如装置报警、装置故障跳闸、输出电流、输出频率等)通过模拟量、数字量信号送至DCS。图1：凝结水系统图二、系统运行方式及切换说明变频器一拖二手动旁路柜配置图如下：图2：一拖二手动旁路柜配置图1. 凝结水泵有两种运行方式:（1） A泵变频运行时:断开QS3，闭合QS1和QS2；（2） A泵工频运行时，断开QSl和QS
3、2，闭合QS3，QS2和QS3互相闭锁，即QS2和QS3不能同时闭合；（3） B泵变频运行时:断开QS6，闭合QS4和QS5；（4） B泵工频运行时，断开QS4和QS5，闭合QS6，QS5和QS6互相闭锁，即QS5和QS6不能同时闭合。2. 凝结水泵变频运行工频备用运行方式:（1） A泵变频运行时，B泵工频备用:断开QS3，闭合QS1和QS2，闭合QS6；（2） B泵变频运行时，A泵工频备用:断开QS6，闭合QS4和QS5，闭合QS3； 当变频装置出现故障时，立即断开相应变频泵的高压进线开关QF，DCS联锁合闸备用工频泵相应的高压进线开关，通过旁路刀闸QS2或QS5在工频电源下起动启动备用泵。
4、三、系统运行工艺进行变频方式工况试验时，采用凝结水泵变频调整泵转速的手段来满足系统对凝结水的需求。凝结水系统调整原则要求: 除氧器上水阀开至指定开度； 正常运行凝结水最小流量阀关闭； 为保证给泵密封水压力，凝升泵出口压力保持不低于在1.7 MPa； 为保证低负荷时凝结泵出口压力不超过精处理及低压加热器压力限值，凝结泵出口压力调整在1.72.3MPa。满足以上4个条件，则认为是变频最佳运行方式，下图为变频启动工艺流程：图 3：凝结水泵变频启动流程图四、DCS系统热工控制方案通过对凝结水泵改造为高压变频调速，调节凝结水流量控制除氧器水位，同时因考虑到在变频调整凝结水流量的同时，将会影响凝结水母管压
5、力，从而影响低旁减温水压力，通过优化控制，在凝结水泵变频调速控制状态，通过除氧器上水调整门进行凝结水母管压力调节。在进行倒泵过程中或工频运行状态，由除氧器上水调整门来控制除氧器水位。即正常变频运行时通过调节变频器的输出频率改变凝结水泵转速，达到调节出口流量控制除氧器水位的目的，满足运行工况的要求，通过除氧器上水调整门进行凝结水母管压力调节，满足凝结水压力控制。高压变频调速凝结水泵运行时除氧器上水调整门打开，利用改变凝结水泵的转速调节除氧器水位造成凝结水压力较低，运行中凝结水压力随负荷降低而下降，为了保证其它设备密封水、减温水所需凝结水的压力，设定变频调速系统的最低转速为15Hz，且当在凝结水泵
6、变频状态控制自动状态，当凝结水母管压力低于1.6Mpa，闭锁减凝结水泵变频控制。 由于变频凝结水泵用改变转速调节使得凝结水压力降低，而定速凝结水泵仍为上水门调整凝结水压力很高，运行一旦发生变频凝结水泵跳闸备用定速凝结水泵启动后凝结水压力、流量突然增大对除氧器水位造成很大的影响。针对此问题将控制逻辑修改为当变频泵或者变频泵高压开关事故跳闸，且发出联启定速泵的指令时，程序发出一个与汽轮机主汽流量具有函数关系的预置指令加到除氧器上水调整门，立即将上水调整门关至一定位置并且程序强制将调整门投入“自动”进行调节除氧器水位。凝结水最小流量调节阀是为了保证凝结水系统在低流量时凝结水泵在安全工作区内运行的，该
7、控制回路的被调量是凝结水母管流量，采用凝结水最小流量调节阀闭环控制来保证凝结水泵在工作区内安全运行, 防止汽蚀，同时也极大限度地提高了凝结水泵的工作效率。其最小流量设定值为：工频方式下, 最小流量设定值为180T/h；变频运行方式下，最小流量设定值为根据凝结水泵的上限特性与凝泵变频实际转速确定控制最小流量值。在凝结水低流量和备用凝结水泵联启状态联开凝结水最小流量阀至60%。五、DCS画面操作说明 1. 功能说明： (1)在DCS操作员站增加手动操作，实现对凝泵变频的启、停、调速控制，显示凝结泵及变频器的工作状态；(2)凝结水泵变频器转速控制的给定信号由DCS系统给定，并可在DCS操作员站作自动
8、与手动切换；(3) 在凝结泵工作泵变频转速控制切入自动状态，除氧器上水门调节阀自动切至凝结水母管压力压力控制，凝结水最小流量调节阀自动切为自动控制，最小流量设定值根据变频转速自动设定，可人为偏置修正；（4）在凝结水低流量和备用凝结水泵联启指令联开凝结水最小流量阀至60%；(5)凝结泵变频器正常工作时，在频率锁定状态，可手动将除氧器上水调节阀控制切为除氧器水位控制； (6)凝结水泵工作泵变频运行，备用工频泵备自投联锁启动遵循原凝结水泵联锁控制，增加变频器跳闸联启备用工频泵，即A/B泵工频相互联锁,A变频器控制故障联锁B工频启动、B变频器控制故障联锁A工频启动；（7）当变频器或运行电机故障时，变频
9、器发出故障指示给DCS，同时联跳相应的进线高压开关，备用泵进线开关处于备投状态，自动联锁工频启动；（8）凝结水母管压力联锁投入状态，当凝结水母管压力低于1.5MPa时，在备用泵进线开关处于备投状态，自动联锁工频启动；2. 操作说明（1）凝结水泵电机高压电机开关控制凝结水泵高压电机开关控制原有6kV开关控制回路不变，保留原设计的所有功能，变频器退出运行时，不降低凝泵电机的运行可靠性，操作方法同原凝泵启停； （2）凝结水泵变频器控制 在DCS系统凝结水系统画面增加凝结水泵变频器控制状态按钮，用于凝结水泵变频器启停操作，并增加变频器轻故障报警、变频器重故障报警、变频器频率锁定状态报警显示和变频器电流
10、显示及变频器故障复位按钮；图4：变频器启停控制窗口图（3）凝结水泵变频器转速手/自动控制在DCS系统凝结水系统画面增加凝结水泵变频器转速手/自动控制状态按钮，用于凝结水泵变频器转速手/自动控制状态显示及弹出凝结水泵变频器控制操作面板，通过操作面板可进行除氧器水位设定、凝结水母管压力设定、除氧器上水门手动控制及手/自动投切、凝结水泵变频器转速手动控制及手/自动投切和变频器事故急停操作和频率锁定、释放及凝结水泵变频系统运行状态显示；图5：除氧器上水门、变频转速控制窗口图凝结水泵变频调节除氧器水位控制默认为单冲量控制，在DCS系统凝结水系统画面增加变频转速控制三冲量投入控制状态按钮，可手动投入三冲量
11、控制，投入条件为主蒸汽流量大于210T/h,当主蒸汽流量小于200T/h，自动切为单冲量控制，当三冲量(除氧器水位、主蒸汽流量、凝结水流量)任何一个信号有故障自动切为手动控制；图6：变频转速控制三冲量投入控制按钮图（4）除氧器上水调节阀控制除氧器上水调节阀手动控制状态与原控制操作方法一致，在除氧器上水调节阀自动动控制状态，其控制调节对象有所区别，即在凝结水泵非变频运行状态，除氧器上水调节阀对除氧器水位进行调节控制，在凝结水泵变频运行状态时，除氧器上水调节阀自动切为对凝结水母管压力控制；在DCS系统凝结水系统画面增加除氧器上水调节阀压力/水位控制状态按钮，当凝结水泵变频器频率锁定状态，可手动切至
12、除氧器水位调节控制，一般不用易引起凝结水母管压力低；图7：除氧器上水调节阀压力/水位控制按钮图六、需要注意的问题分析(1) 联锁保护:对凝泵来说，为防止汽蚀和轴封冷却水压力而设计泵出口压力的最低控制和联锁保护，对设备的安全运行是非常有必要的。改造后凝升泵出口母管压力出现工频定速泵和变频调速泵的变化，需投入原母管压力低联备用泵的联锁。(2)凝结水管压力: 在凝结泵倒换或事故处理时，可能出现两台泵并联运行或都不运行，凝结泵有关的管道内的压力变化；如与凝升泵有关的给水泵机械密封水、轴封冷却水管道内及低压加热器系统压力变化，需注意如何操作和控制保证这些系统可靠运行。(3) 阀门开度:凝结水母管压力不能过低，以防止空气由排水阀经凝结水再循环管进入凝汽器中，而破坏真空。在凝结水最小流量阀处，当除氧器侧的压力大于凝结水母管水压时，则除氧器内的汽、水要通过凝结水最小流量阀返回凝汽器，这将使凝结水母管发生水击。因此，变频运行时除氧器上水调整门开度不能为100。 2009年11月30日 7
