660MW机组凝泵变频控制改造与应用.docVIP

1、前言 马鞍山当涂发电有限公司一期为两台660MW超临界直流燃煤机组，锅炉型号为SG-2090/25.4-M968，上海锅炉厂生产的超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉，单炉膛，一次中间再热，采用四角切向燃烧方式，平衡通风，露天布置，固态排渣，全钢构架，全悬吊结构型锅炉；汽轮机型号：CLN660-24.2/566/566，哈尔滨汽轮机厂有限责任公司生产的超临界，一次中间再热，三缸四排汽，单轴，双背压凝汽式，八级回热抽汽汽轮机；DCS、DEH系统均采用上海美卓自动化公司MAXDNA分散控制系统。除氧器水位控制采用三冲量控制进水调节阀，凝泵工频运行。 2、变频控制特点 2.1工频与变频特点 凝泵在工频运行时，凝泵采用额定转速，除氧器水位通过控制进水调阀的开度来实现水位控制，这种方式下，凝泵的耗能高，且阀门节流损失大；当凝泵采用变频运行时，调节阀全开，节流损失降到最低，水位调节采用凝泵的转速控制来实现。在变频工况下，凝泵控制水位，采用三冲量方式，即除氧器水位，凝结水流量和给水流量。 2.2 变频器一带多功能 变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一种频率的电能控制装置[1]。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。为了更好地节省投资，当涂发电有限公司采用的是一拖二，即1台变频器带2台凝泵方式。 3、凝泵控制策略分析 凝泵电机采用6KV电源，给除氧器供水，是发电厂一种重要且耗能较高的辅机，运行中，既要保证安全运行，又要尽可能减少耗能，使之更加经济运行是本次凝泵变频改造的宗旨[2]。 3.1 凝泵工频控制策略 凝泵工频运行时，对除氧器水位采用单冲量和三冲量两种控制策略，控制手段是控制进水调节门开度。在负荷低于20%时，采用单冲量控制水位，控制策略如图3-1所示。 图3-1 单冲量控制水位 当机组负荷大于20%后，除氧器水位采用三冲量控制，串级加前馈控制策略，即主调节器接受“水位实际值”与“水位设定值”偏差，主调节器输出加上“给水流量”前馈为副调节器凝结水流量设定值，给水流量前馈系数需要在试验中整定而得；副调节器接受“凝结水流量实际值”与“主调节器输出”偏差，其输出作为除氧器进水阀开度指令，进而实现水位的闭环控制，控制策略如图3-2所示。 3.2 凝泵变频控制策略 与工频控制策略相比，变频控制时，对除氧器水位采用三冲量控制[3]。此时，除氧器进水调门全开，控制器控制凝泵变频器开度来调整凝泵转速，进而实现除氧器水位控制。 图3-2 三冲量控制水位 4.凝泵联锁设计 由于采用了一拖二变频器调速控制，为了保证除氧器水位控制的稳定、精确，又要实现凝泵经济运行，对两台凝泵之间、变频泵与工频泵之间的联锁控制就显得尤为关键，经过反复试验与调试，修改了部分逻辑，从而实现下列联锁功能[4]。下面以凝泵B运行，A凝泵备用，为例说明联锁情况： 1）凝泵A工频启动允许条件，同时满足条件：① A凝泵联锁（备用）投入或者A凝泵出口电动门已关；② A凝泵入口电动门已开。 2）凝泵A工频联锁启动条件： 首先是联锁投入，满足该条件下，以下任一条件满足即可。①B凝泵跳闸；②B凝泵运行30秒，且B凝泵出口压力低信号发出。 3）除氧器调门与变频泵、工频泵之间的联锁 凝泵工频运行时，除氧器调门控制水位，凝泵在额定转速下运行；凝泵B变频运行时，除氧器调门全开，除氧器水位由凝泵B转速控制（A凝泵工频备用）。当B凝泵跳闸或变频器故障时，A凝泵工频自启，除氧器调门超驰关至一定开度，水位自动切除到手动。当B凝泵变频运行，且出口压力低，A凝泵工频自启，除氧器调门超驰关至一定开度，水位自动亦切除到手动。 4）水位控制方式与凝泵运行方式 除氧器水位控制方式：一是凝泵定转速运行，进水调节门控制水位；而是进水调门全开，凝泵变频控制水位；凝泵运行方式：一凝泵工频运行，另一工频备用；一凝泵变频运行，另一工频备用；一变频运行，一工频运行。 5、凝泵变频控制试验与分析 5.1 除氧器调门超驰控制 当凝泵变频器故障，或出口压力低时，产生超驰信号，超驰信号逻辑如图5-1所示。除氧器调阀接受超驰信号，关闭调阀至一定开度[5]，其关系为机组负荷和除氧器开度相对应。见图5-2所示： 图5-1 超驰信号逻辑图 图5-2 负荷与开度关系曲线 图中：横坐标为负荷，单位为MW,纵坐标为阀门开度，单位为%。 5.2变频控制器参数动态整定 5.2.1 除氧器水位设定值扰动 凝泵变频运行时，除氧器水位设定值为1850mm，稳态时，将水位控制在1850±100mm之间，以保证机组运行安全。 试验1，保持机组负荷不变，改变除氧器水位设定值，观察PID调节能力，图5-3水位设定值扰动试验1曲线。 1-给水流量，2-机组功率，3-除氧器水位。 图5-3 水位设定值扰动试验1 图中：