变频改造前,夏季气温较高时,2台泵同时投入才能满足冷却要求。当气温变低或发电负荷小时,一台泵满足不了冷却要求,而开2台泵则有余;冬秋季气温较低时,无需1台泵流量即可满足冷却要求,但也开1台泵。这样,不仅造成很大损失,而且给机组的运行调整带来极大的不便。为节能和方便机组调整,对一台水泵进行了变频改造,实现了凝汽器出口循环水温的自动控制,节电效果明显。
一、循环水泵电机一次回路改造
改造前水泵电机一次回路比较简单,水泵电机采用直接起动方式,通过操作台上的转换开关接通直流电动操作机构,直流电动操作机构带动空气开关把柄接通主回路。这种起动方式简单可靠,但电机起动时的冲击电流较大,且持续时间较长,对开关的触点损伤严重,大约一年时间就要更换一次主回路开关。
变频改造后的一次回路如图1所示。在原来主回路上增加双掷开关dl和单掷开关d2,为方便工频与变频之间的切换,将两只开关与变频器放在同一台开关柜内。双掷开关dl上侧在合闸位,单掷开关d2在合闸位时,变频器投入,水泵工作在变频状态下;双掷开关dl下侧在合闸位,单掷开关d2在分闸位时,变频器切除,水泵工作在工频状态下。
二、凝汽器出口循环水温的自动控制
2.1循环水泵电机的控制模式
选用abb公司生产的acs800变频器,变频器对电机的控制模式采用dtc控制模式。电机在起动过程中,起动电流随电机转速的增加而逐渐达到额定值(设定加速时间15s),克服了直接起动下4~6倍额定电流的冲击。有效地保护了主回路开关,延长了其使用寿命。
2.2变频器手动/自动控制方式的实现
选用pid控制宏,通过操作台上的转换开关k,可自由选择手动/自动控制方式,变频器的控制原理如图2所示。转换开关k接在变频器的数字输入端di3,当k在断开状态时,选择手动控制方式;当k在闭合状态时,选择自动控制方式。
2.3变频器手动/自动控制原理
选择手动控制方式时,变频器的起动/停止由继电器jl的常开点j1的常开点j1l控制,j1l接变频器的数字输入端dil,另一常开点jl2无效,此时pid控制器旁路,调节电位器w可改变电机的速度,从而改变水泵的流量,达到手动调节凝汽器出口循环水温的目的。
选择自动控制方式时,变频器的起动/停止由继电器jl的常开点jl2控制,jl2接变频器的数字输入端di6,此时常开点j1l无效,通过电位器w可设置凝汽器出口循环水温给定值。安装在凝汽器出口的温度变送器pt,其测量值作为过程控制变量的反馈值,由变频器的模拟输入口ai2+、ai2-输入到pid控制器,与电位器w给定值进行比较。当pt测量值大于电位器w给定值时,pid控制器的输出使传动单元速度增大,水泵流量增大冷却加速。反之,pid控制器的输出使传动单元速度减小,水泵流量减少冷却减速,直到pt测量值与电位器w给定值相等时,电机转速稳定在某一值不变。
2.4冷却系统的温度-速度曲线
变频器工作在自动状态下,经过反复试验获得的温度-速度曲线如图3所示。通过电位器w设定温度给定值t0(t0设置范围:冬季36℃左右,夏季39℃左右),当环境温度变化时,凝汽器的入口水温亦发生改变,冷却系统的温度-速度曲线也随之改变。在某一时间设置的凝汽器出口循环水温给定值为t0时,pid控制器输出使电机转速按曲线3所示的状态调节,可满足凝汽器的真空度要求。环境温度升高或者发电负荷加大,为满足冷却要求,pid控制器输出使电机转速按曲线2所示的状态调节;环境温度变低或者发电负荷减小,pid控制器输出使电机转速按曲线4所示的状态调节。
pid控制器输出使电机转速按曲线1所示的状态调节,说明变频泵在满负荷运行时也达不到冷却要求,此时需起动工频泵与变频泵一起冷却;pid控制器输出使电机转速按曲线5所示的状态调节时,说明变频泵工作在zui低转速保护工况下,此时需停止工频泵,或者由于冬季温度低,一台变频泵即能满足冷却要求。
综上所述,自动状态下变频器的输出使电机转速在曲线1~5所示范围内调节,电机即可达到节能和机组安全经济运行的效果。经多次试验调整pid控制器参数,将水温偏差控制在0.5℃左右,可满足凝汽器真空度的要求。
三、结语
循环水泵变频改造后运行可靠,调整方便,凝汽器真空度的稳定性提高,节电在30%以上,*。
