[发明专利]一种海边电厂循环水泵双变频节能控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种海边电厂循环水泵双变频节能控制系统及方法，基于循环水泵变频改造的基础上，增加了循环水母管压力的保护控制，增加了循环水泵变频自动控制及循环水泵出口阀门控制回路，以及根据凝汽器真空等设置了循环水泵变频自动保护控制回路，实现了循环水泵变频节能自动控制，解决了潮位、循环水入口温度、负荷等多变量协同控制难题，从而提高了电厂的自动控制水平，降低了循环水泵电耗，实现节能降耗的目的。

技术领域

本发明涉及燃煤发电厂的自动控制领域，具体涉及海边电厂循环水泵双变频节能控制系统及方法。

背景技术

汽轮机冷端系统比较庞大，包括凝汽器及抽真空系统、循环水系统和凝结水系统等，其存在问题较多，影响机组的热经济性。每台机组辅机的正常运行耗电量一般占机组发电量的5％-9％，其中对于海边电厂而言，冷端系统中循环水泵的耗电量占了厂用电量相当大的比重。因此，冷端系统节能优化控制可以有效地实现火电厂节能降耗的目的。

目前应用较多的定速或双速循环水泵尽管可通过泵的启停或(和)高低速的切换实现循泵运行组合的改变，从而适应冷端工况的变化，然而无论是6kV电机的启停还是高低速切换都不可能频繁连续进行，因此往往只能针对长周期的季节变化进行有限次数的调整，对于昼夜环境温差变化、用电负荷峰谷变化等无法做出有效响应，但在火电机组深度调峰的背景下，响应后者的大幅变化显得更有意义。变频循环水泵具有更加自由和精确的连续变频调节能力，不仅可根据负荷等工况变化实时采用变转速控制，还可以在高负荷段采用工频运行，适应性非常广泛，从而实现变负荷工况下节能降耗的目的。

另一方面，针对已进行循环水泵变频改造后的参数设置多依赖人工经验给定循泵运行频率等冷端设备运行参数，现有冷端优化技术以耗时的冷端优化试验为基础，以运行指导为技术手段，给出不同环境温度与机组负荷对应的循泵运行组合。然而受实际运行工况与试验工况之间存在偏差、冷端管道结垢、机组热负荷与循环水流量难以准确测量、运行指导表格或曲线使用不便、运行人员劳动强度大等制约，实际冷端优化计算精度不足、节能效果有限，变频循泵的自动连续调节能力无法有效发挥。

其次，对于利用海水作为凝汽器等辅机冷却水源的海边电厂火电机组而言，一方面昼夜和冬夏温差大，机组实际运行环境温度往往存在较大的波动；另一方面受潮汐作用影响日潮位变化大，并且潮峰潮谷时间不定，导致凝汽器换热特性和循环水泵耗功特性发生变化。影响冷端系统性能变量较多，对运行人员而言无法实时根据各变量变化对循泵参数进行实时控制。同时由于部分电厂循环水有多种用途，除了保证凝汽器冷却以维持凝汽器真空要求，还有可能参与其他装置的冷却，应保证最低循环水母管压力。因此，影响冷端系统性能的自变量很多，控制系统及方法至关重要。现有的海边电厂循环水泵变频控制系统未充分利用变频自动控制，控制手段仍然依靠操作员根据机组负荷变化及相关参数变化的经验手动输入，循环水泵出口压力参数设定仍缺少科学指导，为了保证机组运行安全，往往设置很大的裕量，并不能真正实现节能目的。

目前，现有海边电厂循环水系统变频节能控制技术局限性：

1.常规机组冷端系统采用定速或双速循环水泵，只能针对长周期的季节变化进行有限次数的调整，对于昼夜环境温差变化、用电负荷峰谷变化等无法做出有效响应；

2.对于海边电厂，由于受潮汐潮位、昼夜/季节温度、负荷等多变量影响，凝汽器换热性能和循环水泵耗功随时随刻发生变化，仅仅凭借运行人员经验无法完成较为准确的冷端设备控制，实际运行过程中机组启停等可控参数缺少科学指导，参数设置存在盲目性，经常会因为循泵母管压力设定裕量选取过大，造成循泵耗功电能浪费严重。同时也会导致部分负荷时，循环水调节门参与动作，对系统造成了较大的节流损失，循环水调节门开度也应该进行合理设定。