劉全章

摘 要：總結(jié)德國西門子350 MW火力發(fā)電機組凝結(jié)水系統(tǒng)變頻改造后系統(tǒng)運行出現(xiàn)的各種新問題，提出解決方法和自動控制邏輯的優(yōu)化措施，為技改后凝結(jié)水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵 變頻改造 凝結(jié)水壓力

中圖分類號：TM921 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0101-02

我廠凝結(jié)水泵原設(shè)計是工頻運行，為適應(yīng)節(jié)能工作的要求，從2010年開始先后對六臺機組的凝結(jié)水泵進行了變頻改造。改造后取得了很明顯的節(jié)能效果，但是由于凝結(jié)水系統(tǒng)的運行方式、自動調(diào)節(jié)原理發(fā)生了變化，另外修改后的自動邏輯不完善，發(fā)生了數(shù)次凝結(jié)水系統(tǒng)運行異常。給安全生產(chǎn)帶來了很大影響。（如圖1）

原來凝結(jié)水泵工頻運行時的自動調(diào)節(jié)原理是：凝補水泵供凝汽器的大容量調(diào)閥和小容量調(diào)閥投自動后自動維持除氧器的設(shè)定水位，凝結(jié)水泵出口到除氧器的大容量調(diào)閥和小容量調(diào)閥投自動后自動維持凝汽器的設(shè)定水位。當(dāng)凝汽器或除氧器的水位過高時自動開啟凝結(jié)水泵出口的再循環(huán)管路向凝補水箱緊急排水。以上設(shè)計思想成熟、設(shè)備動作可靠，有長期安全運行的良好表現(xiàn)。

在對凝結(jié)水泵變頻改造后，凝結(jié)水系統(tǒng)新增加了凝泵轉(zhuǎn)速這個調(diào)節(jié)變量。而且變頻后凝結(jié)水母管的運行壓力降低，低負荷時除氧器上水調(diào)閥必須兼顧母管壓力，確保低壓旁路減溫水的壓力要求。這就對凝結(jié)水系統(tǒng)自動運行邏輯提出了新的要求，在充分發(fā)揮變頻節(jié)能的前提下滿足低旁噴水的壓力要求，在凝結(jié)水的主管路上整合好大小容量調(diào)閥和凝泵轉(zhuǎn)速這兩個變量。改造后的邏輯為：凝補水泵向凝汽器供水的大小容量調(diào)閥作為除氧器水位的主調(diào)節(jié)手段；凝泵轉(zhuǎn)速為凝汽器水位的主調(diào)節(jié)手段；凝泵出口到除氧器的大小容量調(diào)閥作為管路憋壓的手段，可以手動設(shè)定壓力目標(biāo)值來控制調(diào)閥開度，以維持必要的低旁噴水壓力。

在運行實踐中主要暴露出以下問題：

1 2010年10月13日，四號機組正常運行中，凝結(jié)水系統(tǒng)各個調(diào)閥及自動控制回路均投入自動

接到電網(wǎng)調(diào)度指令以7 MW/MIN速率快速由330 MW降負荷到180 MW。在降負荷過程接近結(jié)束的時候，運行人員發(fā)現(xiàn)除氧器水位發(fā)出高II值報警，除氧器上水大容量調(diào)閥全開，凝汽器水位低I值報警，凝汽器補水調(diào)閥和去凝補水箱的再循環(huán)調(diào)閥均在關(guān)閉狀態(tài)，凝泵轉(zhuǎn)速在最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘。運行人員立即將除氧器上水大容量調(diào)閥解手動關(guān)小，控制除氧器水位。適度開啟凝補水供凝汽器調(diào)閥，加快提高凝汽器水位。各參數(shù)恢復(fù)正常后重新投自動。

分析這次事件，因為除氧器水位高，凝汽器的補水調(diào)閥關(guān)閉是正確的。因為凝汽器水位低，凝泵轉(zhuǎn)速降到最低也是正確的。但是由于凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值太低，除氧器上水大容量調(diào)閥持續(xù)開大，以釋放閥前母管壓力，造成除氧器的上水量超過了需水量，水位異常升高。直接跟蹤除氧器水位的凝汽器補水調(diào)閥關(guān)閉，造成凝汽器水位降低，并且因此自動閉鎖開啟凝結(jié)水系統(tǒng)去凝補水箱的再循環(huán)閥。

總結(jié)這次事件，主要是為充分發(fā)揮變頻節(jié)能效果，減小除氧器上水調(diào)閥的節(jié)流損失，所以將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定過低，除氧器上水調(diào)閥開度過大。在深度降負荷過程中，凝泵已降至最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz），但除氧器上水調(diào)閥全開時的上水量仍然超過需水量，而凝泵轉(zhuǎn)速已不能繼續(xù)向下調(diào)節(jié)，造成系統(tǒng)流量不能平衡，除氧器水位異常升高，凝汽器水位異常下降。

為避免此類事件再次發(fā)生，我們依據(jù)機組變負荷工作點加入了凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值的下限，保證上水調(diào)閥的開度不致過大，實現(xiàn)系統(tǒng)的流量匹配。

2 2010年12月12日，一號機組正常運行

運行人員執(zhí)行設(shè)備定期試驗工作，準(zhǔn)備將變頻運行12凝結(jié)水泵提高到額定轉(zhuǎn)速，然后啟動工頻備用的11凝結(jié)水泵試運行半小時，以驗證備用狀態(tài)良好。試驗開始前，運行人員手動將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定提高到3.5 MPa，希望通過除氧器上水調(diào)閥關(guān)門憋壓來抬高凝汽器水位，隨著凝汽器水位的升高，凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速會自動提到額定轉(zhuǎn)速，然后進行下一步的試驗。壓力設(shè)定值修改后運行人員沒有持續(xù)跟蹤系統(tǒng)變化，轉(zhuǎn)而進行其它工作。一段時間后，凝結(jié)水系統(tǒng)出現(xiàn)異常，除氧器水位低I值報警發(fā)出，凝汽器水位高I值報警發(fā)出，除氧器上水大容量調(diào)閥關(guān)小至32%，凝汽器補水小容量調(diào)閥全開。運行人員發(fā)現(xiàn)后立即解手動關(guān)閉凝汽器補水調(diào)閥，解手動開大除氧器上水調(diào)閥，逐漸恢復(fù)除氧器和凝汽器水位后重新投入各個調(diào)閥自動。

分析這次事件，運行人員通過提高凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值來提高凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速的方法理論上是可行的，但是輸入的設(shè)定值偏高。在除氧器上水大容量調(diào)閥持續(xù)關(guān)小憋壓的過程中，凝汽器水位上升，凝結(jié)水泵自動升高轉(zhuǎn)速以維持凝汽器水位同時保證了除氧器的上水量，但當(dāng)凝結(jié)水泵達到額定轉(zhuǎn)速時凝結(jié)水母管壓力為3.2 MPa，仍未達到設(shè)定值。這時除氧器上水大容量調(diào)閥繼續(xù)關(guān)小使上水量不能滿足需水量，除氧器水位出現(xiàn)下降，凝汽器補水調(diào)閥自動跟蹤開大，凝汽器水位上升。

總結(jié)這次事件，在高負荷時人為將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值設(shè)定過高，壓力設(shè)定值升高后，系統(tǒng)流量失去平衡，除氧器水位異常下降，凝汽器水位異常上升。為避免類似事件發(fā)生，要求運行人員在進行凝結(jié)水泵升高轉(zhuǎn)速的操作時直接操作變頻器，提高變頻器輸出值，禁止采用提高壓力設(shè)定值的方法。同時優(yōu)化邏輯，對每個負荷點設(shè)置壓力上限，防止輸入的壓力設(shè)定值過高。

3 2011年06月24日，一號機組由220 MW升負荷到320 MW

由于升負荷較快，調(diào)閥動作的慣性滯后，除氧器水位出現(xiàn)高I值報警，這種情況在以前快速升負荷中也時有發(fā)生。每次都是除氧器水位高伴隨著凝汽器水位低，凝結(jié)水泵自動減小上水量后各水箱水位很快就會平衡。但當(dāng)時鍋爐暖風(fēng)器疏水箱恰好向凝汽器回收疏水，凝汽器水位升高，凝結(jié)水泵自動提高轉(zhuǎn)速加大除氧器上水。兩個因素疊加，除氧器水位達到高II值報警，聯(lián)鎖動作全關(guān)除氧器上水大小容量調(diào)閥、進入除氧器的高加疏水轉(zhuǎn)而進入凝汽器，凝汽器水位快速升高。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常后運行人員立即進行調(diào)整，復(fù)位水位報警，手動開啟除氧器上水大容量調(diào)閥，開大凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)閥，希望能夠遏制凝汽器水位快速上升的趨勢，但操作效果不理想，除氧器水位下降和凝汽器水位上升的趨勢不改，運行人員全面迅速檢查系統(tǒng)狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水泵已經(jīng)自動降到最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz），立即手動提升變頻轉(zhuǎn)速到額度轉(zhuǎn)速，經(jīng)調(diào)整后系統(tǒng)各參數(shù)逐漸恢復(fù)正常。

在這次事件中，凝汽器水位一度接近了汽輪機保護動作值，事故處理過程很緊張。主要原因是新邏輯加入了除氧器水位高II值自動降低凝泵轉(zhuǎn)速到最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz）的熱工聯(lián)鎖，部分運行人員在凝結(jié)水系統(tǒng)事故處理時忽視了這個新增聯(lián)鎖，沒有抓住處理的關(guān)鍵點，失去了處理時間，導(dǎo)致凝結(jié)水系統(tǒng)水位事故擴大，險些造成機組跳閘。

原來凝結(jié)水泵工頻運行時，凝結(jié)水母管壓力在各工況下都能穩(wěn)定維持在3 MPa左右，當(dāng)時低旁減溫水壓力低遮斷低旁的整定值是1.9 MPa，變頻改造后考慮到對低旁運行的不利影響將該定值放寬到1.2 MPa。但凝結(jié)水系統(tǒng)壓力稍有擾動仍然會觸發(fā)低旁跳閘，特別是啟停機階段，凝結(jié)水壓力波動頻繁，而且低旁又是在通流工作狀態(tài)，一旦低旁跳閘會使主機軸向位移、高排溫度、再熱器壓力等參數(shù)異常，威脅機組安全運行。正常運行時當(dāng)凝結(jié)水母管壓力低于 1.2 MPa時也會觸發(fā)低旁噴水壓力低跳閘信號，低壓旁路失去備用，而且需要運行人員恢復(fù)系統(tǒng)壓力、手動復(fù)位該跳閘信號。

對于出現(xiàn)的這種情況暫時沒有理想的解決辦法，因為凝結(jié)水泵變頻改造的主要節(jié)能手段就是開大除氧器上水調(diào)閥，減小閥門截流損失。這就不可避免地降低了凝結(jié)水母管壓力，使低旁噴水壓力冗余量變小。只能依靠運行人員加強監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)壓力下降較多時盡快穩(wěn)定工況，提高母管壓力設(shè)定值，適當(dāng)關(guān)小調(diào)閥憋壓。

4 結(jié)論

凝結(jié)水泵變頻改造后經(jīng)過近三年的摸索、試驗，不斷完善自動控制邏輯。分析新的系統(tǒng)特性，摸清了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)水位相對于閥門調(diào)節(jié)水位的不同特性。處理各種新情況，掌握了使用調(diào)閥控制凝結(jié)水母管壓力的方法。逐步改進、逐步完善，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定可靠的自動調(diào)節(jié)。

參考文獻

[1] 尚君明.發(fā)電廠凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能研究及應(yīng)用[D].河北：華北電力大學(xué)，2008.

[2] 王鴻茹.300 MW火電機組凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].河北：華北電力大學(xué)，2009.endprint

摘 要：總結(jié)德國西門子350 MW火力發(fā)電機組凝結(jié)水系統(tǒng)變頻改造后系統(tǒng)運行出現(xiàn)的各種新問題，提出解決方法和自動控制邏輯的優(yōu)化措施，為技改后凝結(jié)水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵 變頻改造 凝結(jié)水壓力

中圖分類號：TM921 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0101-02

我廠凝結(jié)水泵原設(shè)計是工頻運行，為適應(yīng)節(jié)能工作的要求，從2010年開始先后對六臺機組的凝結(jié)水泵進行了變頻改造。改造后取得了很明顯的節(jié)能效果，但是由于凝結(jié)水系統(tǒng)的運行方式、自動調(diào)節(jié)原理發(fā)生了變化，另外修改后的自動邏輯不完善，發(fā)生了數(shù)次凝結(jié)水系統(tǒng)運行異常。給安全生產(chǎn)帶來了很大影響。（如圖1）

原來凝結(jié)水泵工頻運行時的自動調(diào)節(jié)原理是：凝補水泵供凝汽器的大容量調(diào)閥和小容量調(diào)閥投自動后自動維持除氧器的設(shè)定水位，凝結(jié)水泵出口到除氧器的大容量調(diào)閥和小容量調(diào)閥投自動后自動維持凝汽器的設(shè)定水位。當(dāng)凝汽器或除氧器的水位過高時自動開啟凝結(jié)水泵出口的再循環(huán)管路向凝補水箱緊急排水。以上設(shè)計思想成熟、設(shè)備動作可靠，有長期安全運行的良好表現(xiàn)。

在對凝結(jié)水泵變頻改造后，凝結(jié)水系統(tǒng)新增加了凝泵轉(zhuǎn)速這個調(diào)節(jié)變量。而且變頻后凝結(jié)水母管的運行壓力降低，低負荷時除氧器上水調(diào)閥必須兼顧母管壓力，確保低壓旁路減溫水的壓力要求。這就對凝結(jié)水系統(tǒng)自動運行邏輯提出了新的要求，在充分發(fā)揮變頻節(jié)能的前提下滿足低旁噴水的壓力要求，在凝結(jié)水的主管路上整合好大小容量調(diào)閥和凝泵轉(zhuǎn)速這兩個變量。改造后的邏輯為：凝補水泵向凝汽器供水的大小容量調(diào)閥作為除氧器水位的主調(diào)節(jié)手段；凝泵轉(zhuǎn)速為凝汽器水位的主調(diào)節(jié)手段；凝泵出口到除氧器的大小容量調(diào)閥作為管路憋壓的手段，可以手動設(shè)定壓力目標(biāo)值來控制調(diào)閥開度，以維持必要的低旁噴水壓力。

在運行實踐中主要暴露出以下問題：

1 2010年10月13日，四號機組正常運行中，凝結(jié)水系統(tǒng)各個調(diào)閥及自動控制回路均投入自動

接到電網(wǎng)調(diào)度指令以7 MW/MIN速率快速由330 MW降負荷到180 MW。在降負荷過程接近結(jié)束的時候，運行人員發(fā)現(xiàn)除氧器水位發(fā)出高II值報警，除氧器上水大容量調(diào)閥全開，凝汽器水位低I值報警，凝汽器補水調(diào)閥和去凝補水箱的再循環(huán)調(diào)閥均在關(guān)閉狀態(tài)，凝泵轉(zhuǎn)速在最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘。運行人員立即將除氧器上水大容量調(diào)閥解手動關(guān)小，控制除氧器水位。適度開啟凝補水供凝汽器調(diào)閥，加快提高凝汽器水位。各參數(shù)恢復(fù)正常后重新投自動。

分析這次事件，因為除氧器水位高，凝汽器的補水調(diào)閥關(guān)閉是正確的。因為凝汽器水位低，凝泵轉(zhuǎn)速降到最低也是正確的。但是由于凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值太低，除氧器上水大容量調(diào)閥持續(xù)開大，以釋放閥前母管壓力，造成除氧器的上水量超過了需水量，水位異常升高。直接跟蹤除氧器水位的凝汽器補水調(diào)閥關(guān)閉，造成凝汽器水位降低，并且因此自動閉鎖開啟凝結(jié)水系統(tǒng)去凝補水箱的再循環(huán)閥。

總結(jié)這次事件，主要是為充分發(fā)揮變頻節(jié)能效果，減小除氧器上水調(diào)閥的節(jié)流損失，所以將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定過低，除氧器上水調(diào)閥開度過大。在深度降負荷過程中，凝泵已降至最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz），但除氧器上水調(diào)閥全開時的上水量仍然超過需水量，而凝泵轉(zhuǎn)速已不能繼續(xù)向下調(diào)節(jié)，造成系統(tǒng)流量不能平衡，除氧器水位異常升高，凝汽器水位異常下降。

為避免此類事件再次發(fā)生，我們依據(jù)機組變負荷工作點加入了凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值的下限，保證上水調(diào)閥的開度不致過大，實現(xiàn)系統(tǒng)的流量匹配。

2 2010年12月12日，一號機組正常運行

運行人員執(zhí)行設(shè)備定期試驗工作，準(zhǔn)備將變頻運行12凝結(jié)水泵提高到額定轉(zhuǎn)速，然后啟動工頻備用的11凝結(jié)水泵試運行半小時，以驗證備用狀態(tài)良好。試驗開始前，運行人員手動將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定提高到3.5 MPa，希望通過除氧器上水調(diào)閥關(guān)門憋壓來抬高凝汽器水位，隨著凝汽器水位的升高，凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速會自動提到額定轉(zhuǎn)速，然后進行下一步的試驗。壓力設(shè)定值修改后運行人員沒有持續(xù)跟蹤系統(tǒng)變化，轉(zhuǎn)而進行其它工作。一段時間后，凝結(jié)水系統(tǒng)出現(xiàn)異常，除氧器水位低I值報警發(fā)出，凝汽器水位高I值報警發(fā)出，除氧器上水大容量調(diào)閥關(guān)小至32%，凝汽器補水小容量調(diào)閥全開。運行人員發(fā)現(xiàn)后立即解手動關(guān)閉凝汽器補水調(diào)閥，解手動開大除氧器上水調(diào)閥，逐漸恢復(fù)除氧器和凝汽器水位后重新投入各個調(diào)閥自動。

分析這次事件，運行人員通過提高凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值來提高凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速的方法理論上是可行的，但是輸入的設(shè)定值偏高。在除氧器上水大容量調(diào)閥持續(xù)關(guān)小憋壓的過程中，凝汽器水位上升，凝結(jié)水泵自動升高轉(zhuǎn)速以維持凝汽器水位同時保證了除氧器的上水量，但當(dāng)凝結(jié)水泵達到額定轉(zhuǎn)速時凝結(jié)水母管壓力為3.2 MPa，仍未達到設(shè)定值。這時除氧器上水大容量調(diào)閥繼續(xù)關(guān)小使上水量不能滿足需水量，除氧器水位出現(xiàn)下降，凝汽器補水調(diào)閥自動跟蹤開大，凝汽器水位上升。

總結(jié)這次事件，在高負荷時人為將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值設(shè)定過高，壓力設(shè)定值升高后，系統(tǒng)流量失去平衡，除氧器水位異常下降，凝汽器水位異常上升。為避免類似事件發(fā)生，要求運行人員在進行凝結(jié)水泵升高轉(zhuǎn)速的操作時直接操作變頻器，提高變頻器輸出值，禁止采用提高壓力設(shè)定值的方法。同時優(yōu)化邏輯，對每個負荷點設(shè)置壓力上限，防止輸入的壓力設(shè)定值過高。

3 2011年06月24日，一號機組由220 MW升負荷到320 MW

由于升負荷較快，調(diào)閥動作的慣性滯后，除氧器水位出現(xiàn)高I值報警，這種情況在以前快速升負荷中也時有發(fā)生。每次都是除氧器水位高伴隨著凝汽器水位低，凝結(jié)水泵自動減小上水量后各水箱水位很快就會平衡。但當(dāng)時鍋爐暖風(fēng)器疏水箱恰好向凝汽器回收疏水，凝汽器水位升高，凝結(jié)水泵自動提高轉(zhuǎn)速加大除氧器上水。兩個因素疊加，除氧器水位達到高II值報警，聯(lián)鎖動作全關(guān)除氧器上水大小容量調(diào)閥、進入除氧器的高加疏水轉(zhuǎn)而進入凝汽器，凝汽器水位快速升高。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常后運行人員立即進行調(diào)整，復(fù)位水位報警，手動開啟除氧器上水大容量調(diào)閥，開大凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)閥，希望能夠遏制凝汽器水位快速上升的趨勢，但操作效果不理想，除氧器水位下降和凝汽器水位上升的趨勢不改，運行人員全面迅速檢查系統(tǒng)狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水泵已經(jīng)自動降到最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz），立即手動提升變頻轉(zhuǎn)速到額度轉(zhuǎn)速，經(jīng)調(diào)整后系統(tǒng)各參數(shù)逐漸恢復(fù)正常。

在這次事件中，凝汽器水位一度接近了汽輪機保護動作值，事故處理過程很緊張。主要原因是新邏輯加入了除氧器水位高II值自動降低凝泵轉(zhuǎn)速到最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz）的熱工聯(lián)鎖，部分運行人員在凝結(jié)水系統(tǒng)事故處理時忽視了這個新增聯(lián)鎖，沒有抓住處理的關(guān)鍵點，失去了處理時間，導(dǎo)致凝結(jié)水系統(tǒng)水位事故擴大，險些造成機組跳閘。

原來凝結(jié)水泵工頻運行時，凝結(jié)水母管壓力在各工況下都能穩(wěn)定維持在3 MPa左右，當(dāng)時低旁減溫水壓力低遮斷低旁的整定值是1.9 MPa，變頻改造后考慮到對低旁運行的不利影響將該定值放寬到1.2 MPa。但凝結(jié)水系統(tǒng)壓力稍有擾動仍然會觸發(fā)低旁跳閘，特別是啟停機階段，凝結(jié)水壓力波動頻繁，而且低旁又是在通流工作狀態(tài)，一旦低旁跳閘會使主機軸向位移、高排溫度、再熱器壓力等參數(shù)異常，威脅機組安全運行。正常運行時當(dāng)凝結(jié)水母管壓力低于 1.2 MPa時也會觸發(fā)低旁噴水壓力低跳閘信號，低壓旁路失去備用，而且需要運行人員恢復(fù)系統(tǒng)壓力、手動復(fù)位該跳閘信號。

對于出現(xiàn)的這種情況暫時沒有理想的解決辦法，因為凝結(jié)水泵變頻改造的主要節(jié)能手段就是開大除氧器上水調(diào)閥，減小閥門截流損失。這就不可避免地降低了凝結(jié)水母管壓力，使低旁噴水壓力冗余量變小。只能依靠運行人員加強監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)壓力下降較多時盡快穩(wěn)定工況，提高母管壓力設(shè)定值，適當(dāng)關(guān)小調(diào)閥憋壓。

4 結(jié)論

凝結(jié)水泵變頻改造后經(jīng)過近三年的摸索、試驗，不斷完善自動控制邏輯。分析新的系統(tǒng)特性，摸清了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)水位相對于閥門調(diào)節(jié)水位的不同特性。處理各種新情況，掌握了使用調(diào)閥控制凝結(jié)水母管壓力的方法。逐步改進、逐步完善，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定可靠的自動調(diào)節(jié)。

參考文獻

[1] 尚君明.發(fā)電廠凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能研究及應(yīng)用[D].河北：華北電力大學(xué)，2008.

[2] 王鴻茹.300 MW火電機組凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].河北：華北電力大學(xué)，2009.endprint

摘 要：總結(jié)德國西門子350 MW火力發(fā)電機組凝結(jié)水系統(tǒng)變頻改造后系統(tǒng)運行出現(xiàn)的各種新問題，提出解決方法和自動控制邏輯的優(yōu)化措施，為技改后凝結(jié)水系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供實踐指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：凝結(jié)水泵 變頻改造 凝結(jié)水壓力

中圖分類號：TM921 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）09（a）-0101-02

我廠凝結(jié)水泵原設(shè)計是工頻運行，為適應(yīng)節(jié)能工作的要求，從2010年開始先后對六臺機組的凝結(jié)水泵進行了變頻改造。改造后取得了很明顯的節(jié)能效果，但是由于凝結(jié)水系統(tǒng)的運行方式、自動調(diào)節(jié)原理發(fā)生了變化，另外修改后的自動邏輯不完善，發(fā)生了數(shù)次凝結(jié)水系統(tǒng)運行異常。給安全生產(chǎn)帶來了很大影響。（如圖1）

原來凝結(jié)水泵工頻運行時的自動調(diào)節(jié)原理是：凝補水泵供凝汽器的大容量調(diào)閥和小容量調(diào)閥投自動后自動維持除氧器的設(shè)定水位，凝結(jié)水泵出口到除氧器的大容量調(diào)閥和小容量調(diào)閥投自動后自動維持凝汽器的設(shè)定水位。當(dāng)凝汽器或除氧器的水位過高時自動開啟凝結(jié)水泵出口的再循環(huán)管路向凝補水箱緊急排水。以上設(shè)計思想成熟、設(shè)備動作可靠，有長期安全運行的良好表現(xiàn)。

在對凝結(jié)水泵變頻改造后，凝結(jié)水系統(tǒng)新增加了凝泵轉(zhuǎn)速這個調(diào)節(jié)變量。而且變頻后凝結(jié)水母管的運行壓力降低，低負荷時除氧器上水調(diào)閥必須兼顧母管壓力，確保低壓旁路減溫水的壓力要求。這就對凝結(jié)水系統(tǒng)自動運行邏輯提出了新的要求，在充分發(fā)揮變頻節(jié)能的前提下滿足低旁噴水的壓力要求，在凝結(jié)水的主管路上整合好大小容量調(diào)閥和凝泵轉(zhuǎn)速這兩個變量。改造后的邏輯為：凝補水泵向凝汽器供水的大小容量調(diào)閥作為除氧器水位的主調(diào)節(jié)手段；凝泵轉(zhuǎn)速為凝汽器水位的主調(diào)節(jié)手段；凝泵出口到除氧器的大小容量調(diào)閥作為管路憋壓的手段，可以手動設(shè)定壓力目標(biāo)值來控制調(diào)閥開度，以維持必要的低旁噴水壓力。

在運行實踐中主要暴露出以下問題：

1 2010年10月13日，四號機組正常運行中，凝結(jié)水系統(tǒng)各個調(diào)閥及自動控制回路均投入自動

接到電網(wǎng)調(diào)度指令以7 MW/MIN速率快速由330 MW降負荷到180 MW。在降負荷過程接近結(jié)束的時候，運行人員發(fā)現(xiàn)除氧器水位發(fā)出高II值報警，除氧器上水大容量調(diào)閥全開，凝汽器水位低I值報警，凝汽器補水調(diào)閥和去凝補水箱的再循環(huán)調(diào)閥均在關(guān)閉狀態(tài)，凝泵轉(zhuǎn)速在最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘。運行人員立即將除氧器上水大容量調(diào)閥解手動關(guān)小，控制除氧器水位。適度開啟凝補水供凝汽器調(diào)閥，加快提高凝汽器水位。各參數(shù)恢復(fù)正常后重新投自動。

分析這次事件，因為除氧器水位高，凝汽器的補水調(diào)閥關(guān)閉是正確的。因為凝汽器水位低，凝泵轉(zhuǎn)速降到最低也是正確的。但是由于凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值太低，除氧器上水大容量調(diào)閥持續(xù)開大，以釋放閥前母管壓力，造成除氧器的上水量超過了需水量，水位異常升高。直接跟蹤除氧器水位的凝汽器補水調(diào)閥關(guān)閉，造成凝汽器水位降低，并且因此自動閉鎖開啟凝結(jié)水系統(tǒng)去凝補水箱的再循環(huán)閥。

總結(jié)這次事件，主要是為充分發(fā)揮變頻節(jié)能效果，減小除氧器上水調(diào)閥的節(jié)流損失，所以將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定過低，除氧器上水調(diào)閥開度過大。在深度降負荷過程中，凝泵已降至最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz），但除氧器上水調(diào)閥全開時的上水量仍然超過需水量，而凝泵轉(zhuǎn)速已不能繼續(xù)向下調(diào)節(jié)，造成系統(tǒng)流量不能平衡，除氧器水位異常升高，凝汽器水位異常下降。

為避免此類事件再次發(fā)生，我們依據(jù)機組變負荷工作點加入了凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值的下限，保證上水調(diào)閥的開度不致過大，實現(xiàn)系統(tǒng)的流量匹配。

2 2010年12月12日，一號機組正常運行

運行人員執(zhí)行設(shè)備定期試驗工作，準(zhǔn)備將變頻運行12凝結(jié)水泵提高到額定轉(zhuǎn)速，然后啟動工頻備用的11凝結(jié)水泵試運行半小時，以驗證備用狀態(tài)良好。試驗開始前，運行人員手動將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定提高到3.5 MPa，希望通過除氧器上水調(diào)閥關(guān)門憋壓來抬高凝汽器水位，隨著凝汽器水位的升高，凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速會自動提到額定轉(zhuǎn)速，然后進行下一步的試驗。壓力設(shè)定值修改后運行人員沒有持續(xù)跟蹤系統(tǒng)變化，轉(zhuǎn)而進行其它工作。一段時間后，凝結(jié)水系統(tǒng)出現(xiàn)異常，除氧器水位低I值報警發(fā)出，凝汽器水位高I值報警發(fā)出，除氧器上水大容量調(diào)閥關(guān)小至32%，凝汽器補水小容量調(diào)閥全開。運行人員發(fā)現(xiàn)后立即解手動關(guān)閉凝汽器補水調(diào)閥，解手動開大除氧器上水調(diào)閥，逐漸恢復(fù)除氧器和凝汽器水位后重新投入各個調(diào)閥自動。

分析這次事件，運行人員通過提高凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值來提高凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速的方法理論上是可行的，但是輸入的設(shè)定值偏高。在除氧器上水大容量調(diào)閥持續(xù)關(guān)小憋壓的過程中，凝汽器水位上升，凝結(jié)水泵自動升高轉(zhuǎn)速以維持凝汽器水位同時保證了除氧器的上水量，但當(dāng)凝結(jié)水泵達到額定轉(zhuǎn)速時凝結(jié)水母管壓力為3.2 MPa，仍未達到設(shè)定值。這時除氧器上水大容量調(diào)閥繼續(xù)關(guān)小使上水量不能滿足需水量，除氧器水位出現(xiàn)下降，凝汽器補水調(diào)閥自動跟蹤開大，凝汽器水位上升。

總結(jié)這次事件，在高負荷時人為將凝結(jié)水母管壓力設(shè)定值設(shè)定過高，壓力設(shè)定值升高后，系統(tǒng)流量失去平衡，除氧器水位異常下降，凝汽器水位異常上升。為避免類似事件發(fā)生，要求運行人員在進行凝結(jié)水泵升高轉(zhuǎn)速的操作時直接操作變頻器，提高變頻器輸出值，禁止采用提高壓力設(shè)定值的方法。同時優(yōu)化邏輯，對每個負荷點設(shè)置壓力上限，防止輸入的壓力設(shè)定值過高。

3 2011年06月24日，一號機組由220 MW升負荷到320 MW

由于升負荷較快，調(diào)閥動作的慣性滯后，除氧器水位出現(xiàn)高I值報警，這種情況在以前快速升負荷中也時有發(fā)生。每次都是除氧器水位高伴隨著凝汽器水位低，凝結(jié)水泵自動減小上水量后各水箱水位很快就會平衡。但當(dāng)時鍋爐暖風(fēng)器疏水箱恰好向凝汽器回收疏水，凝汽器水位升高，凝結(jié)水泵自動提高轉(zhuǎn)速加大除氧器上水。兩個因素疊加，除氧器水位達到高II值報警，聯(lián)鎖動作全關(guān)除氧器上水大小容量調(diào)閥、進入除氧器的高加疏水轉(zhuǎn)而進入凝汽器，凝汽器水位快速升高。發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)異常后運行人員立即進行調(diào)整，復(fù)位水位報警，手動開啟除氧器上水大容量調(diào)閥，開大凝結(jié)水系統(tǒng)再循環(huán)閥，希望能夠遏制凝汽器水位快速上升的趨勢，但操作效果不理想，除氧器水位下降和凝汽器水位上升的趨勢不改，運行人員全面迅速檢查系統(tǒng)狀態(tài)后發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水泵已經(jīng)自動降到最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz），立即手動提升變頻轉(zhuǎn)速到額度轉(zhuǎn)速，經(jīng)調(diào)整后系統(tǒng)各參數(shù)逐漸恢復(fù)正常。

在這次事件中，凝汽器水位一度接近了汽輪機保護動作值，事故處理過程很緊張。主要原因是新邏輯加入了除氧器水位高II值自動降低凝泵轉(zhuǎn)速到最低轉(zhuǎn)速870轉(zhuǎn)/分鐘（30 Hz）的熱工聯(lián)鎖，部分運行人員在凝結(jié)水系統(tǒng)事故處理時忽視了這個新增聯(lián)鎖，沒有抓住處理的關(guān)鍵點，失去了處理時間，導(dǎo)致凝結(jié)水系統(tǒng)水位事故擴大，險些造成機組跳閘。

原來凝結(jié)水泵工頻運行時，凝結(jié)水母管壓力在各工況下都能穩(wěn)定維持在3 MPa左右，當(dāng)時低旁減溫水壓力低遮斷低旁的整定值是1.9 MPa，變頻改造后考慮到對低旁運行的不利影響將該定值放寬到1.2 MPa。但凝結(jié)水系統(tǒng)壓力稍有擾動仍然會觸發(fā)低旁跳閘，特別是啟停機階段，凝結(jié)水壓力波動頻繁，而且低旁又是在通流工作狀態(tài)，一旦低旁跳閘會使主機軸向位移、高排溫度、再熱器壓力等參數(shù)異常，威脅機組安全運行。正常運行時當(dāng)凝結(jié)水母管壓力低于 1.2 MPa時也會觸發(fā)低旁噴水壓力低跳閘信號，低壓旁路失去備用，而且需要運行人員恢復(fù)系統(tǒng)壓力、手動復(fù)位該跳閘信號。

對于出現(xiàn)的這種情況暫時沒有理想的解決辦法，因為凝結(jié)水泵變頻改造的主要節(jié)能手段就是開大除氧器上水調(diào)閥，減小閥門截流損失。這就不可避免地降低了凝結(jié)水母管壓力，使低旁噴水壓力冗余量變小。只能依靠運行人員加強監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)壓力下降較多時盡快穩(wěn)定工況，提高母管壓力設(shè)定值，適當(dāng)關(guān)小調(diào)閥憋壓。

4 結(jié)論

凝結(jié)水泵變頻改造后經(jīng)過近三年的摸索、試驗，不斷完善自動控制邏輯。分析新的系統(tǒng)特性，摸清了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)水位相對于閥門調(diào)節(jié)水位的不同特性。處理各種新情況，掌握了使用調(diào)閥控制凝結(jié)水母管壓力的方法。逐步改進、逐步完善，目前已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定可靠的自動調(diào)節(jié)。

參考文獻

[1] 尚君明.發(fā)電廠凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)節(jié)能研究及應(yīng)用[D].河北：華北電力大學(xué)，2008.

[2] 王鴻茹.300 MW火電機組凝結(jié)水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用研究[D].河北：華北電力大學(xué)，2009.endprint