陈梓柏
（湛江中粤能源有限公司 广东湛江 524000）
摘要：分析本厂除盐水系统运行过程中存在的问题，针对目前不安全的运行方式，通过对除盐水系统变频改造及控制优化，使之适应不同工况的要求，保证系统的安全经济运行，同时也更加节能降耗。
关键词：火电机组；除盐水泵；变频改造；连锁保护；节能降耗
一、引言
湛江中粤能源有限公司化学制水车间配有三台除盐水泵，三台水泵都是离心泵，其型号技术参数都是一致的；除盐水泵的电机型号参数一致，额定电压为380V，额定频率为50Hz,额定功率为45Kw，额定转速为1480r/min。每台除盐水泵的电机都配备有一台独立AB公司变频器，其型号为AB PowerFlex 700。
1、除盐水系统的用户
湛江中粤能源有限公司除盐水泵主要给机组补水用，其具体系统见图1-1。从图1-1中可以看出除盐水泵的水用户有：#1、#2机凝汽器，#1、#2机闭式工业水箱，#1、#2机定冷水箱。
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图1-1 除盐水的用户
2、保证除盐水泵正常运行的重要性
当除盐水泵故障而导致停运时，将会出现严重的事故，具体表现为：
（1）除盐水泵出现异常时，影响机组的凝结水系统，使机组得不到及时的补水。
短时间内，由于工质得不到及时补充，导致工质减少，机组需要降负荷运行，不利于公司的经济效益。长时间内，凝汽器得不到补水，凝汽器水位降低到低低值时，导致凝结水泵跳闸，从而导致机组的跳闸，发生非停情况，影响电力系统的稳定运行。
（2）除盐水泵出现异常时，影响机组的闭式工业水系统。
由图1-1可知，本厂闭式工业水系统其补水是通过化学除盐水泵来，除盐水通过电动调门（可实现自动补水）而进入工业水箱。当除盐水泵出现异常时，将导致工业水箱得不到补水。不能实现冷却辅助设备工作介质温度的目的，从而导致辅助设备工作介质温度过高破坏设备。
（3）除盐水泵出现异常时，影响机组的定冷水系统。
定冷水系统是发电机正常运行的子系统，其主要的功能是冷却定子绕组散发出来的热量。当除盐水泵出现异常时，定冷水系统的水箱液位过低，使定冷水流量过低，导致机组跳闸。
综上所述，保证除盐水泵的正常稳定运行，对机组的安全运行有着不可估量的重要性。
二、除盐水泵现运行方式及存在的问题
本厂自投产以来，除盐水泵只能实现在化学补给水控制室的补给水系统画面进行手动远方启停及点动调节频率进行供水调节。当化学运行值班员外出取样分析及巡查时，无法对除盐水泵进行监控，由于缺少自动变频调节和连锁功能，对机组的补水存在较大安全隐患。除盐水泵运行方式具体存在的问题如下：
1、除盐水箱水位的扰动
除盐水箱是整个化学水处理系统中的终端储水箱，其液位的波动将影响除盐水泵的进口压力。在本厂现如今的除盐水泵运行方式下，运行的除盐水泵出力固定（即运行频率35Hz左右）。由于某些原因而导致除盐水箱的液位过低时，使得除盐水泵的进口压力过低，在泵的出力不变的情况下，将导致除盐水母管压力过低，影响机组的补水，严重影响机组的安全生产。
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图2-1除盐水箱水位与除盐水母管压力的关系
由于化学水泵房到主厂房的到凝汽器补的距离比较远，给主机补水带来了不良的影响。特别地，闭式工业水箱位于13.7米，具有一定的高度。所以在现在的运行方式下，当除盐水箱液位过低时，这么低的出口压力很难达到给闭式工业水箱进行补水的目的。
2、机组负荷的扰动
机组负荷的波动，当本厂两台机组的负荷增大时，导致凝结水用水量增加，从而使得除盐水箱的液位下降（在补给水系统没有投运的情况下）；相反的，机组负荷的减小，导致凝结水用水量减少，从而使得除盐水箱的液位稳定（在补给水系统没有投运的情况下）。所以机组负荷的扰动，反应在除盐水箱液位的波动，从而影响除盐水母管的压力，最终影响机组的补水。
3、变频器或者电机故障，导致除盐水泵出力减小
由于变频器故障或者电机异常，导致水泵的出力下降，从而导致除盐水母管压力变低，影响机组的正常补水。
4、缺少完善的连锁功能
本厂配备了三台除盐水泵，其作用是为了保障除盐水系统的正常运行，保证机组的补水。但是现在除盐水泵系统没有完善的连锁功能，备用泵无法自动连锁启动，可能会出现严重的后果。
三、解决措施
既然除盐水泵的安全稳定运行有着重要的意义，同时针对本厂除盐水泵的运行方式存在的问题。具体的解决方案如下：
1.解决思路
改变除盐水泵的控制方式，将其手动变频的控制方式改变成自动变频方式，同时增加除盐水泵连锁保护。除盐水泵的变频调节控制通过除盐水压力变送器实现。除盐水母管设置压力变送器，压力信号传送到PLC，经过PLC中的PID调节计算，输出信号控制除盐水泵变频器的运行频率，从而实现除盐水的恒压调节控制。
2.除盐水泵自动变频控制系统
为了保证本厂除盐水泵的经济安全运行，需要将其改成自动变频控制，其控制系统方框图如下:
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图3-1 除盐水泵自动变频控制原理图
从图3-1可知，可以在PLC控制逻辑中增加PID控制算法，形成一个闭环控制，改变现在除盐水泵的开环控制方式，从而提高除盐水泵的稳定性和安全性。具体控制策略如下：
除盐水泵PID控制使用单级PID控制，以操作员输入的除盐水母管压力为设定值，具体的设定值根据系统的运行以往运行数据来确定其范围，控制过程量为除盐水母管压力。由于每台泵、变频器多少都存在一些差异，所以每台泵都使用独立的PID控制器，独立的PID参数，保证每一台泵的控制达到最优的效果。同时设置自动和手动两项功能，保证系统更安全。
3.除盐水泵连锁保护
在PLC逻辑上增加除盐水泵的连锁控制功能，具体实现的功能为：当除盐水母管压力低于某一低值时，而运行的除盐水泵的频率已经大于45Hz，将备用泵联启。当除盐水母管压力大于某一高值时，如果有两台以上除盐水泵运行，则按#3、#2、#1的顺序停运工作泵（如表3-1所示）。
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四、改造情况
本次除盐水泵自动变频改造增加和修改了PID控制逻辑以及连锁功能PLC逻辑。逻辑修改完成后，对除盐水泵的连锁保护进行了试验，试验结果与表3-1所示情况一致。与此同时，对每台泵变频器对应的PID参数进行整定。改造后除盐水系统运行情况如图4-1所示：
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图4-1 除盐水系统改造后运行情况
由上图可见：除盐水系统变频改造及控制优化后，除盐水箱液位变化和凝汽器补水基本不会引起除盐水母管压力波动，系统将能适应各种不同工况的要求，保证了系统的安全经济运行，同时也更加节能降耗。
参考文献：
【1】夏晋 张新胜 李文杰 章鹏 钱林锋。母管制背压式热电联产机组除盐水泵变频控制的应用，《浙江电力》 2019年1期
【2】湛江中粤能源有限公司。化学运行规程