1、凝结泵组振动超标及推力瓦温度高的消除张家口发电厂二期工程机组( #5 #8机组)凝结水系统与一期设计有很大不同，一期设计为凝结泵加凝升泵的形式；二期设计取消了凝升泵。一期的凝结泵运行平稳，但凝升泵的机械密封运行可靠性差，经常发生泄漏，成为电厂文明生产和提高机组经济性的最大障碍；二期凝结泵为沈阳水泵厂生产的 9LDTN-5UA型立式凝结泵，其主要参数为：流量 936 m h，扬程 2.65 MPa，转速 1 480 r/min，驱动电机为湘潭电机厂生产的 YLST500-4型电机。该泵组的轴向力由安装于电机上机架内的推力瓦承担，电机的上、下机架内分别安装有滚柱轴承，以承受电机的径向力，电机定子线
2、圈由冷风器强制冷却。自 1999年 2月 #5机组、12 月 #6机组投产后，凝结泵组一直存在驱动电机振动超标和电机推力瓦温度高的问题，严重影响机组安全运行。在 #7机组安装前，电厂根据泵的运行情况和存在问题提出了改造方案，并加以实施，实践证明运行效果良好。1振动超标问题凝结泵正常运行时，多次发生振动超标，严重影响机组运行的安全性，同时也大大增加了检修人员的工作量和备件的消耗量。根据影响泵组振动的各方面原因和实际经验对以下几个方面进行了调查分析。a 设备安装环节主要是泵的基础、安装的垂直度及联轴器对中情况。经确认泵的基础、安装的垂直度符合设计要求，联轴器对中经调整后，也已符合要求。b 设计环节
3、泵座的刚度经过与厂家人员共同分析，认为泵座的刚度较差，遇到一定扰动就会产生振动，使振动超标。c 冷却水管路布置情况运行中关闭单侧冷却水，发现振动有所减小，说明冷却水管布置不合理，弯头多，阀门多，水流冲击管路引起振动，从而扰动电机，引起电机振动。2 推力瓦温度高问题 凝结泵电机推力瓦设计报警温度为 70 ，凝结泵正常运行时，多次发生电机推力瓦温度超过报警值，特别是在机组低负荷和夏季气温较高时。经多次解体检查发现，轴瓦乌金有不同程度的磨损，有时轻微磨损，修刮后回装；有时磨损严重，只能更换新瓦。严重影响机组运行的安全性。低负荷时由于凝结水需用量减少，凝结水调整门关小，造成凝结泵出口压力升高，凝结泵向
4、下的轴向力增大，使推力瓦温度升高；夏季气温较高，使循环水温度升高，而该电机上机架油室的冷却水取自循环水，造成推力瓦产生的热量不能及时被带走，使推力瓦温度升高；同时该电机推力瓦设计所能承受的轴向推力较小，如果轴瓦水平度安装稍有偏差，经过一段时间的运行就可能造成推力瓦温度升高。3改造方案a 原设计每台电机 4组冷风器均有进出口门，改为 2组冷风器设 1组进出口门，减少了阀门数量。b 冷却水主管由 89 mm更改为 108 mm,各分管由 65 mm更改为 89 mm，以增加冷却水量。c 增加工业水至冷却水的管路，保证夏季循环水温度较高时冷却水温度可满足要求。d 各冷风器进出口管与电机之间用长 80
5、0 mm的金属软管联结，以消除由冷却水管振动引起的电机共振。e 增加电机支撑座的钢板厚度底座厚度由 14 mm改为 16 mm，筋板厚度由 16 mm改为 20 mm，以增加电机支撑座的刚度。f 将 2电机旋转 90布置，使电机 2个冷风器的进出水管接口面对冷却水来水方向，便于冷却水各控制阀门布置于凝结泵北侧，减少了管路长度和弯头数量，增加管路支撑的稳定性；同时设计了阀门操作平台，以利于运行人员操作。g 在冷却水回水管道加装就地温度表，便于直接观察回水温度，以便及时调整和倒换冷却水。4改造效果#7机设备到货后，严格按照厂家的说明书和图纸要求对设备进行验收，保证设备的制造质量；同时在机组安装过程
6、中，严格按照部颁安装标准验收，保证安装质量。2000年 9月，2 台凝结泵分别开始试运， #2泵电机上机架的振动0.05 mm，推力瓦温度在 60 左右； #1泵电机上机架的振动 0.03 mm，推力瓦温度在 60 左右；均达到优良标准。到 2002年 1月底小修前 2泵运行正常，未发生过推力瓦温度高和振动超标的问题，小修解体检查推力瓦没有发现磨损痕迹。DCS在凝结水泵变频调速系统上的应用摘要 介绍应用变频器、DCS 系统实现电厂凝结水泵、低加疏水泵变频调速关键词 变频调速 DCS M/A 站 PID1 引言华能上安电厂一期 2350MW 机组的凝结水泵是汽水系统中的一个重要组成部分，它在凝汽
7、器和除氧器之间，负责把汽轮机作功后的蒸汽在凝汽器凝结的水经过一系列的设备输送到除氧器，由于凝结泵采用定速运行，出口流量只能由控制阀门调节，节流损失大、出口压力高、管损严重、系统效率低，造成能源浪费。而且由于控制阀门为机械调整结构，调节品质差容易出现各种故障，使现场维护量增加，造成各种资源的极大浪费。改造前，调节信号通过调节阀门开度改变管路的压流损失来控制流量大小；改造后控制阀门全开，采用变频技术接受4-20mADC 控制信号调整凝结泵电动机的转速，达到改变凝结泵出口流量的目的。该系统消除了因管路孔口变化造成的压流损失，可靠性好，调节方便，节约能源，控制系统能很好地满足生产工艺要求。2 改造范围
8、本次改造只对 2A 凝泵进行变频改造，2B 凝泵仍为定速泵。改造的基本原则：控制系统设计在 ABB 的 N-90 系统内，在保留原来的除氧器上水门控制原理和控制逻辑的基础上，以满足 2A 变频凝结水泵控制和保护需要为目的，增加它的控制逻辑以及泵切换时伐门与调速的控制逻辑, 补充和完善原逻辑未设计和有缺陷的功能。原控制系统的控制功能和控制逻辑不能随意删除或修改。1.2A 凝泵的人机接口：全部操作监视功能将由 OIS 实现，在原画面上重新设计和完善。2.变频部套：本方案只对凝结水泵其中一台 2A 进行变频改造，保留现有电动机和高压开关，增加一台高压变频器，采用串联结构，考虑 6KV 开关室开关布置
9、情况，在凝泵附近建设变频器小间，考虑变频器与 DCS 的接口部分设计。本方案涉及所有设备的放电缆接线及调试工作。3.控制功能：在原系统的控制功能和原理的基础上，设计 2A 变频泵控制的调节回路和保护联锁逻辑，补充和完善原系统未设计的切换功能部分，满足机组的安全和投入机炉协调控制及 AGC 运行的需要。4. DCS 设备：利用 DCS 原有的数字量及模拟量 I/O 通道，无需增加新的投资。3 控制系统的基本方案3.1 控制系统的主要功能（1）变频控制系统共有二种控制方式：除氧器水位控制逻辑在 N-90 系统内设计编制，除氧器供水调节阀仍保留，在逻辑内新增加凝泵变频控制站，有手动、自动两种控制方式
10、，可实现其无扰切换等功能。手动方式时，操作员在 OIS 上直接升降 2A 凝泵的转速达到控制除氧器水位的目的。自动方式时，接收除氧器水位与设定点的控制指令信号控制凝泵转速，此时调节阀保持全开，不须操作员干预。当定速凝结水泵运行时，调节阀参与除氧器水位控制。3.2 控制系统的操作说明（1）频泵运行中向定速泵的切换操作：方法一：保持除氧器上水调节阀控制站自动，启动2B 定速泵， 调节阀能够迅速关闭至当时给水流量所需要开度附近参与水位控制，同时 2A 泵转速控制操作站自切手动，待水位稳定后，停运 2A 变频泵。方法二(推荐)：保持除氧器上水调节阀控制站自动，运行人员手动将 2A 泵缓慢升到额定转速，
11、上水调节阀会自动关维持水位，待水位稳定后启动 2B 定速泵,停运 2A 变频泵。（2）定速泵运行中向变频泵的切换：保持“调节阀控制自动 ”运行方式，启动 2A 变频器，2A变频泵升速至额定转速，停运 2B 定速泵，待水位稳定后，将 2A 泵转速控制操作站投自动，调节阀缓慢开展，变频泵根据水位设定点自动控制除氧器水位。（3）变频泵自动方式运行中，上水调门控制站保持在自动，发生变频泵跳闸时，自动联起定速泵，调节阀快速关闭至当时给水流量所需要开度附近控制除氧器水位。（4）定速泵运行时，发生定速泵跳闸时，变频泵自动联起，并快速（10 秒钟）升至额定转速，待水位稳定后投自动，调节阀控制站在自动状态并由逻
12、辑控制将其缓慢开展，变频泵根据设定点维持除氧器水位。3.3 控制系统的逻辑实现依据上述功能要求设计逻辑如下：在 DCS 系统增加 2A 变频泵 PID 控制逻辑，设计它的 M/A工作站，供运行人员手/自动无扰切换，在 2A 变频泵未运行时它的 M/A 工作站强制在手动方式且跟踪 100%指令，该泵一启动就升至额定转速，保证了在各种情况下对凝结水系统的扰动最小；除氧器上水门的控制在原逻辑基础上加以改进，增加了 A 泵与上水门控制站同时在自动时上水门按一定速率开展的逻辑，应用 PID 控制器防积分饱和技术，设计了 B 泵刚运行时将 PID 控制器高限脉冲切至与当前负荷相适应的开度然后释放的逻辑；在
13、两个站都在自动时上水门的水位设定点自动跟踪变频泵的水位设定点，站在手动时设定点都跟踪实际水位（详见逻辑图） 。此设计控制逻辑变动量小，运行人员操作与以往相差不大，最为安全可靠。4 投运情况变频调速控制系统投入运行后可实现：软起动，电机起动电流小且平稳，可减少对电网和凝结水泵设备的冲击，降低设备运行维护费用。在机组深度负荷调峰时，凝结水泵运行在不同转速，凝结水的流量变化幅度一直跟随机组负荷变化，有利于维持除氧器水位的恒定以及除氧器的压力等参数的调节控制。节约能源，凝结水泵电机长期运行在 40Hz 左右（负荷一般在 250MW 左右） ，电机运行电流变小，运行电流长期在工频运行电流的 2/3 即
14、50A 左右，并且噪声降低。在机组调峰运行时，凝结水泵电机的运行电流跟随负荷变化，节约能源的效果更好。由于采用了原 DCS 的控制方式，系统的调试、操作简单，调节精度高，凝结水泵运行均匀，凝结水流量波动小，凝结水系统稳定。变频器功率因数大，可以节约电能。变频调速系统与原来的工频运行方式相比较，节电在 30%以上，设备运行可靠性提高，泵的利用率提高。改变了过去两台泵需要定期切换的运行工作方式，可减少对管网、电网、仪表疏水泵等设备的定期冲击，由此减少设备更换率，减少设备维护费用。5 结束语实践证明，用变频器、电厂 DCS 系统以及一些辅助电气设备可以实现凝结水泵的变频调速控制，并且有运行可靠、节约能源、降低成本的功效，完全满足生产要求，并能提高电厂的经济和技术指标，系统具有较强现实意义和推广价值。
