科陆CL2700高压变频器在发电厂循环水泵上的应用

      图1中Dw为冷却水量，P为汽轮机的凝汽器真空，△N为功率差值，△N在冷却水量比较小的时候随冷却水量的增大而增大，到a点达到最大，如果再进一步增大冷却水流量，△N反而开始减小，直至为零。但到达c点时，汽轮机的膨胀能力已达到极限，汽轮机功率不会再增加，c点所对应的真空成为极限真空。从图1中可以看出，由a点引等水量线与凝汽器压力线相交的b点所对应的真空Peco就是最有利真空，a点所对应的冷却水量Deco就是最佳冷却水量。通过确定汽轮机的最有利真空，并以此为依据来控制冷却水流量，使汽轮机的排气压力尽量维持最有利真空位置，以保证机组在经济运行方式下工作。
       最有利真空的实现是靠调节循环冷却水的流量，由机组DCS控制循环水泵的运行状态，调节循环水泵的运行台数和运行转速，控制循环水流量使汽轮机的真空度维持在最有利真空位置，保证机组经济运行。水泵的速度调节控制是汽轮机最有利真空控制系统的核心内容，利用变频器对循环水泵进行速度控制，运行方式为“一变一定”。
                   
4变频调速系统设计
       为了充分保证系统的可靠性，为变频器同时加装工频旁路装置，当变频器因故障而退出运行时，电机可以直接手动切换到电网工频运行，工频旁路由3个高压隔离开关QS1、QS2和QS3组成（见图1，其中QF为原有高压开关）。QS2不能与QS3同时闭合，在机械上实现互锁。变频运行时，QS1和QS2闭合，QS3断开；工频运行时，QS3闭合，QS1和QS2断开。为了实现变频器故障的保护，变频器对6kV开关QF进行联锁，一旦变频器故障，变频器跳开QF，工频旁路时，变频器允许QF合闸，撤消对QF的跳闸信号，使电机能正常通过QF合闸工频启动。

       为了保证发电机组安全运行，在单台变频循环水泵运行工作模式下，变频器发生故障跳开QF时，需要将备用的循环水泵自动投入运行，为适应变频改造后循环水泵系统自动化水平的提高，对出水阀门也进行联锁自动控制，其阀门联锁功能的作用是：在启动水泵升速过程中，水泵出口水压逐渐增高，当大于设定的“最小开阀出口水压”时，阀门开始打开，直至开全，在停泵时，阀门同步关闭；如果开泵时，阀门因各种原因未能开全，将提示“阀门没有开全”，停泵时，如阀门未关严，将提示“阀门没有关严”。这样在开泵和停泵的过程中，值班人员无需再对阀门执行任何操作，不仅减少了操作的失误，而且在开阀、关阀过程中对管网的冲击也很小。
      变频调速系统进入发电机组有的DCS系统。DCS根据机组的负荷情况，按设定程序实现对锅炉循环水泵电机转速的自动控制。变频器需要提供给DCS的开关量输出包括故障报警（变压器超温、单元柜风机故障、控制电源掉电、控制器故障、单元故障、模拟信号断线等）、待命指示、运行指示、高压合闸允许、高压紧急分断、开阀门（变频器控制阀门联动时使用，即打开出口碟阀）、关阀门（变频器控制阀门联动时使用，即关闭出口碟阀）；DCS需要提供给变频器的开关量包括：启动变频（干节点，闭合时有效，使变频器开始运行）、停运变频器（干节点，闭合时有效，使变频器正常停机）、阀门关严（干节点，开点有效，表示变频器所控制的水泵出口碟阀的阀门已关严）、阀门开全（干节点，开点有效，表示变频器所控制的水泵出口碟阀的阀门已全开）；DCS需要提供给变频器的模拟量有：1路4－20mA的电流源输出，作为变频器的转速给定值，即变频器需要运行的转速；变频器需要提供给DCS的模拟量有：2路4－20mA的电流源输出，模拟输出对应的物理量为输出频率和输出电流；现场提供给变频器的模拟量有：1路4－20 mA的电流源输出，表示变频泵的出口压力，阀门联动时备用；高压开关柜提供给变频器的开关量有：1个，工频高压开关已分闸。节点闭合时表示高压在分闸位置，高压开关合闸，该节点断开。
       循环水泵调速由操作人员通过DCS系统CRT上的模拟操作器，参照凝汽器的真空度和外界气温，对DCS的输出值进行调节，此输出值为反馈给变频器的4－20mA标准信号，对应不同的频率（速度）给定值，变频器通过比较转速输出量与DCS速度给定之间的大小，自动调节电动机的转速，实现循环水泵的转速控制，从而达到调节水量的目的。
      在此基础上，经过一段时间的积累，可将不同负荷和温度下的给定值绘制成曲线，定出安全的上下限，制成循环水泵调速专用算法，同时利用热工一次测量元件，将采集的负荷和温度参数的变化值送到机组DCS系统中，在机组DCS系统中，进行控制运算，将计算结果形成4－20mA的速度给定指令信号，反馈给变频器，变频器通过比较转速输出量与DCS速度给定之间的大小，自动调节电动机的转速，实现循环水泵的转速自动控制。