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????? 小熱電機組循環(huán)水泵的變頻調(diào)節(jié)改造

????? 淄博眾鋼熱電有限公司6MW 汽輪發(fā)電機組的2 臺循環(huán)水泵電機容量均為75kW.
根據(jù)機組凝汽器的冷卻要求，只要其出口水溫在（35～39）℃之間，凝汽器的真
空度可保持在（0.092 ～0.093 ）MPa 之間，機組即可實現(xiàn)經(jīng)濟運行。如果循環(huán)
水流量過大，凝汽器的出口水溫低于36℃，會造成不必要的損失；如果循環(huán)水流
量太小，凝汽器的出口水溫高于39℃，其真空度低于0.092MPa，機組的效率降低。

????? 變頻改造前，夏季氣溫較高時，2 臺泵同時投入才能滿足冷卻要求。當氣
溫變低或發(fā)電負荷小時，一臺泵滿足不了冷卻要求，而開2 臺泵則有余；冬秋季
氣溫較低時，無需1 臺泵流量即可滿足冷卻要求，但也開1 臺泵。這樣，不僅造
成很大損失，而且給機組的運行調(diào)整帶來極大的不便。為節(jié)能和方便機組調(diào)整，
對一臺水泵進行了變頻改造，實現(xiàn)了凝汽器出口循環(huán)水溫的自動控制，節(jié)電效果
明顯。

????? 一、循環(huán)水泵電機一次回路改造改造前水泵電機一次回路比較簡單，水泵
電機采用直接起動方式，通過操作臺上的轉(zhuǎn)換開關(guān)接通直流電動操作機構(gòu)，直流
電動操作機構(gòu)帶動空氣開關(guān)把柄接通主回路。這種起動方式簡單可靠，但電機起
動時的沖擊電流較大，且持續(xù)時間較長，對開關(guān)的觸點損傷嚴重，大約一年時間
就要更換一次主回路開關(guān)。

????? 變頻改造后的一次回路如圖1 所示。在原來主回路上增加雙擲開關(guān)Dl和單
擲開關(guān)D2，為方便工頻與變頻之間的切換，將兩只開關(guān)與變頻器放在同一臺開關(guān)
柜內(nèi)。雙擲開關(guān)Dl上側(cè)在合閘位，單擲開關(guān)D2在合閘位時，變頻器投入，水泵工
作在變頻狀態(tài)下；雙擲開關(guān)Dl下側(cè)在合閘位，單擲開關(guān)D2在分閘位時，變頻器切
除，水泵工作在工頻狀態(tài)下。

????? 二、凝汽器出口循環(huán)水溫的自動控制2.1 循環(huán)水泵電機的控制模式選用ABB
公司生產(chǎn)的ACS800變頻器，變頻器對電機的控制模式采用DTC 控制模式。電機在
起動過程中，起動電流隨電機轉(zhuǎn)速的增加而逐漸達到額定值（設定加速時間15s ），
克服了直接起動下4 ～6 倍額定電流的沖擊。有效地保護了主回路開關(guān)，延長了
其使用壽命。

????? 2.2 變頻器手動/ 自動控制方式的實現(xiàn)選用PID 控制宏，通過操作臺上的
轉(zhuǎn)換開關(guān)K ，可自由選擇手動/ 自動控制方式，變頻器的控制原理如圖2 所示。
轉(zhuǎn)換開關(guān)K 接在變頻器的數(shù)字輸入端DI3 ，當K 在斷開狀態(tài)時，選擇手動控制方
式；當K 在閉合狀態(tài)時，選擇自動控制方式。

????? 2.3 變頻器手動/ 自動控制原理選擇手動控制方式時，變頻器的起動/ 停
止由繼電器Jl的常開點J1的常開點J1l 控制，J1l 接變頻器的數(shù)字輸入端DIl ，
另一常開點Jl2 無效，此時PID 控制器旁路，調(diào)節(jié)電位器W 可改變電機的速度，
從而改變水泵的流量，達到手動調(diào)節(jié)凝汽器出口循環(huán)水溫的目的。

????? 選擇自動控制方式時，變頻器的起動/ 停止由繼電器Jl的常開點Jl2 控制，
Jl2 接變頻器的數(shù)字輸入端DI6 ，此時常開點J1l 無效，通過電位器W 可設置凝
汽器出口循環(huán)水溫給定值。安裝在凝汽器出口的溫度變送器PT，其測量值作為過
程控制變量的反饋值，由變頻器的模擬輸入口AI2+、AI2-輸入到PID 控制器，與
電位器W 給定值進行比較。當PT測量值大于電位器W 給定值時，PID 控制器的輸
出使傳動單元速度增大，水泵流量增大冷卻加速。反之，PID 控制器的輸出使傳
動單元速度減小，水泵流量減少冷卻減速，直到PT測量值與電位器W 給定值相等
時，電機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在某一值不變。

????? 2.4 冷卻系統(tǒng)的溫度- 速度曲線變頻器工作在自動狀態(tài)下，經(jīng)過反復試驗
獲得的溫度- 速度曲線如圖3 所示。通過電位器W 設定溫度給定值t0（t0設置范
圍：冬季36℃左右，夏季39℃左右），當環(huán)境溫度變化時，凝汽器的入口水溫亦
發(fā)生改變，冷卻系統(tǒng)的溫度- 速度曲線也隨之改變。在某一時間設置的凝汽器出
口循環(huán)水溫給定值為t0時，PID 控制器輸出使電機轉(zhuǎn)速按曲線3 所示的狀態(tài)調(diào)節(jié)，
可滿足凝汽器的真空度要求。環(huán)境溫度升高或者發(fā)電負荷加大，為滿足冷卻要求，
PID 控制器輸出使電機轉(zhuǎn)速按曲線2 所示的狀態(tài)調(diào)節(jié)；環(huán)境溫度變低或者發(fā)電負
荷減小，PID 控制器輸出使電機轉(zhuǎn)速按曲線4 所示的狀態(tài)調(diào)節(jié)。

????? PID 控制器輸出使電機轉(zhuǎn)速按曲線1 所示的狀態(tài)調(diào)節(jié)，說明變頻泵在滿負
荷運行時也達不到冷卻要求，此時需起動工頻泵與變頻泵一起冷卻；PID 控制器
輸出使電機轉(zhuǎn)速按曲線5 所示的狀態(tài)調(diào)節(jié)時，說明變頻泵工作在最低轉(zhuǎn)速保護工
況下，此時需停止工頻泵，或者由于冬季溫度低，一臺變頻泵即能滿足冷卻要求。

????? 綜上所述，自動狀態(tài)下變頻器的輸出使電機轉(zhuǎn)速在曲線1 ～5 所示范圍內(nèi)
調(diào)節(jié)，電機即可達到節(jié)能和機組安全經(jīng)濟運行的效果。經(jīng)多次試驗調(diào)整PID 控制
器參數(shù)，將水溫偏差控制在0.5 ℃左右，可滿足凝汽器真空度的要求。

????? 三、結(jié)語循環(huán)水泵變頻改造后運行可靠，調(diào)整方便，凝汽器真空度的穩(wěn)定
性提高，節(jié)電在30% 以上，效果顯著。