变速给水泵变速运行的控制方法与流程

本发明涉及发电厂给水系统技术领域，尤其涉及一种变速给水泵变速运行的控制方法。

背景技术：

给水系统作为火力发电厂的重要环节，其主要功能是将除氧器水箱中的凝结水通过给水泵提高压力，经加热达到锅炉给水要求后，输送到锅炉省煤器入口，作为锅炉的给水。此外，给水系统还向锅炉过热器减温器、再热器减温器，以及汽轮机高压旁路装置的减温器提供高压减温水，用于调节上述设备的出口蒸汽温度。

给水泵作为给水系统的心脏，其扬程大小决定了给水系统压力的大小。事实上，在设计选型时，人们往往会选择出力(扬程、流量)具有一定富裕量的给水泵来使用，以确保发电机组的安全运行。而对于多压锅炉来说，为简化设备与系统布置，往往会选择带有抽头(一个或多个)的给水泵来作为给水系统的动力源，由于多压锅炉对给水泵各级抽头的压力要求不一致，但又彼此关联，因此在选择这类给水泵时，其额定出力明显会高于锅炉及各级减温水用户需求，当给水泵于额定转速运行时，就会造成辅机功耗的明显浪费，此外，给水压力过高，也会导致给水调门、减温水调门运行中开度偏小，可能会造成阀芯吹损，影响机组安全运行。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种变速给水泵变速运行的控制方法，能够实现给水泵变速运行、提高给水系统运行灵活性、最大程度节能降耗，以克服现有技术的上述缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种变速给水泵变速运行的控制方法，变速给水泵具有一个或多个给水出口，每个给水出口各连接一用户系统，在每个给水出口处均设置给水压力测点，每个用户系统均设定一个给水压力需求值，控制系统根据各个用户系统的给水压力需求值与相应给水压力测点处测得的实际压力值的差值中的最大值对变速给水泵的转速进行调节，使各个用户系统的给水压力需求值与相应给水压力测点处的实际压力值的差值中的最大值减小或增大至零。

优选地，每个用户系统均设定一个修正系数，控制系统根据各个用户系统的给水压力需求值与相应给水压力测点处测得的实际压力值的差值与相应修正系数的乘积中的最大值对变速给水泵的转速进行调节，使各个用户系统的给水压力需求值与相应给水压力测点处的实际压力值的差值与相应修正系数的乘积中的最大值减小或增大至零。

优选地，每个给水出口各自通过给水管道与用户系统连接，每个用户系统的给水压力需求值由相应用户系统的实际工作介质压力值与给水管道上的压损总和叠加形成。

优选地，每个给水管道上均设有给水阀门，每个给水阀门均设定一个较佳开度，给水管道上的压损总和为相应给水阀门处于较佳开度时的压损总和。

优选地，每个给水管道上均设有给水阀门，当给水阀门的开度增大至最大开度时，相应给水管道上的压损总和为包含安全裕量的压损总和。

优选地，控制系统控制变速给水泵的转速不低于会引发低频共振的最小转速。

优选地，在每个给水出口处均设置有三个给水压力测点。

优选地，用户系统包括锅炉的高压汽包、中压汽包和低压汽包，多个给水出口包括与高压汽包连接的变速给水泵的出水口、与中压汽包连接的中压抽头以及与低压汽包连接的低压抽头。

优选地，高压汽包的给水压力需求值为高压省煤器入口处的给水压力需求值、高压过热器减温器的给水压力需求值、高压旁路减温器的给水压力需求值和变速给水泵的出水口处所允许的最小压力值中的最大值。

优选地，中压汽包的给水压力需求值为中压省煤器入口处的给水压力需求值和再热蒸汽减温器的给水压力需求值中的最大值。

与现有技术相比，本发明具有显著的进步：

本发明的变速给水泵变速运行的控制方法可根据实际情况对变速给水泵的转速进行实时调节，实现变速给水泵的变速运行，提高给水系统运行的灵活性，能够在保证变速给水泵各个给水出口的实际压力都满足相应用户系统的给水压力需求的前提下，尽可能地降低能耗，同时防止给水压力过高导致阀门的阀芯受损，保障机组安全。

附图说明

图1是本发明实施例变速给水泵变速运行的控制方法的流程示意图。

图2是本发明实施例变速给水泵变速运行的控制方法应用到锅炉的给水系统中时的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1至图2所示，本发明变速给水泵变速运行的控制方法的一种实施例。

本实施例的变速给水泵具有一个或多个给水出口，所述多个出水口包括变速给水泵的出水口以及开设在变速给水泵上的n个抽头，n为整数且n≥0。每个给水出口各连接一用户系统，并将变速给水泵中的水输送给相应的用户系统，由此，本实施例的变速给水泵可同时为n+1个用户系统供水。在每个给水出口处均设置给水压力测点，用以测量变速给水泵的给水出口处的实际压力值pi，i为整数且1≤i≤n+1，pi即为实际输送至第i个用户系统的给水压力值。每个用户系统均设定一个给水压力需求值p0i，该给水压力需求值p0i为满足第i个用户系统正常运行所需的给水压力值。控制系统根据各个用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处测得的实际压力值pi的差值δpi(δpi＝p0i-pi)中的最大值δpmax对变速给水泵的转速进行调节，使各个用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处的实际压力值pi的差值δpi中的最大值δpmax减小或增大至零。当n＝0时，给水出口为一个，该给水出口即为变速给水泵的出水口，此时变速给水泵仅为一个用户系统供水，则上述δpmax即为用户系统的给水压力需求值p0与相应给水压力测点处测得的实际压力值p的差值δp。

本实施例可以由控制系统选取各个用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处测得的实际压力值pi的差值δpi中的最大值δpmax作为输入量输入比例积分微分控制器pid中，由比例积分微分控制器pid根据最大值δpmax分析计算出使最大值δpmax减小或增大至零的变速给水泵的转速n1。

具体地，当各个用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处的实际压力值pi的差值δpi中的最大值δpmax大于零时，最大差值δpmax对应的用户系统的给水压力需求值p0i大于相应给水压力测点处的实际压力值pi，即变速给水泵的给水压力不能满足该用户系统的需求。此时，控制系统根据最大差值δpmax对变速给水泵的转速进行调节，提高变速给水泵的转速，以增加给水压力测点处的实际压力值pi，使最大差值δpmax减小至零，也就使最大差值δpmax对应的用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处的实际压力值pi相当，从而满足该用户系统的需求。当最大差值δpmax对应的用户系统的给水压力需求能够被满足时，其它用户系统的给水压力需求也都能被满足。

当各个用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处的实际压力值pi的差值δpi中的最大值δpmax小于零时，所有用户系统的给水压力需求值p0i均小于相应给水压力测点处的实际压力值pi，变速给水泵的给水压力能够满足所有用户系统的需求。此时，最大差值δpmax对应的用户系统由于给水压力需求值p0i小于相应给水压力测点处的实际压力值pi而存在一定的能量浪费。控制系统根据最大差值δpmax对变速给水泵的转速进行调节，使该最大差值δpmax增大至零，也就使对应用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处的实际压力值pi相当，从而在保证满足所有用户系统给水压力需求的前提下，尽可能地降低了能耗，同时也能够避免给水压力过高导致阀门的阀芯受损，保障机组安全。

由此，本实施例的变速给水泵变速运行的控制方法可根据实际情况对变速给水泵的转速进行实时调节，实现变速给水泵的变速运行，提高给水系统运行的灵活性，能够在保证变速给水泵各个给水出口的实际压力都满足相应用户系统的给水压力需求的前提下，尽可能地降低能耗，同时防止给水压力过高导致阀门的阀芯受损，保障机组安全。

进一步，如图1所示，在本实施例中，每个用户系统均设定一个修正系数εi，控制系统根据各个用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处测得的实际压力值pi的差值δpi与相应修正系数εi的乘积δpi′(δpi′＝δpi×εi)中的最大值δpmax′对变速给水泵的转速进行调节，使各个用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处的实际压力值pi的差值δpi与相应修正系数εi的乘积δpi′中的最大值δpmax′减小或增大至零。当n＝0时，则上述δpmax′即为用户系统的给水压力需求值p0与相应给水压力测点处测得的实际压力值p的差值δp与相应修正系数ε的乘积δp′。通过修正系数εi修正给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处的实际压力值pi的差值δpi，可以对差值δpi进行标幺化处理，也可以根据各个用户系统的重要程度设定相应的修正系数εi，从而调整各个用户系统在整个控制方法对变速给水泵的转速进行调整的过程中所占的比重。

设定修正系数εi后，控制系统则选取各个用户系统的给水压力需求值p0i与相应给水压力测点处的实际压力值pi的差值δpi与相应修正系数εi的乘积δpi′中的最大值δpmax′作为输入量输入比例积分微分控制器pid中，比例积分微分控制器pid根据最大值δpmax′分析计算出使最大值δpmax′减小或增大至零的变速给水泵的转速n1。

进一步，在本实施例中，控制系统控制变速给水泵的转速不低于会引发低频共振的最小转速。即控制系统通过比例积分微分控制器pid对变速给水泵的转速进行调节计算后，还将调节计算后的转速n1与变速给水泵会出现低频共振的最小转速n2进行比较，取转速n1与转速n2中的较大值作为变速给水泵转速的设定值n，然后由调速系统调整变速给水泵的转速至该设定值n，从而完成变速给水泵的转速调节。

进一步，在本实施例中，变速给水泵的每个给水出口各自通过给水管道与对应的用户系统连接，每个用户系统的给水压力需求值p0i由相应用户系统的实际工作介质压力值p0i′与给水管道上的压损总和δp0i叠加形成，即p0i＝p0i′+δp0i。由此，用户系统给水压力需求值p0i的设定考虑了从变速给水泵的给水出口至用户系统的供水入口的沿线管道上的压力损失，从而能够保证到达用户系统的给水压力能够满足用户系统的需求。

进一步，在本实施例中，每个给水管道上均设有给水阀门，每个给水阀门均设定一个较佳开度，给水管道上的压损总和δp0i为相应给水阀门处于较佳开度时的压损总和，即本实施例的用户系统给水压力需求值p0i是在给水管道上给水阀门处于较佳开度时的给水压力需求，因此在变速给水泵的给水压力满足用户系统的给水压力需求值p0i、系统正常工作时，给水阀门一直处于较佳开度，从而能够进一步有效避免给水阀门吹损问题。

进一步，本实施例的控制方法还考虑到特殊工况下有的用户系统的给水阀门的开度会存在接近开足的状态，为防止该状态下的用户系统断水，在本实施例中，当给水阀门的开度增大至最大开度时，相应给水管道上的压损总和δp0i为包含安全裕量的压损总和，即此时的压损总和δp0i为给水管道上既有的压力损失与安全裕量的总和。

进一步，为保证压力测量的准确性，本实施例在每个给水出口处均设置有三个给水压力测点，采用“三取中”的方法，即在三个给水压力测点测得的三个压力值中取中间值，能够增加实际测量结果的准确性和可靠性。

进一步，本实施例的上述变速给水泵变速运行的控制方法应用到锅炉的给水系统中时，用户系统包括锅炉的高压汽包、中压汽包和低压汽包，变速给水泵的多个给水出口包括与高压汽包连接的变速给水泵的出水口、与中压汽包连接的中压抽头以及与低压汽包连接的低压抽头。变速给水泵同时为锅炉省煤器、过热器减温器、再热蒸汽减温器以及高压旁路减温器供水。在变速给水泵的出水口与高压汽包连接的高压给水管道上设有三个高压给水压力测点，在变速给水泵的中压抽头与中压汽包连接的中压给水管道上设有三个中压给水压力测点，在变速给水泵的低压抽头处设有三个低压给水测点。高压给水压力测点处测得的实际压力值p1、中压给水压力测点处测得的实际压力值p2和低压给水压力测点处测得的实际压力值p3均由控制系统采用“三取中”的方法确定。

具体地，如图2所示，高压汽包设定有修正系数ε1，控制系统选取高压汽包的给水压力需求值p01为高压省煤器入口处的给水压力需求值p011、高压过热器减温器的给水压力需求值p012、高压旁路减温器的给水压力需求值p013和变速给水泵的出水口处所允许的最小压力值pmin1中的最大值。其中，高压省煤器入口处的给水压力需求值p011为高压汽包的压力值p011′与变速给水泵的的出水口至高压省煤器入口的压损总和δp011之和；高压过热器减温器的给水压力需求值p012为高压主蒸汽压力值p012′与变速给水泵的的出水口至高压过热器减温器的压损总和δp012之和；高压旁路减温器的给水压力需求值p013为高压旁路阀前的主蒸汽压力值p013′与变速给水泵的的出水口至高压旁路减温器压损总和δp013之和；变速给水泵的出水口处所允许的最小压力值pmin1满足由变速给水泵的出水口经再循环阀门截流后的给水压力高于凝结水加热器的入口压力。高压汽包的给水压力需求值p01与高压给水压力测点处的实际压力值p1的差值为δp1＝p01-p1，乘以修正系数ε1后为δp1′＝δp1×ε1。

中压汽包设定有修正系数ε2，控制系统选取中压汽包的给水压力需求值p02为中压省煤器入口处的给水压力需求值p021和再热蒸汽减温器的给水压力需求值p022中的最大值。其中，中压省煤器入口处的给水压力需求值p021为中压汽包的压力值p021′与变速给水泵的出水口至中压省煤器入口的压损总和δp021之和；再热蒸汽减温器的给水压力需求值p022为热再蒸汽压力值p022′与变速给水泵的的出水口至再热蒸汽减温器的压损总和δp022之和。中压汽包的给水压力需求值p02与中压给水压力测点处的实际压力值p2的差值为δp2＝p02-p2，乘以修正系数ε2后为δp2′＝δp2×ε2。

低压汽包设定有修正系数ε3，低压汽包的给水压力需求值p03设为低压抽头处允许的最小压力值，该最小压力值为由变速给水泵的抵压抽头进入凝结水加热器的入口调节水温允许的最小压力值(在该最小压力值下可保证低压汽包供水需求)。低压给水压力测点处测得的实际压力值为p3，低压汽包的给水压力需求值p03与低压给水压力测点处的实际压力值p3的差值为δp3＝p03-p3，乘以修正系数ε3后为δp3′＝δp3×ε3。

控制系统选取δp1′、δp2′和δp3′中的最大值δpmax′作为输入量输入比例积分微分控制器pid中，由比例积分微分控制器pid根据最大值δpmax′分析计算出使最大值δpmax′减小或增大至零的变速给水泵的转速n1，并将该转速n1与变速给水泵会出现低频共振的最小转速n2进行比较，取转速n1与转速n2中的较大值作为变速给水泵转速的设定值n，然后由调速系统调整变速给水泵的转速至该设定值n，从而完成变速给水泵的转速调节。

综上所述，本实施例的变速给水泵变速运行的控制方法可根据实际情况对变速给水泵的转速进行实时调节，实现变速给水泵的变速运行，提高给水系统运行的灵活性，能够在保证变速给水泵各个给水出口的实际压力都满足相应用户系统的给水压力需求的前提下，尽可能地降低能耗，同时防止给水压力过高导致阀门的阀芯受损，保障机组安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。