热网疏水泵:逻辑问题处理和变频改造

热网疏水泵联动逻辑存在的问题及处理

某热电联产机组采暖换热系统的供热蒸汽从汽 轮机中压缸末端抽出，经过并列的1号、2号热网 加热器后，将加热的热网循环水供向热用户；冷凝 的水则汇入一个公用的疏水器，扩容降压后经3台 热网疏水栗（A栗为变频栗，B、C栗为工频栗）流 向凝结水系统3号低加的水侧出口，从而将热网疏 水回收并供给除氧器。

该机组在供热期间，热网的疏水泵A泵变频 运行，B栗或C栗工频备用。自2010年11月供 热开始后，A泵的变频器过电流保护动作后，备用 的B泵或C泵多次联动不及时，造成热网加热器 水位高三值动作而解列供热抽汽，从而导致机组甩 热负荷，电负荷突升，同时使凝结水压力突降，除 氧器水位和凝汽器水位大幅波动。

2原因分析

热网疏水泵原来的联动逻辑是，正常运行时A 泵变频运行，B泵或C泵工频备用；联锁投入后， 若A泵开关不在"合闸位"或热网加热器水位高 二值动作，则投入连锁的B泵或C泵将联启。

经过多次热网汽侧解列事故发现，A泵的变频 器过流保护或过热保护动作后，该泵的变频器发"变 频器故障"，使A泵电流归0，维持低转速不打水, 造成热网加热器水位急速上升。当热网所带热负荷 较低时，热网加热器冷凝的疏水量较少，在高二值 动作后联动的备用泵使热网加热器的水位及时降下 来。当热网所带热负荷较高时，疏水量较大，即便 备用泵联启成功，也因热网加热器的水位上升过快 而造成热网加热器高三值动作，使热网汽侧解列， 电负荷突升，同时凝结水压力下降0.5〜1.0 MPa, 使除氧器和凝汽器水位快速下降。从实际运行情况

可以看出，此种联泵逻辑设计不合理，没有考虑A 泵"变频器故障"报警发出的情况；同时，当热网 所带热负荷较高时，热网加热器水位高二值与高三 值差值过小，造成了备用泵不联启或是联启后打水 无效的情况。

3改进措施

(1)热工人员重新调整热网疏水泵联动逻辑, 调整后的逻辑如图1所示（以B泵投入联锁备用 为例）。该逻辑图中以采集A泵变频器输出电流小 于10 A为判定A泵变频器故障的依据。当A泵在 DCS上指示电流小于10 A时，投入联锁的备用泵 即可联启。

B泵连锁投入-

热网加热器_

水位高二值

B泵连锁投入一I A A泵变频运行一N A泵工频运行   D

图1调整后的热网疏水泵联动逻辑

(2)运行中A热网疏水泵的变频器多次因过热 发"变频器故障"信号，因此A泵运行时规定该 泵的变频器调节范围控制在80 %的额定负载以内， 大于80%时则启动1台工频泵与之并列运行，同 时保持该泵变频柜周围通风良好，以防散热不畅。

(3)由于热网加热器的水位开关差值过小，造 成热网加热器汽侧过早解列，因此将热网加热器 的水位高二值调整为1 140 mm,与高三值相差了 200 mm,相应的高一报警值设为1 040 mm,同时 分别关闭了 2个热网加热器各自汽侧与热网疏水器 顶部之间的汽侧连通手动门，以增加加热器与疏水 器之间的净压，使热网疏水泵打水时尽快将热网加

浅析热网疏水泵的变频改造

摘要：为减少春、夏、秋季热负荷小时热网疏水泵耗电率，我公司决定将一单元和二单元的C热网疏水泵改造为变频泵。本文通过总结变频泵调试试运、操作性评价、经济性评价及改进建议，系统地讲述了变频技术在热网疏水泵的应用效果，为变频节能技术的深入应用提供技术参考。

1 设备简介

国华北京热电分公司安装有两台ABB公司制造的DKEH-IN31型、带工业抽汽和采暖抽汽、高温高压汽轮发电机组，单台机组额定功率为200MW。机组所属采暖供热设备由两台热网加热器，四台热网循环水泵和四台热网疏水泵组成，热网疏水泵运行参数见下表：

2 问题的提出

在每年的4月至10月，我公司热网系统供热量最低的时段，热网流量最低平均在1300t/h，热网供热量平均在150GJ左右，热网疏水量在60t/h上下，热网疏水泵一般维持一台运行。由于热网疏水流量很低，为了为了保证疏水泵不发生汽化，运行规程规定“定速热网疏水泵电流不得低于200A”，运行人员只能通过调节疏水泵再循环门满足要求，这样就造成了疏水泵电能的损失。另外，因热网水位调节门控制水位采用节流调节，系统节流损失较大，也造成了疏水泵能耗高。

3 解决方案

为了提高热网疏水泵的运行效率，采用变频节能措施，即通过改变疏水泵转速来调节疏水量以达到控制热网加热器水位。将每个单元的C热网疏水泵改进为变频热网疏水泵。

4 调试过程

4.1 热工人员根据变频热网疏水泵启、停及运行控制特点，将变频泵的控制逻辑做了如下变化

(1)原热网疏水泵启动后热网加热器水位控制是将热网疏水泵出口调节阀直接投入自动控 制，调节热网加热器水位，变更后将热网加热器水位控制改由变频泵控制，具体变更操作如下：

热网画面变频器操作方法：

a投入自动：打开“C泵水位设定”操作框，直接写入水位设定值，投入自动。解除自动：手动解除自动：打开“C泵水位设定”操作框，切换到手动后，再打开“指令”操作框,切换到手动,自动解除。

b跳自动：水位低于500mm或高于900mm。

c 手动调节：在手动模式下打开“指令”操作框，输入指令数值（百分数），写入即可。

d报警设置：变频器故障，变频器停止，跳自动三种情况下，画面有“热网疏水泵变频装置”报警。

(2)运行变频泵时，出口调整门切为手动、全开。运行定速泵时出口调整门切为自动，与改造前控制方式一致。

(3)变频泵不能做为联动备用泵，变频泵跳闸后联动定速泵。变频泵运行时，定速泵投联动备用。

4.2 试运中遇到的问题及解决方法

(1)变频泵选择加热器水位参考点时，热工人员设计水位参考#1热网加热器水位调整，而在定速热网疏水泵运行时，热网加热器疏水调整门参考#2热网加热器水位调整。我们知道在机组正常运行中，两台热网加热器内部压力并不完全相等，造成了两台加热器水位的偏差，主要原因有热网系统管路阻力不同、有热网加热器进汽调整门开度不同、有机组负荷波动等因素造成，运行人员对两台加热器水位偏差控制不超过200mm。因两套调整系统参考点不同，会给系统相互切换运行造成影响，引起水位的较大波动。发现这个问题后，热工及时修正水位参考点，将变频疏水泵水位参考点改为参考#2热网加热器水位控制。

(2)在一套新的控制系统投入试运行时，总会遇到这样或那样的问题，在变频热网疏水泵试运调试过程也不例外。我们遇到了变频器输出故障、变频器水位调节波动大、变频泵到定速泵疏水流量波动大等问题。作为运行人员在设备改造投入试运时，首先要保证热网系统安全稳定运行。其次，要积极配合检修人员进行的设备改造试运，及时发现不足，与检修人员共同分析、研究，找到解决问题的方法。针对变频疏水泵试运中出现的问题，我们采用了分阶段试运方案。第一步，通过空试电机采用远方调节变频器信号参数观察疏水泵电机转速的方法，确保变频器信号输出与电机转速相对应。第二步，变频疏水泵重车运行，先采用手动控制方式调节，观察热网加热器水位变化，在将加热器水位调节稳定后，投入自动调整观察调节效果，热工人员根据实际运行情况及时修正调整参数，达到变频泵自动调节控制水位稳定。第三步，运行人员经过变频泵与定速泵的切换调整，找出控制要点，确保热网疏水泵切换和事故处理中热网加热器水位控制稳定。

5 操作性评价

5.1 运行方式变化

(1)C热网变频疏水泵采用160KW变频器，改造后变频器夏季按70%负荷功率输出，热网疏水量低于170 t/h（一般情况下，每年4-10月）运行变频泵，热网疏水量高于170 t/h变频泵备用，运行一台或两台定速泵。如需要切换定速泵运行，定速泵正常后立即停止变频泵，原则上避免调频泵和定速泵长时间并列运行。

(2)冬季应急需要变频泵运行，按90％（以变频电流不超过280A为准）以下负荷功率输出。具体控制方式为：DCS画面仍对AH开关进行启动、停止操作，开关合入后变频器带电，变频器接收4－20mA信号调整转速，在DCS实现变频器远方调速，远方切手动调节转速至最大，用出口调节门调整水位。（此时若与定速泵并列运行，在采暖最大时可能造成定速泵过流，应观察定速泵运行情况，视情况减少进汽量）

5.2 运行中需注意的问题

热网疏水泵采用变频调节后，经过一段时期的运行，总结运行经验。在变频热网疏水泵运行中应注意如下几点：

(1)启动变频热网疏水泵前，检查泵的电源状态，尤其要检查就地变频器电源空开合好（若电源空开在断开，变频泵启动后，转速设定不上去，画面发“变频器故障”报警），检查泵出口门投自动。记录热网疏水流量和定速泵电流。将热网疏水调整门解手动位置。

(2)变频泵启动后，出口门自动打开过程中可提高变频器设定值，在设定值达到90% 时，观察热网疏水量增多，得到就地人员通知可以停定速泵时，将定速泵出口门解自动手动关门，这时随着出口门的关小疏水量开始下降，画面逐渐开大热网疏水调整门至全开，根据疏水量提高变频器设定值，保持正常疏水量，在热网加热器水位稳定后，将“指令”操作框投自动，在水位操作控制窗口设定水位并投自动。在整个操作过程中，设定数值应平稳，不要操作太急引起热网水位大幅度的波动。

6 节能效果评价

以＃1机A、C热网疏水泵为例

图1 采用变频疏水泵运行时，疏水流量为101t/h，变频泵工频电流为137A。

图2 采用定速疏水泵运行时，疏水流量为79t/h，变频泵工频电流为240A。

通过上述运行比较，在采用定速疏水泵运行时，为了保证疏水泵不发生汽化，即使可以通过调节疏水泵再循环门，最终也只能将电流降至200A，相比使用变频泵仍多耗电63A。以一单元为例，在热网疏水量为80t/h的情况下，使用变频疏水泵全天耗电量为900kw,定速疏水泵耗电量为2400kw,变频疏水泵全天节电1500kw。若参考电价0.436元/KW，则每天节省资金654元。按变频疏水泵全年运行6个月（5月-10月）计算，年度节能效益约为12万元，改造项目的节电效果较为明显。具体节能效果见表。