一、数控计算试验
根据离心水泵的相似理论,离心水泵的转速n、扬程H及流量Q的关系为:
利用泵的比例律可对2台同型号给水泵之间的流量、转速、扬程等性能参数进行换算,也可对1台给水泵不同转速下的流量、转速、扬程等性能参数进行换算。将已知的给水泵转速、入口压力、出口压力等参数输入到数学模型中,通过计算程序得到在不同转速下给水泵的流量,据此控制给水泵zui小流量阀。
以铁岭发电厂300MW机组2A汽动给水泵(汽泵)为例,给水泵计算流量由PLC的DI量通过控制程序动态计算得到。汽泵试验主要测点布置如图1所示,其计算流量和孔板流量测试结果见表1。
二、误差分析
由表1可见,给水泵zui高转速5453r/min,zui低转速3630r/min,转速变化1863r/min,约占工作转速变化范围差值(5600~3100r/min)的72.9%;通过给水泵的zui高流量461.8t/h,zui低流量172.6t/h,流量变化289.2t/h,约占工作流量变化范围差值(550~160t/h)的74.2%;计算流量与孔板流量zui大比较误差为17.8t/h(值,下同),zui大计算流量相对误差约为±2.54%该电厂2号机组2台汽泵在单独运行或并列运行时的给水泵孔板流量测量结果见表2。
汽泵正常运行时,由于给水泵流量孔板安装在出口逆止阀后,因此给水泵流量应为主给水流量与过热器减温水流量之和,两者之差为孔板流量测量误差。由表2可见,平均每台泵的孔板流量测量误差(包含主给水流量、过热器减温水流量及给水泵流量3个流量孔板测量误差之和)zui大可达到70.3t/h,zui小为30.3t/h。通常300MW以上机组流量孔板测取给水流量误差在20~50t/h,即给水流量孔板测量相对误差在2.86%~7.14%,而计算流量zui大相对误差约为2.54%,计算流量的误差较小。因此,可采用理论计算取代用流量孔板测量获取给水泵流量,控制给水泵zui小流量阀开关。
三、可靠性分析
为了及时掌握汽泵的运行状态,确保给水泵转速变化时zui小流量阀动作正确,其控制程序中设计了给水泵流量特性在线监测功能,当给水泵流量超出工作区,将发出提示调整给水泵流量工况点,保证其始终在区运行。
给水泵流量是根据其入口压力、出口压力和转速等多个参数计算得来,如果输入信号有误或计算参数超出拟合函数界限,则流量计算值会出现不可信数值。对此,控制程序中设计了多项辅助判断和滤波功能:当被检测的参数在动作值范围之内,立即发出zui小流量阀开启指令;当出现不可信数值,将立刻寻找可替代数据进行对比分析。必要时还可将zui小流量阀切为手动控制,待故障排除后,重新投入自动控制状态。
四、实施效果
用计算流量取代孔板流量,消除了流量孔板造成的节流损失,提高了泵组效率。铁岭发电厂300MW机组和国电庄河电厂600MW机组汽泵流量孔板节流损失见表3。
由表3可见,铁岭发电厂300MW机组297MW负荷时,汽泵流量为423t/h,取消流量孔板后泵组耗功减少约19kw/h;庄河电厂600MW机组520MW负荷时,汽泵流量为811t/h,取消流量孔板后泵组耗功减少约18kw/h。