西门子模块6ES7222-1HD22-0XA0大量库存
一、原系统分析
株洲硬质合金厂空调系统共有溴化锂机组两台，其中冷冻水泵2台功率为200KW，采用自耦降压启动。操作工根据负荷情况开1台或2台。单台水泵大输出liuliang为600m3/h，系统全开时为1200m3/h。现水泵运行出口压力为4.5-9kg，小liuliang需求为200m3/h，大liuliang需求为950m3/h。压力波动较大的原因为，冷冻水泵liuliang不能根据负载变化调节，一旦后级工段冷冻水量减少水泵出口压力就会急剧上升。冷冻水在管路里快速循环未充分换热就回水，造成回水温度低。水泵和主机都白白消耗能量。
当1#机组开起后，1#liuliang必须满足低liuliang值200m3/h，如果用户liuliang没有达到低liuliang值时，机组就会停机保护，值班人员必须提前打开旁通阀，使部分冷冻水在机组内循环来保证机组内有200m3/h以上的liuliang。2#也如此。
二、改造控制要求：
分三个阶段完成自动控制，下面以1#空调机组为例详细说明如下：
机组冷水出口liuliang不得低于200 m3/h;
当1台泵输出压力不能满足要求时，系统提示手动开启另一台泵;
选择1#或2#泵为变频运行泵。
当需求liuliang为0～300 m3/h时，1#泵定频运行，保证300m3/h的总liuliang输出，旁通调节阀打开并做PID调节，以保证输出用户所需的liuliang;
当需求liuliang为300 m3/h～600 m3/h时，1#泵变频运行并做PID调节，旁通阀门全关;
当需求liuliang为600 m3/h～900 m3/h时，1#泵定频运行，输出300 m3/h的liuliang;2#泵工频运行，输出600m3/h的liuliang;旁通调节阀打开并做PID调节，保证6kg的输出压力;
当需求liuliang为900 m3/h～1200m3/h时，1#泵变频运行，并做PID调节，2#泵工频运行，旁通阀门全关。
变频系统通过控制柜上选择开关，选择任意一台水泵采用变频控制方式，其他水泵还采用原控制模式。被选择作为变频水泵的机组作为整个系统的调节水泵，来自动调节冷冻水liuliang。在自动控制模式下，利用PLC采集总管压力信号并根据PID运算发出变频器频率给定信号，自动调节电机（水泵）转速使冷冻水压力变化来实现自动控制。还采集输出liuliang送到PLC进行PID计算后再输出4～20mA的电流信号控制旁通阀，来实现恒流的效果。
PLC将现场参数，进出口压力值、变频器频率、电流、电机转速等上传至控制室内的人机界面进行参数显示。在控制室可通过人机界面对给定压力值、下限liuliang值、PID参数、变频泵选择和启动远程控制。远程实现各种操作，极大的方便了系统控制。控制方式本方案在保留原工频系统的基础上与原工频系统之间设置连锁以确保系统工作安全。
三、设备的配置
（1）友好的人机界面：由于系统需对每台机组的进口压力、出口压力、出口liuliang、总压力的上限值和下限值，PID参数进行设置，还要对所有的压力、liuliang值进行显示，还有报警信息进行记录。采用Eview的MT506LV人机界面。界面编辑了“主画面”、“控制画面”、“参数设置”、“故障记录”、“压力曲线”、“帮助”六个基本画面。主画面上对采集的压力、liuliang值、变频器的运行频率、电流进行显示，还显示系统当前状态和故障显示，让用户一目了然。
（2）PLC：
PLC是设备的大脑，选用的是艾默生网络能源有限公司的新产品EC20系列的PLC及模拟输入模块和模拟输出模块，EC20系列PLC是高性能的通用PLC，内存指令容量达到8k；典型基本指令执行速度0.09~0.42μS典型应用指令则为5~280μS支持高达50kHz的高速输入和80kHz的高速输出；具有丰富的中断功能，有8路输入中断，3个定时，6路高速计数，支持工业标准的Modbus通讯网络；指令有浮点运算、PID、高速I/O、通讯等20类共243条，具有掉电检测和后备电池保持，可扩展多个模块，扩展模块有数字型、模拟型、温度型的模块。EC20的编程采用界面友好的窗口软件，支持多种编程方式：梯形图、指令列表、顺序功能图，方便地监控和调试，可在线修改程序。
（3）PLC的配置
主模块选用EC20-2012BRA，20点输入12点继电器类型输出。模拟输入模块采用8通道的EC20-8AD，模拟输出采用4通道的EC20-4DA。
（4）输入输出设备配置
输入设备有“手动/自动”选择开关，选择变频泵“1#/2#”、系统“启动”“停止”，还采集了工频、变频接触器信号进行互锁和状态显示。
输出设备有1#泵变频运行、2#泵变频运行、故障和复位继电器。
（5）模拟输入输出设备配置
利用EC20-8AD采集了总管压力、旁通阀位置反馈、1#机组出口压力、2#机组出口压力、1#泵出口liuliang、2#泵出口liuliang；用EC20-4DA输出电流信号给定EV2000-4T2000P频率，另一路输出4~20mA的电流信号到旁通阀。
四．工作原理
主电路图如下：
系统采用工变频互备，可以灵活的选择需变频的电机是1#还是2#由KM3、KM4来完成。
PLC的I/O接线图如下：
五．程序要点
EC20的COM0与EVIEW人机界面通过MODBUS协议进行通讯，COM1通讯口与艾默生的EV2000变频器进行自由协议通讯，PLC软件设置：
COM1的自由口协议中的波特率、数据位、停止位、效验位必须与变频器中设置一样才能通讯上。EC20时刻检测着变频器的频率、电流、故障再反映到人机界面上。
系统需恒压、恒流，做成双PID对变频器和旁通阀进行控制，控制的压力和liuliang在EVIEW人机界面上进行设置
在现场调试过程中，发现现场的负载在每天下午五点下班时会突变，由于负载500m3/h的liuliang突变成几十的liuliang，这个突变的时间只有两三秒的时间，而旁通阀动作的速度很慢，一个行程38mm需2分钟的时间，这样会造成空调机组保护停机，为了解决这一问题，采用实时时钟定时开度旁通阀，也就是每天在五点之前就给旁通阀一个开度，当设定的时间到达后，系统又恢复PID调节。负载突变的时段设置和旁通阀的开度设置画面如下：
五．结束语
本系统已完成，已正式投入使用。由于采用艾默生的EC20系列的PLC进行控制，性能稳定，运行可靠，系统结构紧凑，节省能耗，便于维护。变频器的频率在40HZ左右稳定压力，节能率达到48%。不但大大的tigao了产品的技术含量和自动化水平，还极大地tigao了企业的经济效率，非常具有推广价值。
.前言：
漳山电厂位于山西省长治市，始建于2002年，目前拥有两台装机容量各为300MW的直接空冷机组。凝结水系统配装上海凯士比泵业有限公司制造的NLT350-400×6型凝结水泵，凝结水泵电机为湘潭电机厂制造的YLKS500-4型，高压变频器为北京利德华福电气技术有限公司制造的HARSVERT-A06/130系列。目前在已投运的大型火电机组中，凝结水泵采用容量、一用一备的配备模式，除氧器水位依靠上水调门开度控制，节流损失大。随着高压变频调速装置可靠性的tigao，应用领域不断扩大，众多发电企业对凝结水泵进行了变频改造。在实际改造中，对控制方案的要求主要是变频凝结水泵运行中事故跳闸，备用泵工频联启后凝结水压力陡增，除氧器水位、凝结水其它用户的控制必须在要求范围内波动。本文就山西漳山发电有限责任公司#2机组凝结水泵变频改造的实际情况，对上述问题作一番探讨。
2.凝结水泵的运行工况
在汽轮机低压缸内做功的蒸汽在空冷岛冷却凝结之后，集中在凝结水箱中，凝结水系统的作用是通过凝结水泵及时的把凝结水送至除氧器中，维持除氧器水位平衡。保证凝结水泵连续、稳定运行是保障电厂发电机组安全、经济生产的重要环节之一，凝结水系统如图1所示。
图1：凝结水系统图
凝结水泵电机为6kV/1120kW电机，设计时有一定裕量，每台机组配备二台凝结水泵，一台运行，一台备用。通过对机组凝结水系统和凝结水泵运行方式、动力系统结构的研究分析，提出一拖二自动工/变频切换控制方案。由于凝结水泵属一用一备运行方式，采用一拖二方案可以tigao变频设备的利用率，保证系统具有良好的节能效果。另一方面，凝结水泵具有定期设备轮换的制度，为降低系统操作的难度，系统采用高压开关等自动切换装置，从而，使得系统操作简便、安全可靠。具体系统结构原理如图2所示：
图2：系统结构原理图
凝结水泵变频改造前，除氧器水位是通过改变凝结水泵出口调整门的开度进行的，调节线性度差，调整门存在较大的节流损失。由于频繁的对调整门进行操作，导致阀门的可靠性下降，影响机组的稳定运行（我公司1#机组曾发生三次调整门机械故障）。
改造为高压变频器后，凝结水泵出口阀门处于全开位置(根据现场实际情况可将旁路门打开，可降低凝结水系统的节流损失)，仅在倒泵过程中由凝结水母管调整门来控制除氧器水位，正常运行时通过调节变频器的输出频率改变凝结水泵转速，达到调节出口liuliang控制除氧器水位的目的，满足运行工况的要求，图3为凝结水控制方案。
图3：凝结水控制系统图
在图3中，采用双回路控制，主要是考虑调整门调节特性与变频器存在较大差异，单一控制回路的调节效果不好；通过变频运行后的实际效果，这种控制回路设计调节特性很好，两套回路切换平稳。
3改造中遇到的问题和解决的办法
（1）高压变频调速凝结水泵运行时上水调整门打开，利用改变凝结水泵的转速调节除氧器水位造成凝结水压力较低，大不超过2.8MPa。运行中凝结水压力随负荷降低而下降，为了保证其它设备所需凝结水的压力，设定变频调速系统的低转速为30Hz，对应凝结水泵的出口压力为1.2Mpa，修改减温水压力低保护关低旁逻辑。
（2）由于变频凝结水泵用改变转速调节使得凝结水压力低，而定速凝结水泵仍为上水门调整、凝结水压力很高，运行一旦发生变频凝结水泵跳闸备用定速凝结水泵启动后凝结水压力、liuliang突然增大对除氧器水位造成很大的影响。针对此问题将控制逻辑修改为当变频泵或者变频泵高压开关事故跳闸，且发出联启定速泵的指令时，程序发出一个与汽轮机调速级压力具有函数关系的预置指令加到除氧器上水调整门，立即将上水调整门关至一定位置并且程序强制将调整门投入“自动”进行调节除氧器水位，图4为#21凝结水泵变频跳闸后，#22备用工频凝结水泵联锁启动后水位与除氧器水位调整门的变化趋势图，在切换过程中，除氧器水位波动在正负20mm以内。
图4：切换过程中水位与阀门动作趋势
（3）运行变频凝结水泵跳闸备用定速凝结水泵联锁启动后凝结水压力突然升高对凝结水供其它辅助设备影响很大，特别是给水泵机械密封冷却水系统，由于给水泵机械密封冷却水差压一般维持在0.1MPa。针对此问题在给水泵机械密封冷却水调整门上预置一个与汽轮机调速级压力具有函数关系的指令，当备用工频凝结水泵联锁启动后将该指令输出至给水泵机械密封冷却水调整门，延时一段时间后系统切换至给水泵机械密封水差压自动调整回路。
（4）凝结水泵再循环调整门是为了保证凝结水系统在低liuliang时凝结水泵在安全工作区内运行的，该控制回路的被调量是凝结水泵出口母管压力，当凝结水泵采用变频调速系统后，转速越低，出口压力越低，为了保证凝结水泵的安全，防止泵体汽蚀，在再循环调整门的控制指令输出上叠加一个与除氧器水位调整门具有函数关系的指令，当在变频运行时，控制再循环调整门开度。
4．改造后的运行措施
改造后变频凝结水泵长期运行，定速凝结水泵只作备用。为了保证变频凝结水泵安全的运行，定速凝结水泵处于良好的备用，以及凝结水供给其它辅助设备的安全运行，制定以下运行措施。
（1）正常运行时变频凝结水泵运行、定速凝结水泵投入备用，上水调整门开度控制在90%—97%，利用变频凝结水泵的变频器对除氧器水位进行自动调节。低负荷时可以关小上水调整门维持凝结水压力不低于1.2Mpa，凝结水泵转速不低于900r/min，确保变频凝结水泵和凝结水供给其它辅助设备的安全运行。
（2）每月定期对凝结水泵进行切换运行，以保证备用凝结水泵处于良好状态。
（3）机组启动、停止过程中可以将变频凝结水泵转速控制在某一值，采用除氧器水位调整门调节，不但使除氧器水位稳定可以保证其他辅助设备有足够压力的冷却水，如低压旁路减温水、疏水扩容器减温喷水、低压缸减温喷水等。
5.节能效果（变频器运行后检测）
(1)节约厂用电效果显著
现场截取变频改造前后的2＃机组实际运行数据记录，对本机改造前后的电流进行比较，可以比较直观的反映进行变频改造后节能情况，如表1所示。
表1：变频改造前后电流变化
图5：改造前后电流变化趋势图
表2是某半个月的电能统计，做一个同类机组的横向比较，可以看出凝泵用电减少许多。
表2：节电统计
以每台机组年运行300天计算，使用变频器可节约厂用电242万kW•h，按照0.25元/kW•h计算,折合人民币60.5万元。
(2)减少电机启动时的电流冲击
电机直接启动时的大启动电流为额定电流的7倍；星角启动为4－5倍；电机软启动器也要达到2.5倍。观察变频器启动的负荷曲线，可以发现它启动时基本没有冲击，电流从零开始，仅是随着转速增加而上升，不管怎样都不会超过额定电流。凝泵变频运行解决了电机启动时的大电流冲击问题，消除了大启动电流对电机、传动系统和主机的冲击应力，大大降低日常的维护保养费用，图6为凝结水泵变频启动电流趋势图（初始转速900r/min）。
图6：凝结水泵变频启动电流趋势图
(3)延长设备寿命
使用变频器可使电机转速变化沿凝泵的加减速特性曲线变化，没有应力负载作用于轴承上，延长了轴承的寿命。有关数据说明，机械寿命与转速的倒数成正比，降低凝泵转速可成倍地tigao凝泵寿命，凝泵使用费用自然就降低了。
(4)降低噪音
我公司凝结水泵改用变频器后，降低水泵转速运行的噪音大幅度地降低，当转速降低60%时，凝结水泵附近1.5m噪音水平测试85dB,比工频运行时的110dB减少25dB。消除了停车和启动时的打滑和尖啸声，克服了由于调整门线性度不好，调节品质差，引起管道锤击和共振，造成凝结水系统上水管道强烈震动的缺陷，凝结水泵的运行工况得到明显改善。
6.
高压变频调速系统在凝结水系统中的成功应用，以其显著的节能效果和良好的系统响应和控制品质，充分说明在火电厂发电机组主辅机设备中采用高压变频调速技术具有广阔的应用前景和拓展空间，对tigao企业竞争力、降低发电成本具有积极意义