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CN107120637A - 一种节流式定、变速给水泵的切换系统及方法 - Google Patents

一种节流式定、变速给水泵的切换系统及方法 Download PDF

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CN107120637A
CN107120637A CN201710389465.4A CN201710389465A CN107120637A CN 107120637 A CN107120637 A CN 107120637A CN 201710389465 A CN201710389465 A CN 201710389465A CN 107120637 A CN107120637 A CN 107120637A
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郑扬帆
黄元平
陆培宇
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Abstract

一种节流式定、变速给水泵的切换系统及方法，包括低压锅炉气包、高压锅炉气包、定速给水泵、压力平衡调节阀第一压力传感器、第二压力传感器、I/O接口模块、控制器和DCS系统，其特征在于：所述低压锅炉气包的出口与给水泵入口截止阀相连接，给水泵入口截止阀的另一端与定速给水泵的入口连接，所述定速给水泵的出口与给水泵出口最小流量三通阀进行连接，所述给水泵出口最小流量三通阀另两个接口分别与给水泵出口最小流量逆止阀、给水泵出口截止阀相连接。本发明具有有效安全地在变速给水泵和定速给水泵之间进行切换，保障了切换过程中的压力匹配问题，提高了电厂整体机组的运行经济性和运行安全。

Description

一种节流式定、变速给水泵的切换系统及方法
技术领域
本发明涉及水泵切换装置技术领域，特别是涉及一种节流式定、变速给水泵的切换系统及方法。
背景技术
在联合循环电厂中，锅炉汽包给水的压力及流量与机组负荷是成正比例的关系，即机组负荷增加时，锅炉气包的给水压力及流量也随之增加，当机组负荷低时，炉气包的给水压力及流量也随之降低，而燃机空气冷却器需要的给水压力恒为高值，这样锅炉气包的给水压力及流量与燃机空气冷却器的给水压力和流量会出现不匹配的情况。若采用大功率的变速给水泵为燃机空气冷却器和锅炉气包提供给水，但变速给水泵允许的调速范围狭窄，特别是机组处于低负荷状态运行时，锅炉汽包压力低，汽包给水节流调节损失大，给水泵变速器的节能效果受到限制，机组运行经济性差，同时，给水调节阀长期处于小开度状态运行，加速阀芯磨损程度，使系统可靠性降低，威胁机组安全运行。目前，很多采用两个给水泵来提高给水，但两泵之间相互切换过程中，也可能出现给水压力不匹配情况，发生冲击或燃机空气冷却器给水中断情况，造成管道剧烈震动、机组跳闸等事故，因此需要解决给水泵切换过程中的安全和可靠性问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种节流式定、变速给水泵的切换系统及方法，在定速给水泵和变速给水泵之间进行安全切换，确保机组稳定运行。
本发明的技术方案为：一种节流式定、变速给水泵的切换系统及方法，包括低压锅炉气包、高压锅炉气包、给水泵入口截止阀、定速给水泵、给水泵出口最小流量三通阀、给水泵出口最小流量逆止阀、给水泵出口最小流量截止阀、给水泵出口截止阀、给水泵供水逆止阀、压力平衡调节阀、给水并行截止阀、给水并行逆止阀、第一压力传感器、第二压力传感器、I/O接口模块、控制器和DCS系统，其特征在于：所述给水泵入口截止阀与低压锅炉气包的出口相连接，给水泵入口截止阀的另一端与定速给水泵的入口连接，所述定速给水泵的出口与给水泵出口最小流量三通阀进行连接，所述给水泵出口最小流量三通阀另两个接口分别与给水泵出口最小流量逆止阀、给水泵出口截止阀相连接，所述给水泵出口最小流量逆止阀的逆向接口与给水泵出口最小流量截止阀连接，给水泵出口最小流量截止阀连接另一端与低压锅炉气包的入口连接；所述给水泵出口截止阀与给水泵供水逆止阀的顺向接口连接，给水泵供水逆止阀的另一端与连接执行器的压力平衡调节阀相连接，压力平衡调节阀的另一端与燃机空气冷却器的入口管道相连接，所述燃机空气冷却器的入口管道还与给水并行逆止阀的逆向接口相连接，给水并行逆止阀的另一端与给水并行截止阀相连接，给水并行截止阀另一端与变速给水泵的出口连接，变速给水泵的出口还依次与变速给水泵出口最小流量逆止阀、变速给水泵出口最小流量截止阀、高压锅炉气包的入口进行连接，高压锅炉气包与变速给水泵入口截止阀连接后再连接至变速给水泵的入口，所述变速给水泵的出口管道处设置有第二压力传感器，所述燃机空气冷却器的入口管道处还设置有第一压力传感器；所述给水泵入口截止阀、定速给水泵、给水泵出口截止阀、执行器、给水并行截止阀、第一压力传感器和第二压力传感器均与I/O接口模块进行电路连接，所述I/O接口模块与控制器连接、控制器与DCS系统进行连接。
机组刚启动或处于低负荷状态时，定速给水泵处于运行状态，燃机空气冷却器入口管道压力高，随着机组负荷上升，控制器接收到高压锅炉汽包给水管处第二压力传感器的压力信号值与燃机空气冷却器入口管道处第一压力传感器的压力信号值，当这两处的压力信号值接近时，控制器启动由定速给水泵给水向变速给水泵给水的切换程序；机组从高负荷降低至低负荷或停机时，定速给水泵处于停止状态，燃机空气冷却器的给水由变速给水泵提供。随着机组负荷降低，高压力大流量的变速给水泵转速下降，锅炉汽包给水压力的降低，控制器检测到燃机空气冷却器入口管道压力下降至一定值时，启动由变速给水泵给水向定速给水泵给水的切换程序。
进一步地，所述定速给水泵为高扬程小流量的给水泵，定速给水泵的额定压力不低于燃机空气冷却器给水的需求压力，定速给水泵的额定流量不低于燃机空气冷却器给水的需求流量。
进一步地，所述给水泵出口截止阀为电动自动阀门，受控制器控制开启或关闭。
进一步地，所述压力平衡调节阀为气动或电动的自动阀门，阀门开度由执行器控制。
本发明的有益效果为：采用本发明的一种节流式定、变速泵的互切系统能够带来以下有益效果：
1、当机组负荷低时，可以降低高扬程大流量变速泵的转速，有效减少给水泵功率，减少节流损失，降低厂用电率，提高低负荷下机组运行经济性。
2、当机组负荷高时，停止高扬程小流量的定速给水泵的运行，减少给水泵运行数量，提高高扬程大流量变速给水泵的负荷率，提高给水泵运行效率，降低厂用电率，提高高负荷下整体机组的运行经济性。
3、机组负荷由低至高或由高至低变动时，可以将燃机空气冷却器的给水水源安全可靠地在高扬程小流量定速泵与高扬程大流量变速泵之间相互切换，保证保证切换过程中机组安全运行。
4、以维持锅炉汽包给水调节阀开度处于中间或较高值，阀芯磨损程度低，使系统更为可靠。
5、可以实现高可靠性自动切换，降低切换过程中的风险。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1-控制器、2-I/O接口模块、3-第一压力传感器、4-燃机空气冷却器、5-给水并行逆止阀、6-给水并行截止阀、7-高压锅炉气包、8-变速给水泵、9-第二压力传感器、10-压力平衡调节阀、11-给水泵供水逆止阀、12-给水泵出口截止阀、13-给水泵出口最小流量逆止阀、14-给水泵出口最小流量截止阀、15-低压锅炉气包、16-给水泵出口最小流量三通阀、17-定速给水泵、18-给水泵入口截止阀、19-DCS系统、20-执行器、21-变速给水泵出口最小流量逆止阀、22-变速给水泵出口最小流量截止阀、23-变速给水泵入口截止阀。
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说明：
如图1所示，一种节流式定、变速给水泵的切换系统，包括低压锅炉气包15、高压锅炉气包7、给水泵入口截止阀18、定速给水泵17、给水泵出口最小流量三通阀16、给水泵出口最小流量逆止阀13、给水泵出口最小流量截止阀14、给水泵出口截止阀12、给水泵供水逆止阀11、压力平衡调节阀10、给水并行截止阀6、给水并行逆止阀5、第一压力传感器3、第二压力传感器9、I/O接口模块2、控制器1和DCS系统20，其特征在于：所述给水泵入口截止阀18与低压锅炉气包15的出口相连接，给水泵入口截止阀18的另一端与定速给水泵17的入口连接，所述定速给水泵17的出口与给水泵出口最小流量三通阀16进行连接，所述给水泵出口最小流量三通阀16另两个接口分别与给水泵出口最小流量逆止阀13、给水泵出口截止阀12相连接，所述给水泵出口最小流量逆止阀13的逆向接口与给水泵出口最小流量截止阀14连接，给水泵出口最小流量截止阀14连接另一端与低压锅炉气包15的入口连接；所述给水泵出口截止阀12与给水泵供水逆止阀11的顺向接口连接，给水泵供水逆止阀11的另一端与连接执行器20的压力平衡调节阀10相连接，压力平衡调节阀10的另一端与燃机空气冷却器4的入口管道相连接，所述燃机空气冷却器4的入口管道还与给水并行逆止阀5的逆向接口相连接，给水并行逆止阀5的另一端与给水并行截止阀6相连接，给水并行截止阀6另一端与变速给水泵8的出口连接，变速给水泵8的出口还依次与变速给水泵出口最小流量逆止阀21、变速给水泵出口最小流量截止阀22、高压锅炉气包7的入口进行连接，高压锅炉气包7与变速给水泵入口截止阀23连接后再连接至变速给水泵8的入口，所述变速给水泵8的出口管道处设置有第二压力传感器9，所述燃机空气冷却器4的入口管道处还设置有第一压力传感器3；所述给水泵入口截止阀18、定速给水泵17、给水泵出口截止阀12、执行器20、给水并行截止阀6、第一压力传感器3和第二压力传感器9均与I/O接口模块2进行电路连接，所述I/O接口模块2与控制器1连接、控制器1与DCS系统19进行连接。
机组刚启动或处于低负荷状态时，定速给水泵17处于运行状态，燃机空气冷却器4入口管道压力高，随着机组负荷上升，控制器1接收到高压锅炉汽包7给水管处第二压力传感器的压力信号值与燃机空气冷却器4入口管道处第一压力传感器的压力信号值，当这两处的压力信号值接近时，控制器1启动由定速给水泵17给水向变速给水泵8给水的切换程序；机组从高负荷降低至低负荷或停机时，定速给水泵17处于停止状态，燃机空气冷却器4的给水由变速给水泵8提供。随着机组负荷降低，高压力大流量的变速给水泵8转速下降，锅炉汽包给水压力的降低，控制器1检测到燃机空气冷却器4入口管道压力下降至一定值时，启动由变速给水泵8给水向定速给水泵17给水的切换程序。
一种节流式定、变速给水泵的切换方法，所述定速给水泵17给水向变速给水泵8给水的转换过程，包括如下步骤：
S11 控制器1检测变速给水泵8出口压力传感器11、燃机空气冷却器入口压力传感器12的压力参数，同时发送信号控制压力平衡调节阀10缓慢关小；
S12 燃机空气冷却器4入口管道处的压力随节流式的压力平衡调节阀10的缓慢关小而降低，当控制器检测到燃机空气冷却器4入口管道处的压力，也即是第一压力传感器3获取的压力值，不再随节流式的压力平衡调节阀10的缓慢关小而减小时，说明燃机空气冷却器的给水开始同时由原来的定速给水泵17和高扬程大流量的变速给水泵8提供，此时，DCS系统19记录状态a11；
S13 当控制器1检测到燃机空气冷却器4的入口管道处压力与高扬程大流量的变速给水泵8的出口管道处压力接近时，即是第一压力传感器获取的压力值与第二压力传感器获取的压力值接近时，说明燃机空气冷却器的给水已经由定速给水泵17切换至高扬程大流量变速泵提供，此时，DCS系统19记录状态a12；
S14 DCS系统19向控制器1发出信号，将定速给水泵17停运，停运后，定速给水泵17处于备用状态，系统完成由定速泵切换至变速泵给水的整个程序。
一种节流式定、变速给水泵的切换方法，所述变速给水泵8给水向定速给水泵17给水的转换过程，包括如下步骤：
S21 DCS系统19向控制器1发出信号，控制器控制将压力平衡调节阀10关小至较小开度值后，启动定速给水泵17；
S22 控制器1监测变速给水泵8出口处的第二压力传感器9的压力值、燃机空气冷却器入口处的第一压力传感器12的压力值，同时发送信号控制使得压力平衡调节阀10的开度缓慢增大；
S23 当压力平衡调节阀10开度达到一定值时，燃机空气冷却器入口管道处的第一压力传感器的压力值开始随着压力平衡调节阀10的开度增大而升高，说明燃机空气冷却器的给水开始由变速给水泵8切换至定速给水泵17提供，此时，DCS系统19记录状态a21；
S24 进一步将压力平衡调节阀10开度完全打开，当燃机空气冷却器入口管道处的第一压力传感器的压力值大于变速给水泵8出口管道处的第二压力传感器的压力值时，说明燃机空气冷却器的给水已经完全由变速给水泵8切换至定速给水泵17提供，此时，系统记录状态a22，系统完成由变速给水泵切至定速给水泵给水的切换工作。
进一步地，所述定速给水泵17为高扬程小流量的给水泵，定速给水泵17的额定压力不低于燃机空气冷却器4给水的需求压力，定速给水泵17的额定流量不低于燃机空气冷却器4给水的需求流量。
进一步地，所述给水泵出口截止阀12为电动自动阀门，受控制器1控制开启或关闭。
进一步地，所述压力平衡调节阀10为气动或电动的自动阀门，阀门开度由执行器控制。
以上说明仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，若采用了和我们相同的精神和原则应该视为本发明均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种节流式定、变速给水泵的切换系统，包括低压锅炉气包、高压锅炉气包、给水泵入口截止阀、定速给水泵、给水泵出口最小流量三通阀、给水泵出口最小流量逆止阀、给水泵出口最小流量截止阀、给水泵出口截止阀、给水泵供水逆止阀、压力平衡调节阀、给水并行截止阀、给水并行逆止阀、第一压力传感器、第二压力传感器、I/O接口模块、控制器和DCS系统，其特征在于：所述给水泵入口截止阀与低压锅炉气包的出口相连接，给水泵入口截止阀的另一端与定速给水泵的入口连接，所述定速给水泵的出口与给水泵出口最小流量三通阀进行连接，所述给水泵出口最小流量三通阀另两个接口分别与给水泵出口最小流量逆止阀、给水泵出口截止阀相连接，所述给水泵出口最小流量逆止阀的逆向接口与给水泵出口最小流量截止阀连接，给水泵出口最小流量截止阀连接另一端与低压锅炉气包的入口连接；所述给水泵出口截止阀与给水泵供水逆止阀的顺向接口连接，给水泵供水逆止阀的另一端与连接执行器的压力平衡调节阀相连接，压力平衡调节阀的另一端与燃机空气冷却器的入口管道相连接，所述燃机空气冷却器的入口管道还与给水并行逆止阀的逆向接口相连接，给水并行逆止阀的另一端与给水并行截止阀相连接，给水并行截止阀另一端与变速给水泵的出口连接，变速给水泵的出口还依次与变速给水泵出口最小流量逆止阀、变速给水泵出口最小流量截止阀、高压锅炉气包的入口进行连接，高压锅炉气包与变速给水泵入口截止阀连接后再连接至变速给水泵的入口，所述变速给水泵的出口管道处设置有第二压力传感器，所述燃机空气冷却器的入口管道处还设置有第一压力传感器；所述给水泵入口截止阀、定速给水泵、给水泵出口截止阀、执行器、给水并行截止阀、第一压力传感器和第二压力传感器均与I/O接口模块进行电路连接，所述I/O接口模块与控制器连接、控制器与DCS系统进行连接。
2.根据权利要求1所述的节流式定、变速给水泵的切换系统，其特征在于：所述定速给水泵为高扬程小流量的给水泵，定速给水泵的额定压力不低于燃机空气冷却器给水的需求压力，定速给水泵的额定流量不低于燃机空气冷却器给水的需求流量。
3.根据权利要求1所述的节流式定、变速给水泵的切换系统，其特征在于：所述给水泵出口截止阀为电动自动阀门，并受控制器控制开启或关闭。
4.根据权利要求1所述的节流式定、变速给水泵的切换系统，其特征在于：所述压力平衡调节阀为气动或电动的自动阀门，其阀门开度由执行器控制。
5.一种节流式定、变速给水泵的切换方法，其特征在于：
所述定速给水泵给水向变速给水泵给水的方法，包括如下步骤：
S11 控制器检测变速给水泵出口压力传感器、燃机空气冷却器入口压力传感器的压力参数，同时发送信号控制压力平衡调节阀缓慢关小；
S12 控制器持续检测燃机空气冷却器入口管道处的压力，也即是第一压力传感器获取的压力值，直至燃机空气冷却器入口管道处的压力不再随压力平衡调节阀的缓慢关小而减小，此时，DCS系统记录状态a11；
S13 控制器检测到燃机空气冷却器的入口管道处压力与变速给水泵的出口管道处压力接近时，即是第一压力传感器获取的压力值与第二压力传感器获取的压力值接近时，此时，DCS系统记录状态a12；
S14 DCS系统读取到状态a12后向控制器发出信号，将定速给水泵停运，并使定速给水泵处于备用状态，系统完成由定速泵切换至变速泵给水的整个程序；
所述变速给水泵给水和定速给水泵给水之间的转换过程，包括如下步骤：
S21 DCS系统向控制器发出信号，控制器控制压力平衡调节阀关小至较小开度值后，启动定速给水泵；
S22 控制器监测变速给水泵出口处的第二压力传感器的压力值、燃机空气冷却器入口处的第一压力传感器的压力值，同时发送信号控制压力平衡调节阀的开度缓慢增大；
S23 控制器开始读取到燃机空气冷却器入口管道处的第一压力传感器的压力值开始随着压力平衡调节阀的开度增大而升高时，此时，DCS系统记录状态a21；
S24 控制器继续控制压力平衡调节阀开度完全打开，当控制器读取到燃机空气冷却器入口管道处的第一压力传感器的压力值大于变速给水泵出口管道处的第二压力传感器的压力值时，此时，系统记录状态a22，系统完成由变速给水泵切至定速给水泵给水的切换工作。
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