一种核电站凝结水泵系统及其控制方法与流程

本技术涉及核电站自动控制领域，特别涉及核电站凝结水泵系统的控制技术。

背景技术：

1、目前，国内核电站凝结水系统通常配置三台工频凝结水泵，通过除氧器液位调节阀的节流来调整进入除氧器的凝结水流量，以此确保除氧器液位维持在设定值。而采用工频凝结水泵全力输送且通过除氧器液位调节阀的调节进入除氧器的凝结水流量的做法，存在以下技术缺点：①由于调节阀的节流影响使得管线存在较大的节流损失；②由于在不同负荷条件下，凝结水泵均以额定转速运行，造成除氧器液位调节阀的调节负担，频繁动作且当低负荷时其工作在小开度区间，使得流体极易产生漩涡、回流、二次流等不稳定涡流，造成管线流体紊乱且影响阀体使用寿命；③凝结水泵不管系统运行状态，均以额定转速满负荷运行，偏离其经济运行曲线，将造成电能的极大浪费，并且这种源头大释放，终端再收缩的做法是不协调和不经济的，造成系统的动荡和能源的浪费。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种核电站凝结水泵系统及其控制方法，可以使得除氧器液位调阀工作在性能区域佳的区域，减少其节流损失及液位调阀和凝结水泵的频繁动作，能够有效提高凝结水系统运行的经济性和稳定性。

2、本技术公开了一种核电站凝结水泵系统的控制方法，所述系统包括依次连接的凝汽器、凝水泵组、加热器与管线组件和除氧器，所述凝水泵组中的每台变频凝结水泵配置单独的变频器，所述除氧器的入口处设置有液位调节阀；所述控制方法包括以下步骤：

3、获取所述除氧器的当前液位值，若所述当前液位值小于第一预定值或大于第二预定值，则执行以下操作：

4、s1：计算所述当前液位值与该预定值的差值，将该差值送到第一pid控制器进行计算得到第一控制指令并输出到所述液位调节阀以指导其调节除氧器的液位；

5、s2：计算当前所述液位调节阀的前压力与后压力的差值，将该差值与预定差值进行比较并将比较结果送入第二pid控制器进行计算得到第二控制指令并输出到所述变频器以指导其调节对应变频凝结水泵的频率。

6、在一个优选例中，所述控制方法还包括：

7、根据当前机组负荷确定对应的机组负荷系数k1，并根据该机组负荷系数k1和所述第一控制指令计算得到前馈分量；

8、将所述前馈分量与所述除氧器液位调节阀的前压力与后压力的预定差值进行叠加后输出给所述第二pid控制器。

9、在一个优选例中，所述机组负荷系数k1是基于预设的负荷-系数分段函数根据当前机组负荷来确定，其中所述负荷-系数分段函数根据机组负荷参数和项目现场调试数据拟定。

10、在一个优选例中，所述控制方法还包括：

11、检测所述凝汽器热井的当前液位值；

12、若该当前液位值小于第三预定值，则步骤s1中将所述第一控制指令乘以k2后再输出到所述除氧器液位调节阀以指导其调节除氧器的液位；以及，步骤s2中将所述第二控制指令乘以k3后再输出到所述变频器以指导其调节对应变频凝结水泵的频率，k2、k3均小于1。

13、在一个优选例中，所述凝水泵组包含三台变频凝结水泵并且其中一台变频凝结水泵作为备用；

14、所述控制方法还包括以下步骤：

15、计算当前机组负荷，若当前机组负荷小于预定负荷，则启动非备用的单台凝结水泵运行，否则启动非备用的两台凝结水泵运行且该两台凝结水泵的运行频率相同。

16、在一个优选例中，所述第二pid控制器分别与每个变频器连接以将控制指令同时下发至每个变频器；

17、所述每个变频器与所述第二pid控制器之间设置有选择模块，所述选择模块被配置为将该控制指令旁路，使得处于运行状态的凝结水泵的变频器接收该控制指令后直接进行动作，以及处于停运状态的凝结水泵一旦启动，其对应的变频器将无扰接收到该控制指令。

18、在一个优选例中，每台所述凝结水泵侧设置独立的手操站，在手动状态下，能够对其独立进行操作。

19、本技术还公开了一种核电站凝结水泵系统，包括依次连接的凝汽器、凝水泵组、加热器与管线组件和除氧器，所述凝水泵组中的每台变频凝结水泵配置单独的变频器，所述除氧器的入口处设置有液位调节阀；

20、所述系统还包括控制电路，所述控制电路包括除氧器液位调节回路和凝结水泵频率调节回路和计算与判断单元，所述除氧器液位调节回路包含第一pid控制器以及所述凝结水泵频率调节回路包含第二pid控制器；

21、所述计算与判断单元被配置为获取所述除氧器的当前液位值，若所述当前液位值小于第一预定值或大于第二预定值，则计算所述当前液位值与该预定值的差值，将该差值送到所述第一pid控制器进行计算得到第一控制指令并输出到所述液位调节阀以指导其调节除氧器的液位，以及计算当前所述液位调节阀的前压力与后压力的差值，将该差值与预定差值进行比较并将比较结果送入所述第二pid控制器进行计算得到第二控制指令并输出到所述变频器以指导其调节对应变频凝结水泵的频率。

22、在一个优选例中，所述控制电路还包括前馈子电路；

23、所述前馈子电路包括机组负荷系数计算模块、前馈分量计算模块和叠加模块，所述机组负荷系数计算模块根据当前机组负荷确定对应的机组负荷系数k1，所述前馈分量计算模块根据该机组负荷系数k1和所述第一控制指令计算得到前馈分量，所述叠加模块将所述前馈分量与所述除氧器液位调节阀的前压力与后压力的预定差值进行叠加后输出给所述第二pid控制器。

24、在一个优选例中，所述计算与判断单元还被配置为检测所述凝汽器热井的当前液位值，若该当前液位值小于第三预定值，则将所述第一控制指令乘以k2后再输出到所述除氧器液位调节阀以指导其调节除氧器的液位，以及将所述第二控制指令乘以k3后再输出到所述变频器以指导其调节对应变频凝结水泵的频率，k2、k3均小于1。

25、本技术实施方式中，与现有技术相比，至少包含以下优点和有益效果：

26、1.基于凝结水泵频率调节与除氧器液位调节有机协同的控制机制，使得除氧器液位调阀工作在性能区域佳的区域，减少其节流损失及液位调阀和凝结水泵的频繁动作,有效提高系统运行的经济性和稳定性。首先，采用变频凝结水泵以响应凝结水系统不同运行负荷的需求，实时调整凝结水泵频率以适应系统运行需求，使其工作在最佳曲线内，降低其耗电量；同时减轻除氧器液位调阀的调节负担，使其工作大开度区间，减少管线节流损失，提高系统控制精度与稳定性。其次，凝结水泵频率调节与除氧器液位调节串级式控制，除氧器液位调节回路控制最终液位目标，凝结水泵频率调节回路控制中间点，即除氧器液位调阀差压，间接控制其输送能力，协同除氧器液位调阀控制精准最终液位目标，这种分段串级式控制，使得控制点既相对独立又内在相互关联，降低控制的扰动，提高控制的精度。

27、2.除氧器液位调节回路阀位控制指令作为前馈引入凝结水泵频率调节回路，提高凝结水泵频率调节回路对最终控制目标及检测参数的感应，提前预知和干预，提高控制反应的速度。同时，引入与机组负荷相关的函数确定其比例系数，提高不同负荷区间，前馈信号作用的针对性。

28、3.针对上级凝汽器热井液位低信号的系统运行暂态，提出保护手段。将凝汽器热井液位低信号作为选择器选择条件输送到凝结水泵频率调节回路与除氧器液位调节回路，出现该情况时，引入比例系数以适当限制凝结水管线送水，以稳定系统危急状态，起到保护系统稳定运行的功用。

29、4.设定系统不同的运行方式，当机组负荷低于45％(可调)时，单台凝结水泵运行。当机组负荷，不小于45％(可调)时，启动两台凝结水泵运行，第三台作为备用。以最优适配系统运行的需求，同时减少设备的非必要损耗。

30、5.三台凝结水泵频率调节回路设置共同的一个频率调节控制器，该频率调节控制器指令同时下发至三台凝结水泵频率控制柜，实际运行的凝结水水泵接收该指令进行动作。处于停运状态的凝结水泵，将该信号通过选择模块旁路，一旦该凝结水泵启动，将无扰接收频率控制器的指令，确保维持当前的指令不变。

31、本技术的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本技术所有可能的技术特征的组合(即技术方案)的话，会使得说明书过于冗长。为了避免这个问题，本技术上述技术实现要素：中公开的各个技术特征、在下文各个实施方式和例子中公开的各技术特征、以及附图中公开的各个技术特征，都可以自由地互相组合，从而构成各种新的技术方案(这些技术方案均因视为在本说明书中已经记载)，除非这种技术特征的组合在技术上是不可行的。例如，在一个例子中公开了特征a+b+c，在另一个例子中公开了特征a+b+d+e，而特征c和d是起到相同作用的等同技术手段，技术上只要择一使用即可，不可能同时采用，特征e技术上可以与特征c相组合，则，a+b+c+d的方案因技术不可行而应当不被视为已经记载，而a+b+c+e的方案应当视为已经被记载。