一种核电站凝结水泵系统的制作方法

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，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，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，所述凝水泵组包括并行连接的三台变频凝结水泵并且每台变频凝结水泵配置单独的变频器；

3、所述除氧器内设有第一液位计用于检测除氧器液位值，所述凝汽器热井内还设有第二液位计，所述除氧器的入口处设置有液位调节阀，所述液位调节阀分别设有用于检测液位调节阀的前压力的前端压力计和用于检测液位调节阀的后压力的后端压力计；

4、所述系统还包括控制电路，所述控制电路包括与所述液位调节阀的控制端电连接的第一pid控制器、与所述变频器的控制端电连接的第二pid控制器以及第一比较与减法单元、第二比较与减法单元；

5、所述第一比较与减法单元，被配置为比较当前除氧器液位值与第一预定值和大于第二预定值，若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；

6、所述第二比较与减法单元，被配置为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。

7、在一个优选例中，所述第一比较与减法单元包括第一比较器、第一减法器、第一开关、第二比较器、第二减法器、第二开关，其中，所述第一比较器的输入端和所述第一减法器的第一输入端分别与所述第一液位计的输出端电连接，所述第一比较器的参考端和所述第一减法器的第二输入端分别接入第一预定值，所述第一开关串联连接在所述第一输入端和所述第一液位计的输出端之间，所述第一比较器用于将所述第一液位计输出的所述除氧器的当前液位值与所述第一预定值进行比较且当所述当前液位值小于所述第一预定值则输出高电平到所述第一开关以控制其闭合，所述第一减法器用于计算所述当前液位值与所述第一预定值的差值，所述第一减法器的输出端连接到所述第一pid控制器以将该差值送到所述第一pid控制器以得到并输出第一控制指令到所述液位调节阀，以及所述第二比较器的输入端和所述第二减法器的第一输入端分别与所述第一液位计的输出端电连接，其中，所述第二比较器的参考端和所述第二减法器的第二输入端分别接入第二预定值，所述第二开关串联连接在所述第二减法器的第一输入端和所述第一液位计的输出端之间，所述第二比较器用于将所述第一液位计输出的所述除氧器的当前液位值与所述第二预定值比较且当所述当前液位值大于所述第二预定值则输出高电平到所述第二开关以控制其闭合，所述第二减法器用于计算所述当前液位值与该第二预定值的差值，所述第二减法器的输出端连接到所述第一pid控制器以将该差值送到所述第一pid控制器以得到并输出第一控制指令到所述液位调节阀，所述第二预定值大于或等于所述第一预定值；

8、所述第二比较与减法单元包括第三减法器和第三比较器，其中，所述第三减法器的两个输入端分别连接到前端压力计和后端压力计的输出端以计算所述前端压力计检测的前压力与所述后端压力计检测的后压力的差值，所述第三比较器的输入端与所述第三减法器的输出端连接，所述第三比较器的参考端接入预定差值，以将该差值与预定差值进行比较并将比较结果输出到所述第二pid控制器以输出第二控制指令到所述变频器。

9、在一个优选例中，所述控制电路还包括前馈子电路，所述前馈子电路包括第一乘法器和加法器；

10、所述第一乘法器用于将机组负荷系数k1和所述第一控制指令相乘计算得到前馈分量；

11、所述加法器用于为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差值进行相加后输出给所述第二pid控制器。

12、在一个优选例中，所述控制电路还包括第四比较器、第二乘法器、第三开关、第三乘法器和第四开关，所述第三开关串联连接在所述第二乘法器的第一输入端与所述第一pid控制器的输出端之间，所述第四开关串联连接在所述第三乘法器的第一输入端与所述第二pid控制器的输出端之间；

13、所述第四比较器用于对所述第二液位计输出的所述凝汽器热井的当前液位值和第三预定值进行比较，若该当前液位值小于第三预定值则输出高电平以触发所述第三开关和所述第四开关闭合；

14、所述第二乘法器用于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调节除氧器的液位升高；

15、所述第三乘法器用于将所述第二控制指令乘以k3后再输出到所述变频器以调节对应变频凝结水泵的频率降低，k2、k3均小于1。

16、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,每个变频凝结水泵包括变频控制器和凝结水泵，所述变频控制器与凝结水泵之间设有选择器，所述系统还包括负荷检测仪，所述计算与判断单元还包括第五比较器；

17、所述负荷检测仪用于检测当前机组负荷；

18、所述第五比较器用于将检测的当前机组负荷与预定负荷进行比较，若当前机组负荷大于预定负荷则输出高电平至两台非备用的变频凝结水泵的启动端以启动备用的两台凝结水泵运行，其中该两台凝结水泵的运行频率相同。

19、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输出至每个变频器；

20、所述每个变频器与所述第二pid控制器之间设置有选择器，所述选择器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。

21、在一个优选例中，每台所述凝结水泵侧设置独立的手操站，以对其独立进行手动操作。

22、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：

23、1.可使得独立控制每台变频凝结水泵,有效提高系统运行的经济性和稳定性

24、2.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。

25、3.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。

26、4.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。

27、5.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。

28、6.三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，将该信号通过选择器旁路，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。

29、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。