核电厂汽动辅助给水泵转速调节系统鲁棒性提升研究

某核电厂二期工程采用了国产化核级汽动辅助给水泵,调试过程中屡次发生给水泵启动时间超标、启动后转速无法稳定、启动过程中超速跳闸事件。对汽动辅助给水泵调速系统进行了建模及分析,研究了电子调速器、电气转换器、气动定位器、气动增速器等部件的工作特性,分析并通过试验比较了不同流量系数的气动增速器对气动执行机构动态响应特性的影响。采用更换小流量系数气动增速器和调速器参数优化的方法,提升了汽动辅助给水泵调速系统的鲁棒性,解决了给水泵启动失败的问题。该研究的过程和成果可作为国产核级汽动辅助给水泵调速系统的设计参考,对于气动执行机构有关的控制系统参数优化、鲁棒性提升等其他同类问题的处理也有重要的指导意义。

全功率变速抽水蓄能机组控制策略与调节特性

全功率变速抽水蓄能机组协调控制中通常采用变流器控制机组功率、调速器控制机组频率(转速)的快速功率控制,其忽视了对机组频率安全与效率的影响,且控制模式单一。分析了机组多控制模式振荡特性和功频响应特性,提出了机组发电工况快速频率控制与快速功率控制相结合的协调控制策略,以及水泵工况定导叶开度变转速控制策略。设计了常规试验与性能优化试验结合的变速工况调试方法并应用于我国第一台全功率变速抽水蓄能机组启动调试中,验证了控制策略和调试方法的有效性。现场测试结果表明,调速器和变流器控制不协调易引发机组振荡,采取所提协调策略后机组安全高效运行,且具备百毫秒级的有功、无功快速调节能力。

自来水供水中水泵变频调速技术分析

本文主要介绍了自来水供水中水泵变频调速技术的相关概念,阐述了水泵变频调速技术在自来水供水中的具体应用,通过对现阶段变频调速供水中存在的问题进行分析,来探讨优化自来水供水中水泵变频调速技术的有效措施,旨在合理把控供水压力,起到节能降耗的作用,降低供水成本。

考虑流量变化的并联给水水泵变频调速节能集中控制方法

针对建筑供水中的并联给水水泵工作效率问题,提出流量变化的并联给水水泵变频调速节能集中控制方法。首先,采用无量纲理论对并联给水水泵的运行工况进行分析,划分变频模式和调节模式,根据调频时间和调节模式建立变频调速函数;其次,在整体响应约束下确定并联装置和给水水泵调频参量;再次,在假设存在平衡点的情况下,确定流量变化形式,建立节能集中调控的流量变动方程;最后,确定水泵高效控制区间,针对水泵运行规律的相似性实现集中节能控制方法设计。实验结果表明:新方法能够有效控制并联水泵的扬程和工作效率,实现并联给水水泵的工作目标,具有应用价值。

考虑风速随机性的风电-抽水蓄能微网一次调频方法

风电主导的微电网系统惯量低,对负荷频率控制的快速性和稳定性产生负面影响。为此,提出一种考虑风速随机性的风电与抽水蓄能协同控制方法。首先,通过对风机次优功率跟踪(optimized power point tracking,OPPT)惯性控制方法在电网频率调节时受风速影响机理的分析,制定风机进行微网一次调频时的风速整定规则;然后,在获取风机参与调频整定风速区间的基础上,根据风机参与状态,设计抽水蓄能机组控制方式,并对其控制器参数进行动态调整以适应风速的不确定性,确保调频效果最佳。通过仿真分析,验证所提方法不仅能充分挖掘风机的调频潜力,而且能提高微网调频的完备性。

长输管道开泵方案运行优化与能耗分析研究

针对长输管道水力能耗较高的问题,以某输油管道为例,将泵站运行费用最小定为目标函数,在考虑约束前提下,结合相似条件,采用动态规划算法对最经济开泵方案和站内流量分配进行逐级求解和递推,确定了不同输量条件下的管道运行优化方案。实际运行结果表明:整条管道的压力变化均在要求的范围内,可以避免管道超压或欠压事故的发生,证明了所建模型的准确性和动态规划算法求解的可行性;采用变频器对泵转速进行调节可以降低管输能耗,最大节能比为25%,且不会对泵的几何结构产生影响,适合不同输量下的开泵工况优化;采用调速+改变叶轮直径施措可以进一步降低管输能耗,最大节能比为33%,但考虑到切割叶轮后会降低泵的扬程和功率,且这种变化不可逆,因此对于输量逐渐上升的管道并不适用。该研究结果可为输油管道的安全平稳运行提供理论依据。

变-定速抽水蓄能机组混合式布置对甩负荷过渡过程的影响

目前尚缺少较复杂的多洞多机输水系统下变-定速机组混合式布置对甩负荷过渡过程影响的研究。基于一维管道瞬变流理论,采用特征线法建立了“引水两洞四机、尾水四机一洞”的变-定速抽水蓄能机组水力过渡过程数学模型,并结合实际工程算例探讨了甩负荷工况下变-定速机组混合式布置对调节保证参数的影响。结果表明,相比于变速机组分布于不同引水主洞的布置方案,两台变速机组布置于同一引水主洞方案下甩负荷过渡过程中的调节保证参数在发电效率较高区内更为安全。

全功率变流变速抽蓄机组水泵入力调节特性

基于全功率变流器的变速抽水蓄能机组具有调节范围广、控制性能优等特点,是全球抽水蓄能行业研发的前沿技术,相关精细化数值模型亟待建立,水泵工况入力调节动态特性及调节指令优化亦亟待研究。本文运用MATLAB/Simulink构建了全功率变流变速抽水蓄能电站水-机-电系统耦合的过渡过程数值仿真模型,建立了基于功率反馈的机组入力调节控制策略,并通过数值仿真,揭示了全功率变流变速抽水蓄能机组的能量转换特性,对机组在水泵工况入力调节时的动态特性进行了研究。结果表明:当入力减小时,机组的入力调节速度和主要参数的超调量与功率指令变化速率呈正相关,但超过一定变化速率之后该影响逐渐降低。本文可为我国全功率变流变速抽蓄机组的未来实际投运提供技术支持。

提升双馈变速抽水蓄能机组频率响应特性的控制策略

采用双馈电机(DFIM)的可变速抽水蓄能机组具备出色的全工况调速性能和综合效率,是未来电网调峰调频的一种重要手段。然而,传统的频率控制方法通常将电网频率偏差整定为有功功率修正量,导致该环节与电机固有转速控制环节的控制目标相异,进而使得变速抽蓄机组无法充分发挥其动态调频特性。鉴于此,该文提出一种基于附加转速修正量的频率响应特性优化控制策略。首先,采用转速优先控制作为基本控制策略,以发挥机组可快速调速的优势。然后,引入频率响应环节,通过电网频率偏差及其变化率得到转速修正量,并限制机组转速的修正范围。同时,为更加合理地调控转子动能,结合电网频率波动过程中的特点,对频率响应环节的参数进行动态调整。通过与同容量同步电机的对比研究发现,在该文控制策略下,DFIM转子动能具有更大的调整范围。在系统投切负载仿真中,该策略与现有频率-有功控制策略相比,不仅减小了频率的变化幅度及稳态误差,而且抑制了过渡过程中的频率波动。

双馈抽水蓄能机组无功调节极限能力研究

由于可变速双馈抽水蓄能机组(doubly-fed pumped storage unit, DFPSU)的运行不再受到静稳极限的限制,其吸收无功功率的进相能力相较于传统同步发电机来讲得到了增强,但整体调节能力又将受限于定子绕组温升、转子绕组温升和最大转子电压。本文采用了更有利于DFPSU功率分析的Γ型等效电路,将机组运行过程中的定转子功率、损耗功率重新组合分析,得出了限制机组运行功率极限的主要因素。根据理论推导和DFPSU机组实际参数首先画出了以定子电流和转子电流极限为边界的P-Q圆图,进而专门探究双馈电机最大转子电压极限在不同转差条件下的运行边界和无功调节极限,分析了转差率s和转子电压极限圆图之间的关系。最后通过在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型验证了DFPSU无功调节极限理论边界的正确性,根据某可变速抽水蓄能机组实际参数的仿真结果,发现当转差率较大时转子电压极限将会成为限制无功调节范围的关键因素。

基于粒子群算法的矿山串级排水系统喂水泵调速技术研究

为解决矿山排水系统能耗高、效率低的问题,基于粒子群(PSO)算法开展了矿山串级排水系统优化设计。依据两台不同型号的离心泵串联运行理论,结合变频调速比例定律,推导主排水泵流量、扬程与喂水泵速度之间关系。以排水系统效率为优化目标,利用PSO算法对其进行极值寻优,以喂水泵额定转速对应的主排水泵和喂水泵电机电流、电压、功率因数以及喂水泵和主排水泵出口压力、流量为初始参量,通过限制迭代次数得到排水系统总效率理论极值,确定喂水泵最佳转速,并通过变频调速实验对其进行可行性验证。结果表明:所提出的喂水泵最佳转速确定方法具有较高的调速精度,可确保排水系统在高效工况区运行,进而达到节能降耗目的。

大型变速抽水蓄能机组调速系统RTDS仿真及试验研究

可变速抽水蓄能机组对改善电网运行的稳定性和灵活性有着非常重要的作用,已逐渐获得重视。国内的研究主要集中在理论方面,对装置及RTDS试验方面的研究很少。本文通过研制的可变速机组调速器设备,联合励磁、协调控制单元、监控系统设备,在RTDS系统上建立了水泵水轮机、液压执行机构、发电电动机、电力网络等模型,搭建了混合仿真试验平台,给出了变速机组调速器的调节模式和原理框图,研究了变速抽水蓄能机组在发电及抽水工况下,调速器开度模式、功率模式、转速模式下的功率调节和入力调节试验,分析了试验波形并给出了试验结论,为下一步变速机组国产化工程应用提供了可靠借鉴。

基于变速抽蓄机组的新型电力系统调频控制策略

为解决新能源机组大规模并网引发的频率安全问题,将变速抽蓄机组纳入新型电力系统调频控制。首先通过根轨迹方法分析了变速抽蓄机组的AGC调频稳定性;然后设计机组功率指令响应性能评价方案,衡量了变速抽蓄机组调频出力的快速性与准确性;在此基础上,提出基于频率变化率的有功动态优化分配策略,并通过Simulink中搭建的两区域互联电力系统LFC模型模拟新能源出力波动,仿真验证所提策略的有效性。结果表明,基于频率变化率的有功动态优化分配策略可充分发挥变速抽蓄机组的调频优势,有效防止频率发生越限、维持系统频率稳定。

基于PLC的环保除尘工程中供水泵系统设计及自动化

近年来我国综合国力大幅提升,科教文卫的水平也有很大提升,工业环保越来越被重视。煤矿、钢厂等行业是我国支柱性产业,其资源勘探、开采为国民经济起到积极的影响。但随着环保理念的发展及国家政策的出台,煤炭企业也更加重视环保方面的工作,新技术、新设备不断地投入企业使用,使环保工作更加完善。本次设计主要针对煤矿勘测、开采中的供水水泵进行设计研究,使用可编程逻辑控制器(PLC)、变频器等工具对供水水泵进行变频控制,利用外界输入控制供水量大小。基于PLC技术,通过变频器将频率信号进行A/D转换,PLC识别相应的信号后调节输出脉冲信号的频率,控制水泵的转速,进而控制矿井工程水流流速。

小流量辐射进料泵的设计选型和应用总结

与常规延迟焦化不同,新型延迟焦化技术中辐射进料泵的设计需满足小流量、高温中压、低黏度以及变压力等操作条件。设计选型过程经历了从两种不同类型离心泵到两种不同类型容积泵,再到小流量多级离心泵出口调节阀控制方案(阀控方案)的过渡。进行了不同类型泵设计选型的有益探索尝试,最后确定选用BB5型小流量多级离心泵配套出口调节阀分流分压控制方案。经三年多工业化应用,辐射进料泵运行平稳,满足操作条件,各项性能指标达到设计要求。此外,提出了采用离心泵变频调速的替代方案,并与阀控方案的经济性进行了对比。与阀控方案相比,预估采用变频调速方案可节约一次性投资15万元~18万元,节约操作费用6万元/a。

热力站水泵自动调速系统设计及经济效益分析

通过建立自动调速系统对热力站的水泵的转速进行精准化控制,并利用MATLAB/SIMULINK对自动调速系统进行仿真模拟,判断系统的优势。之后将系统应用于某地区17号供热站中,对水泵自动调速系统的应用效果和经济效益进行分析。

变速抽水蓄能机组水泵工况运行范围分析

以某300 MW变速水泵水轮机为例,分析了转速变化范围、扬程变幅、最大入力、吸出高度、驼峰裕量以及转轮直径对水泵工况运行范围的影响,并据此提出应适当加大转速变化范围、控制扬程变幅、放宽最大入力限制值、增大吸出高度、降低驼峰考核指标的建议,水力设计应重点优化空化性能并提高驼峰裕量,选型阶段应通过综合性能比较确定出最优的转轮直径,从而扩大水泵工况运行范围,提高入力调节能力,为变速水泵水轮机参数选择及水力设计提供参考。

基于泵阀联合调节的并联离心泵组高可靠性优化

针对离心泵常见的"大泵小用"问题,在常规多泵PID变频供水系统的基础上,通过优化投入运行的离心泵的数量和适当关小控制阀的方法提出了1种可以在一定程度上改善离心泵偏工况问题的方法.搭建了1套3台离心泵并联泵组试验台,并进行了测试.试验结果表明,文中提出的方法能够以增加一定的能耗为代价,在一定程度上改善离心泵的偏工况运行情况,提高离心泵的可靠性.当偏工况情况过于严重时,采用控制阀调节工况点的方法将会大大增加管路阻力,牺牲大量的能源,使得此方法欠缺经济性.当取消控制阀的作用仅保留泵数优化时,文中方法能够同时实现节能和一定程度上改善偏工况程度,但整体偏工况程度依然较严重.实际工程中可结合具体应用中对能耗与可靠性的权重倾向进行合理选择.

多泵/多马达容积调速回路的理论分析

分析了传统单泵/单马达容积调速回路、单泵/多马达回路以及多泵/多马达回路的原理和特性,提出了由多泵、多马达组成的新型容积调速回路,并与单泵/单马达回路进行比较.结果表明,所提出的多泵/多马达回路可以实现多级恒转矩或多级恒功率的调节,扩大了回路的转速和转矩的调节范围.

供水泵变频调速范围的确定

本文从影响水泵调速范围的三个因素入手阐述了采用变频调速的供水泵其调速范围的确定方法,并推导了不同抽水装置、不同选泵参数和不同水泵性能时的调速范围参考值。一般情况下损失扬程占总扬程比重较大的泵站可以有较大的调速范围,另外选用高比转速的供水泵、选泵参数靠近水泵高效区右端点在同等条件下都可以获得较大的调速区间,但最大调速范围不宜超过额定转速的40~50%。