专利名称：汽轮机热井水位控制装置的利记博彩app
技术领域：
本实用新型涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种汽轮机热井水位控制装置。
背景技术：
汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械，主要用作发电用的原 动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等，还可以利用汽轮机的排气或中 间抽气满足生产和生活上的供热需要。蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化 为汽轮机转子的机械能，蒸汽在汽轮机内做功后变成乏汽，乏汽通过排汽口进入冷凝器，在 冷凝器中冷凝成水，在凝结成水的过程中其体积缩小大约3万倍，从而在凝汽器中形成真 空。冷凝成的水汇流到热井中，经过凝结水泵将凝结水排出。热井液位较低，会引起凝结水 泵的气蚀，影响凝结水泵的使用寿命和工作效率；热井液位较高，当液位淹没或部分淹没凝 汽器管束时，会造成凝汽器换热效率下降，造成凝汽器的真空下降，凝汽器真空下降会直接 影响汽轮机的工作效率，同时会引起汽轮机排汽温度上升，引起汽轮机振动增大。所以在汽 轮机运行过程中，要调节热井的水位，使其处于正常的位置，不能过高或过低。现在多采用节流调节方式来控制热井水位，其具体实现为热井中的凝结水通过 凝结水泵排出，排出的凝结水在高压水泵的作用下送回锅炉，在热井中设置水位检测装置， 当凝汽器的凝结水排入量小于凝结水泵的排出量导致热井水位下降时，将凝结水泵排出的 凝结水通过与热井连接的调节阀送入热井，保证热井的水位处于正常范围。凝结水泵的功 率是按照汽轮机最大排汽量(即凝结水的最大排入量)选配的，驱动凝结水泵的电动机与 所选凝结水泵配套设置，电动机在额定功率运行并驱动凝结水泵在额定负荷状态下运转， 由于汽轮机不会始终工作于最大排汽状态，此时冷凝水的排入量会小于凝结水泵的排出 量，可通过调节阀控制补水量实现对热井水位的调整。但是，在整个运行过程中，电动机和凝结水泵始终运行于额定功率下，造成了大量 能量损耗在节流过程中，而且电动机和凝结水泵长期运行于额定负荷状态下，加重了电动 机和凝结水泵的磨损，降低了设备使用寿命。另外，调节阀是一种节流装置，当凝结水通过 调节阀时，由于截面积减小，流速加大，静压降低；当流过调节阀后，截面积变大，静压逐渐 回复，但凝结水在流经调节阀的过程中产生了能量的损耗，已经不能达到初始静压，将冷凝 水通过高压水泵增压送入锅炉的过程中，由于凝结水静压降低需要高压水泵消耗更多的功 进行增压，造成大量能量损失。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种汽轮机热井水位控制装置，可以降低 能量损耗，并可减小电动机和凝结水泵的磨损，延长设备的使用寿命。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案一种汽轮机热井水位控制装置，包括水位监测器、可编程控制器(PLC)和变频器；所述水位监测器设置于所述汽轮机热井中，其信号输出端与所述PLC的输入端子连接； 所述变频器的通信接口与所述PLC的输出端子连接，所述变频器的主电路接线端的输入端 与工频电源连接，所述主电路接线端的输出端与所述汽轮机的电动机的电源接口连接；其 中，所述PLC根据所述水位监测器输入的水位信息与预设水位信息确定所述变频器的输出 频率，并通过其输出端子提供给变频器，由变频器按照所述输出频率对工频电源进行变频。优选的，在上述汽轮机热井水位控制装置中，所述汽轮机设置第一电动机和第二 电动机，所述第一电动机和第二电动机的电源接口分别与所述变频器主电路接线端的输出 端连接，所述控制装置还包括第一接触器和第二接触器；所述第一接触器和第二接触器 的线圈分别与所述PLC的输出端子连接；所述第一接触器的主触头串联于所述变频器与所 述第一电动机之间；所述第二接触器的主触头串联于所述变频器与所述第二电动机之间。优选的，在上述汽轮机热井水位控制装置中，所述第一电动机和所述第二电动机 的电源接口进一步与工频电源连接，所述控制装置还包括第三接触器和第四接触器；所 述第三接触器和第四接触器的线圈分别与所述PLC的输出端子连接；所述第三接触器的主 触头串联于所述工频电源与所述第一电动机之间；所述第四接触器的主触头串联于所述工 频电源与所述第二电动机之间。优选的，在上述汽轮机热井水位控制装置中，进一步包括第一热继电器和第二热 继电器；所述第一热继电器和第二热继电器的常闭触头分别与所述PLC的输入端子连接； 所述第一热继电器的热元件串联于所述第一电动机与所述第三接触器主触头之间；所述第 二热继电器的热元件串联于所述第二电动机与所述第四接触器主触头之间。优选的，在上述汽轮机热井水位控制装置中，进一步包括第一断路器、第二断路器 和第三断路器；所述第一断路器串联于所述第三接触器主触头与所述工频电源之间；所述 第二断路器串联于所述第四接触器主触头与所述工频电源之间；所述第三断路器串联于所 述变频器主电路接线端的输入端与所述工频电源之间。优选的，在上述汽轮机热井水位控制装置中，进一步包括与所述PLC连接的触摸屏。优选的，在上述汽轮机热井水位控制装置中，进一步包括与所述PLC的输入端子 连接的控制按钮。优选的，在上述汽轮机热井水位控制装置中，所述变频器的通信接口与所述PLC 的输出端子通过屏蔽电缆连接。优选的，在上述汽轮机热井水位控制装置中，所述预设水位信息通过分散控制系 统(DCS)输入。由此可见，本实用新型的有益效果为当汽轮机凝汽器的凝结水的排入量不同时， 热井中的水位会随之发生变化，PLC根据实时的热井水位信息调整电动机的转速，由电动机 驱动的凝结水泵的排水量也随着发生变化，将热井水位控制在正常范围内，在汽轮机热井 水位控制装置的控制下，电动机以及由其驱动的凝结水泵不再始终工作于额定功率，由此 降低了能量的损耗，同时也减小了对电动机和凝结水泵的磨损，延长了设备的使用寿命。
为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实用新型实施例公开的第一种汽轮机热井水位控制装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例公开的第二种汽轮机热井水位控制装置的结构示意图；图3为本实用新型实施例公开的第三种汽轮机热井水位控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实 施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所 获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。本实用新型公开了一种汽轮机热井水位控制装置，可以降低能量损耗，同时可以 减小对电动机和凝结水泵的磨损，延长设备的使用寿命。参见图1，图1为本实用新型实施例公开的第一种汽轮机热井水位控制装置的结 构示意图。包括水位监测器1、PLC2和变频器3。其中，水位监测器1设置于汽轮机的热井 中，其信号输出端与PLC2的输入端子连接，变频器3的通信接口与PLC的输出端子连接，变 频器3的主电路接线端的输入端R、S和T与工频电源4连接，其主电路接线端的输出端U、 V和W与电动机的电源接口连接。水位监测器1对热井中的水位进行检测，将检测得到的热井水位信息通过其自身 的信号输出端传输至PLC2中，由PLC2根据水位监测器1输入的水位信息和预设水位信息 进行PID运算，确定变频器3的输出频率，由于变频器3的输出频率直接决定电动机的转 速，通过PLC2对变频器3输出频率的控制可实现对电动机的无级调速。当汽轮机凝汽器的凝结水的排入量不同时，热井中的水位会随之发生变化，PLC2 根据实时的热井水位信息调整电动机的转速，由电动机驱动的凝结水泵的排水量也随着发 生变化，将热井水位控制在正常范围内。在汽轮机热井水位控制装置的控制下，电动机以及 由其驱动的凝结水泵不再始终工作于额定功率，由此降低了能量的损耗，同时也减小了对 电动机和凝结水泵的磨损，延长了设备的使用寿命。另外，由于热井水位的调节完全通过凝 结水泵的工作完成，不再需要调节阀进行补水，由此也避免了凝结水静压降低带来的高压 水泵耗能。具体实施中，可以在一个汽轮机热井系统中配置多台凝结水泵，相应的配置多台 作为凝结水泵驱动的电动机，配套的凝结水泵和电动机形成一个工作组，多个工作组之间 采用轮换的工作方式，可以进一步延长各个电动机和凝结水泵的使用寿命。以汽轮机热井 系统配置第一电动机Ml和第二电动机M2以及相配套的凝结水泵为例，对汽轮机热井水位 控制装置进行说明。参见图2，图2为本实用新型实施例公开的第二种汽轮机热井水位控制装置的结 构示意图。在汽轮机热井水位控制装置中设置第一接触器KMl和第二接触器KM2，第一接触 器KMl的线圈和第二接触器KM2的线圈分别与PLC的输出端子连接，第一接触器KMl的主触头串联于第一电动机Ml的电源接口与变频器3的主电路接线端的输出端之间，第二接触 器KM2的主触头串联于第二电动机M2的电源接口与变频器3的主电路接线端的输出端之 间。通过改变第一接触器KMl和第二接触器KM2的通断情况可以切换第一电动机Ml 和第二电动机M2的工作状态。例如，PLC2通过输出端子向第一接触器KMl的线圈输出有效 信号(如输出高电平信号)，第一接触器KMl的线圈得电后，其主触头由常开状态转变为闭 合状态，与其连接的第一电动机Ml接入电路，PLC2根据水位监测器1输入的热井水位信息 与预设的水位信息进行PID运算，获得变频器3的输出频率，并将输出频率传输至变频器3 中，变频器3根据输出频率对工频电源4进行变频，变频后的电源作为第一电动机Ml的驱 动电源，PLC2通过控制变频器3的输出频率实现对第一电动机Ml转速的控制，进而将热井 水位控制于正常范围内。当第一电动机Ml工作一定时间(如一个月)后，进行工作组的轮 换，此时PLC2停止向第一接触器KMl的线圈输出有效信号(如输出低电平信号)，第一接触 器KMl的线圈失电，其主触头由闭合状态转变为常开状态，与其连接的第一电动机Ml从电 路中切除，随后，PLC2向第二接触器KM2的线圈输出有效信号(如输出高电平信号)，第二 接触器KM2的线圈得电后，其主触头由常开状态转变为闭合状态，与之连接的第二电动机 M2接入电路，由此实现工作组的切换。在实施中可能存在一些极限情况，例如汽轮机的排汽量很大，由此在热井中形成 的凝结水量也很大，凝结水的排入量大于一台凝结水泵的额定排水量，此时一台凝结水泵 的工作不能将热井水位控制于正常范围，需要两台凝结水泵同时进行排水操作，其中一台 凝结水泵工作于工频状态，另一台凝结水泵工作于变频状态或工频状态。驱动凝结水泵的 第一电动机Ml和第二电动机M2的电源接口需要同时与变频器3主电路接线端的输出端以 及工频电源4连接，两台凝结水泵的工作状态需要由汽轮机热井水位控制装置进行调整。参见图3，图3为本实用新型实施例公开的第三种汽轮机热井水位控制装置的结 构示意图。在汽轮机热井水位控制装置中设置第三接触器KM3和第四接触器KM4，其中第三 接触器KM3的线圈和第四接触器KM4的线圈与PLC2的输出端子连接，第三接触器KM3的主 触头串联于工频电源4与第一电动机Ml的电源接口之间，第四接触器KM4的主触头串联于 工频电源4与第二电动机M2的电源接口之间。通过改变第一接触器KM1、第二接触器KM2、第三接触器KM3和第四接触器KM4的 通断情况可以控制第一电动机Ml和第二电动机M2，使其单独运行或同时运行。下面结合具体实施例对汽轮机热井水位控制装置对第一电动机Ml和第二电动机 M2的控制过程进行说明。在汽轮机运行初期，选定第一电动机Ml首先启动，PLC2通过输出端子向第一接触 器KMl的线圈输出有效信号，第一接触器KMl的线圈得电后，其主触头由常开状态转变为闭 合状态，与其连接的第一电动机Ml接入电路并运行于变频状态，PLC2根据水位监测器1输 入的热井水位信息与预设的水位信息进行PID运算，获得变频器3的输出频率，并将输出频 率传输至变频器3中，变频器3根据输出频率对工频电源4进行变频，变频后的电源作为第 一电动机Ml的驱动电源。当汽轮机的排汽量增大，其凝结水的排入量大于一台凝结水泵的额定排水量时，控制装置需要进行加泵操作，控制第一电动机Ml和第二电动机M2同时运行，驱动与其连接 的凝结水泵同时对热井中的凝结水进行排水操作。首先，PLC2停止向第一接触器KMl的线 圈输出有效信号，第一接触器KMl的线圈失电后，第一接触器KMl的主触头由闭合状态转变 为常开状态，第一电动机Ml从变频运行状态解除；然后，PLC2向第三接触器KM3的线圈输 出有效信号，第三接触器KM3的线圈得电后，其主触头由常开状态转变为闭合状态，第一电 动机Ml接入工频电路并运行于工频状态；其次，PLC2向第二接触器KM2的线圈输出有效信 号，第二接触器KM2的线圈得电后，其主触头闭合，第二电动机M2被接入变频电路并运行于 变频状态，至此，汽轮机系统中同时有两台凝结水泵对热井中的凝结水进行排水操作，若第 一电动机Ml运行于工频状态，第二电动机M2运行于变频状态仍不能满足排水需要，可以通 过对第二接触器KM2和第四接触器KM4的切换控制第二电动机M2也运行于工频状态，此 时，两台凝结水泵均达到额定排水量。当汽轮机的排汽量减小，热井中的凝结水排入量随之减少时，汽轮机热井水位控 制装置要进行减泵操作。若第一电动机Ml和第二电动机M2均运行于工频状态，可由PLC2 将其中一台电动机从工频切换到变频状态，另一台仍运行在工频状态。在汽轮机排气量不 断减小的状态下，处于变频状态下的电动机频率不断下降，当电动机频率降到小于IHz后， 将此电动机从电路中切除，另一台电动机从干呕工频状态切换到变频状态，此时完成了减 泵的工作。需要注意的是，在PLC2中控制第一电动机Ml和第二电动机M2 “工频-变频”切 换的两个接触器的内部“软触点”必须互相互锁，以保证可靠切换，防止变频器2的主电路 接线端的输出端U、V和W与工频电源4发生短路而损坏。在汽轮机热井水位控制装置中可以设置断路器和热继电器，以此实现对控制装置 的保护，具体为在工频电源4与第一电动机Ml的电源接口之间依次串联第一断路器、第三 接触器KM3的主触头和第一热继电器的热元件；在工频电源4与第二电动机M2的电源接口 之间依次串联第二断路器、第四接触器KM4的主触头和第二热继电器的热元件；在工频电 源4与变频器3主电路接线端的输入端之间串联第三断路器；第一热继电器的常闭触头和 第二热继电器的常闭触头分别与PLC2的输入端子连接。断路器串联于电路中，当电路发生严重过载、短路以及失压等故障时能自动切断 电路，有效地保护串联在其后的电器设备，热继电器利用电流的热效应原理，在出现电动机 不能承受的过载时切断电动机的电源，为电动机提供过载保护。在实施中，为了增加汽轮机热井水位控制装置的人机交互性可以设置触摸屏，PLC 与触摸屏之间由专用电缆连接，触摸屏按键指令可以由专用电缆加载到PLC2内部的控制 程序以执行相应的操作。在汽轮机热井水位控制装置中，可以设置与PLC2的输入端子连接的控制按钮，用 户通过对控制按钮的操作实现对第一电动机Ml和第二电动机M2的启停控制。在变频器3的通信接口与PLC2的输出端子之间通过屏蔽线缆或双绞线连接，可以 提高噪音干扰的水平，降低主电路中强电信号对通讯信号的干扰。PLC中的预设水位信息可以由用户通过触摸屏确定，也可以通过分散控制系统 (Distributed Control System，DCS)确定。DCS是随着现代大型工业生产自动化的不断 兴起和过程控制要求的日益复杂应运而生的综合控制系统，它是计算机技术、系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术相结合的产物，可提供窗口友好的人机界面和强大的通讯 功能，是完成过程控制、过程管理的现代化设备，DCS通过4 20mA的电流信号与PLC连接， 向PLC输入预设水位信息。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新 型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定 义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因 此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理 和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求一种汽轮机热井水位控制装置，其特征在于，包括水位监测器、可编程控制器PLC和变频器；所述水位监测器设置于所述汽轮机的热井中，其信号输出端与所述PLC的输入端子连接；所述变频器的通信接口与所述PLC的输出端子连接，所述变频器的主电路接线端的输入端与工频电源连接，所述主电路接线端的输出端与所述汽轮机的电动机的电源接口连接；其中，所述PLC根据所述水位监测器输入的水位信息与预设水位信息确定所述变频器的输出频率，并通过所述输出端子提供给所述变频器，由所述变频器按照所述输出频率对所述工频电源进行变频。
2.根据权利要求1所述的汽轮机热井水位控制装置，所述汽轮机设置第一电动机和第 二电动机，所述第一电动机和第二电动机的电源接口分别与所述变频器主电< 路接线端的输 出端连接，其特征在于，所述控制装置还包括第一接触器和第二接触器；所述第一接触器和第二接触器的线圈分别与所述PLC的输出端子连接； 所述第一接触器的主触头串联于所述变频器与所述第一电动机之间； 所述第二接触器的主触头串联于所述变频器与所述第二电动机之间。
3.根据权利要求2所述的汽轮机热井水位控制装置，所述第一电动机和所述第二电动 机的电源接口进一步与所述工频电源连接，其特征在于，所述控制装置还包括第三接触器 和第四接触器；所述第三接触器和第四接触器的线圈分别与所述PLC的输出端子连接； 所述第三接触器的主触头串联于所述工频电源与所述第一电动机之间； 所述第四接触器的主触头串联于所述工频电源与所述第二电动机之间。
4.根据权利要求3所述的汽轮机热井水位控制装置，其特征在于，进一步包括第一热 继电器和第二热继电器；所述第一热继电器和第二热继电器的常闭触头分别与所述PLC的输入端子连接； 所述第一热继电器的热元件串联于所述第一电动机与所述第三接触器主触头之间； 所述第二热继电器的热元件串联于所述第二电动机与所述第四接触器主触头之间。
5.根据权利要求4所述的汽轮机热井水位控制装置，其特征在于，进一步包括第一断 路器、第二断路器和第三断路器；所述第一断路器串联于所述第三接触器主触头与所述工频电源之间； 所述第二断路器串联于所述第四接触器主触头与所述工频电源之间； 所述第三断路器串联于所述变频器主电路接线端的输入端与所述工频电源之间。
6.根据权利要求5所述的汽轮机热井水位控制装置，其特征在于，进一步包括与所述 PLC连接的触摸屏。
7.根据权利要求6所述的汽轮机热井水位控制装置，其特征在于，进一步包括与所述 PLC的输入端子连接的控制按钮。
8.根据权利要求1所述的汽轮机热井水位控制装置，其特征在于，所述变频器的通信 接口与所述PLC的输出端子通过屏蔽电缆连接。
9.根据权利要求1所述的汽轮机热井水位控制装置，其特征在于，所述预设水位信息通过分散控制系统DCS输入。
专利摘要本实用新型实施例公开了一种汽轮机热井水位控制装置，包括水位监测器、PLC和变频器；水位监测器设置于汽轮机热井中，其信号输出端与PLC的输入端子连接；变频器的通信接口与PLC的输出端子连接，变频器主电路接线端的输入端与工频电源连接，其输出端与汽轮机电动机的电源接口连接；其中PLC根据水位监测器输入的水位信息与预设水位信息确定变频器的输出频率，并提供给变频器，由变频器按照输出频率对工频电源进行变频。在本实用新型公开的汽轮机热井水位控制装置的控制下，电动机以及由其驱动的凝结水泵不再始终工作于额定功率，由此降低了能量的损耗，同时也减小了电动机和凝结水泵的磨损，延长了设备的使用寿命。
文档编号F01D19/00GK201671667SQ201020189978
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月14日 优先权日2010年5月14日
发明者孙秉洁, 陈宝志 申请人:青岛捷能汽轮机集团股份有限公司