分析變頻器在大型發電機定子冷卻水泵控制中的應用

【摘 要】本文以大型發電機定子冷卻水泵控制為研究對象，著眼于變頻器裝置的應用實踐，首先針對變頻器參與模式下整個定子冷卻水泵裝置運行電氣的基本控制原理進行了簡要分析，在此基礎之上總結了通過變頻改造方式，整個定子冷卻水泵所實現的綜合性優勢，以上問題旨在于為變頻器的綜合應用提供一定的參照。

【關鍵詞】變頻器；發電機；定子；冷卻水泵；控制；原理；優勢；分析

A發電廠配備有2臺300MW單位的汽輪發電機機組，發電機定子繞組作業方式設定為除鹽水冷卻方式。與此同時，每臺發電機機組下配備有2臺獨立運行的定子冷卻水泵裝置。實踐運行經驗證實：在整個大型發電機機組保持工頻運行狀態的情況下，水泵水壓沖擊較大、振動明顯且運行工況不穩定。為此，通過變頻器引入的方式對整個定子冷卻水泵控制系統進行變頻改造。

一、工頻運行電氣控制原理分析

1.2臺45kW電機分別帶發電機定子#l、#2冷卻水泵工頻運行。正常情況下，2臺水泵一用一備，投入聯鎖開關LK。工作水泵出現故障停泵時。備用水泵自動投運。發電機定子冷卻水泵電氣控制接線圖如下圖所示：

2.變頻運行電氣控制原理

在變頻改造后，整個大型發電機定子冷卻水泵電氣控制的基本接線示意圖如下圖所示（見圖1）。從整個大型發電機定子冷卻水泵電氣控制系統的結構配置角度上來說，可以選取綜合性能比較有優勢的變頻器裝置實現對2臺大型發電機機組定子冷卻水泵裝置同時應用的具體操作功能。

下圖：大型發電機定子冷卻水泵變頻運行電氣控制基本結構示意圖

圖1

在此基礎之上，整個大型發電機定子冷卻水泵控制系統在正常運行狀態下，首先通過應用壓力傳感器裝置的方式，將整個大型發電機機組定子冷卻水泵裝置正常運行狀態下的出口母管管線基本壓力予以可靠性測量。同時以該壓力傳感器裝置內部處理系統為基礎，實現對壓力信號參數的轉換（最終轉換標準設定為電信號數值）。按照此種方式，變頻運行設備將經過處理后的壓力信號傳輸至大型發電機機組運行現場所對應的DCS分散式控制系統當中（此環節當中應當完成有關DCS分散式控制系統所接受實際壓力信號與DCS分散式控制系統預設壓力信號的對比比較，并生成信號數值對比過程中的差值信號）。進而通過對該差值信號進行比例放大的操作方式，輸出DC4mA～40mA單位的電流信號，給定整個變頻器裝置輸出頻率的有效控制。按照以上方式可以實現對整個大型發電機定子冷卻水泵裝置運轉速度的有效調節，保障匯水管出口母管位置所對應壓力數值能夠始終處于恒定狀態當中，確保供水自動控制的壓力恒定特性。為確保對以上應用功能分析的可靠性，應當對其電氣接線方式進行合理控制。具體的控制系統電氣主接線方式示意圖如下圖所示（見圖2）。

圖2：控制系統電氣主接線方式示意圖

圖2

基于以上分析，還可以結合整個大型發電機定子冷卻水泵控制裝置的運行特性，得出與之相對應的自動恒壓供水控制系統基本運作流程方式，詳細結構示意圖如下圖所示（見圖3）。由圖3所示，在發電機定子冷卻水泵裝置的正常運行狀態作用之下，可以通過人為設定變頻器運行工作參數的方式，實現對變頻器裝置所控制2臺大型發電機機組定子冷卻水泵定期化的自動輪換動作。與此同時，在整個大型發電機機組處于正常運行狀態的情況下，兩臺定子冷卻水泵裝置保持一臺在運行與一臺備用運行的工作模式。借助于此種方式能夠保障在變頻器裝置出現運行故障的情況下，與之相對應的定子冷卻水泵裝置能夠及時切換至操作狀態，確保手動狀態下的工頻運行。

圖3：發電機組定子冷卻水泵自動恒壓供水控制系統基本流程示意圖

圖3

二、變頻器在大型發電機定子冷卻水泵控制中的應用優勢分析

1、自動化程度高

將變頻器應用于大型發電機定子冷卻水泵控制過程當中能夠顯著提高整個定子冷卻水泵控制運行的自動化程度。通過本文以上分析不難發現：在大型發電機機組的正常運行狀態下，定子冷卻工作水泵裝置以及定子冷卻備用水泵裝置能夠保持一定時間間隔的輪換動作。特別是在檢測到大型發電機定子冷卻水泵運行出現故障問題的情況下，應當確保處于工作狀態下冷卻水泵裝置與處于備用狀態下冷卻水泵裝置切換動作的可靠性。借助于此種方式，一方面能夠實現對定子冷卻水泵裝置控制運行動作靈活性的顯著提升，另一方面也能夠最大限度的保障整個大型發電機機組運行的持續性與穩定性。

2、降低運行故障問題的發生率

將變頻器應用于大型發電機定子冷卻水泵控制過程當中能夠顯著降低各種發電機定子運行故障問題的發生率。從應用實踐的角度上來說，在大型發電機定子冷卻水泵控制裝置處于正常啟動狀態的情況下，水泵啟動動作執行操作指令所對應的水壓上升趨勢比較平穩與平均。通過應用變頻器設備干預整個大型發電機定子冷卻水泵運行系統的方式，使得傳統意義上可能出現于水泵裝置啟動狀態下的水壓沖擊問題得到了有效抑制。從這一角度上來說，可能發生于定子冷卻水泵運行過程當中的水管管材表面損壞問題以及法拉接頭爆裂問題得到了極為有效的控制，顯著降低各種發電機定子運行故障的發生率，從而最大限度的保障整個大型發電機機組運行的安全性與可靠性。

3、提高相關設備裝置的使用周期

將變頻器應用于大型發電機定子冷卻水泵控制過程當中能夠顯著提高相關設備裝置的使用周期。上文已經提到，通過將變頻器應用于大型發電機定期冷卻水泵系統中的方式，能夠有效保障水泵運行狀態下所對應水壓指標具體取值變化的平穩性。這對于發電機定子冷卻水泵中的水管部件而言，起到了極為顯著的抑制震動動作功效。與此同時，對于包括水泵設備以及電機軸承設備在內的相關機械設備，同樣通過應用變頻器控制的方式，保障了設備使用性能發揮的有效性，從而對整個大型發電機定子冷卻水泵控制設備有效使用壽命的穩定提升而言均有著極為關鍵的作用與意義。

4、提高經濟效益及社會效益的可靠性

將變頻器應用于大型發電機定子冷卻水泵控制過程當中能夠確保整個大型發電機機組運行經濟效益及社會效益的可靠性實現。基于上文不難發現，通過將變頻應用于大型發電機定期冷卻水泵控制系統中的方式，能夠提高響應動作靈活性、降低故障發生率、提高設備裝置使用壽命，從而使得整個大型發電機機組在正常運行狀態下所對應的非計劃停機、停運事故得到了顯著降低。一方面使得大型發電機機組的運行效率得到了顯著提升，另一方面在保障大型發電機機組運行質量的前提條件下，實現了對電能消耗的可靠性控制，從而能夠確保整個大型發電機機組運行經濟效益及社會效益的可靠性實現。

三、結束語

通過本文以上分析需要認識到：為確保各行業領域供電的持續性與穩定性，要求保障大型發電機機組運轉的可控性。而定子冷卻水泵裝置作為整個大型發電機機組正常運行狀態下不可或缺的一大關鍵部分，應當通過一定的技術手段，來保障運行的穩定性與可靠性。在當前技術條件支持下，變頻器所表現出的綜合優勢極為顯著，需要引起相關工作人員的特別關注與重視。總而言之，本文針對有關變頻器在大型發電機定子冷卻水泵控制系統中的應用及其相關問題做出了簡要分析與說明，希望能夠有助于相關研究與實踐工作的開展。

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