常龙辉
（浙江大唐乌沙山发电有限责任公司 浙江宁波 315722）
摘要：定子冷却水电导率、PH值等是否合格直接影响到发电机的冷却效果及绝缘性能，乃至整个机组的安全、可靠运行，同时对日常化学监督调整工作具有重要意义。本文针对乌沙山发电公司定冷水优化装置投入运行以来，定冷水系统在水质控制方面出现的问题，提出了有效解决方案。
关键词：电导率；水质；定冷水优化
1.前言
大型火力发电厂中，发电机内冷水系统对水质的要求较高，它的各项水质要求必须保证以发电机安全经济运行为前提；但对国内大型电厂内冷水系统运行情况及水质指标的调查结果表明：普遍存在pH值偏低、铜含量超标的问题，由于内冷水水质不良引起的事故逐步增加；由于水质不合格，铜导线的腐蚀产物——即各种金属氧化物（主要是铜氧化物）颗粒，会在空心铜导线内沉积，造成导线内部冷却水流通截面积减小，阻力加大，甚至完全堵塞，使发电机运行中线棒温度上升，严重时导致发电机线圈烧毁，影响了发电机组的安全、稳定运行。
本文通过总结乌沙山发电公司4台机组长期运行中，定冷水系统在电导率、PH值等参数控制上出现的问题，通过软件逻辑和硬件回路两种途径对定冷水系统的控制参数进行了优化，进一步确保了该参数的可靠性、合理性，且在原装置的操作上有较大改进，避免了运行人员误操作的可能性，此改造已成功应用于浙江大唐乌沙山发电公司的#1~#4号机组的定冷水系统。
2．定冷水系统概述
根据GB/T12145-1999《火力发电机组及蒸汽动力设备水质量》的要求和DL/T801-2002《大型发电机内冷水质及系统技术要求》规定，要求内冷水的PH为7.0～9.0，电导率≤2μS/cm（25℃，双水内冷机组为3.0μs/cm），铜离子≤10μg/L（双水内冷机组为40μg/L）。但要达到防止内冷水系统铜腐蚀，内冷水的pH应达到8～9，因此应对发电机的内冷水系统进行改造以达到安全要求。
NLS-01发电机定冷水处理优化装置控制系统采用西门子simatic S7－200型CPU224可编程控制器，EM235型输入/输出模块。触摸屏为富士公司UG221H-SR4型。加碱泵为Prominent Gamma/L 电磁计量泵，该泵出力状况由外部输入的4～20mA信号控制。
浙江大唐乌沙山发电公司的定子冷却水系统共有5台电导率表与2台PH表计，其中定冷水优化装置出入口分别设有1台电导率表与1台PH表监视优化装置工况。另外三台电导率表分布在定子冷却水滤网后不同位置，其中入口电导率表，PH表及分布在定子冷却水滤网后电导率表数据远传至DCS。
2.1 定冷水优化装置控制策略介绍
为保证水质指标合格，NLS-01型发电机内冷水优化处理装置采用一套保护，一套自动调节共两套措施。
泵的启动停止由入口电导率决定，浙江大唐乌沙山发电公司根据长期运行经验将PLC程序设定为当入口电导大于1.10us/cm时，加碱泵停止，小于1.0us/cm时加碱泵启动。入口电导率模拟量信号发送给PLC。当入口电导率大于1.10us/cm时，PLC逻辑自动切为保护模式，加碱泵指令限制为0；当入口电导率小于1.0us/cm时，PLC逻辑自动切为PID调节方式，泵的出力是由出口电导率表进行自动调节，当实际值与设定值出现偏差时进行PID调节。
图 2-1 定冷水优化装置加碱泵启停控制逻辑
3．定冷水优化装置长期运行中存在的问题
3.1 测点取样导致信号延迟
由于定冷水优化装置的电导率表的取样位置分别位于优化装置出入口，此处取样管路管径较小，差压较小，该电导率表取样流量小，因此定冷水优化装置入口电导率表并不能快速、准确的反映定冷水系统内水质电导率变化的真实情况，而定冷水优化装置中的加减泵联锁启动、停止信号取自该电导率表，且只取自这一块仪表信号，可靠性较低。
3.2 系统自身设置漏洞导致误操作
该系统手/自动切换位于操作屏幕的右下角，而运行人员查看该系统运行状况，极易将自动状态误切至手动状态，该系统的控制逻辑在手动状态下不具有保护功能，使加减泵不断加药，如果发现不及时将对发电机安全运行造成影响。
3.3 仪表故障
原控制系统保护控制逻辑的测点选取单一，一旦该表计故障将导致控制系统失效。
3.4 信号跳变
由于该系统加药装置受外部输入的4～20mA信号控制，信号跳变将导致加减泵加药失控，一旦跳变的信号处于停泵的临界状态，将导致加药过量。
4.定冷水系统改进方法及措施
4.1 逻辑优化部分
该公司利用4号机组A级检修机会，增加两条加碱泵启停的判断逻辑，来分别改善测点取样延时和仪表故障导致系统失控的情况。
其一、主机上的电导率表直接在定冷水主回路上取样，既能达到流量要求，又能快速准确的反映定冷水系统内水质电导率的真实变化情况。故将主机远传DCS的三块电导率表在上位机控制系统中做三取中逻辑判断，通过Foxbro控制系统FBM204卡送出4~20mA模拟量信号连接至就地PLC扩展模块EM235的模拟量输入端，作为控制加减泵的启停的条件之一；
其二、增加出口电导率的保护条件，即在电导率超过设定值时，一旦原保护逻辑条件入口电导率保护条件或主机电导率三取中条件都未触发该保护逻辑时，仍可通过此条件触发保护。
通过对原逻辑改动后将加碱泵启停条件由一条增加至三条，通过信号多重摄取的方法，有效避免了表计故障、取样流量不满足等客观条件对控制功能的影响，增加了系统的可靠性。
图 4-1优化后的电导率控制逻辑
4.2 信号跳变问题解决方法
在定冷水优化装置长期运行中，发现该套装置液晶面板的入口电导率不断跳变，跳变幅度为0.3us/cm，而此跳变幅度使加碱泵一直处于变出力的启状态，这将大大缩减加碱泵的使用的周期，且电导率并不是处于最优的控制状态，经过排查发现PLC扩展模块M235处接线为四线制接法，即扩展模块本身由PLC提供电源，而送入的模拟量信号为4~20mA，即此时使用了一个自供电或隔离的传感器电源，而这两个电源没有连接，这将会产生一个很高的上下波动的共模电压，影
响模拟量的输入值，即产生跳变。而在EM235手册中，也有需将模拟量输入负端X-，并线接入M端的规范，以消除共模电压。如下图
图 4-2 EM235扩展块接线示意图
考虑到，此模拟量为FOXBRO DCS卡件直接送下的模拟量值，为保证DCS卡件可靠性，在信号送入端加装信号隔离器，从信号隔离器的出线处的负端并线到M端，线路更改完成后，液晶屏上入口电导率数值跳变现象消失，即输出为稳定的模拟量数值，保证了加碱泵的正常启停，为定冷水系统合理加药提供了保障，也为机组的长周期运行奠定了良好基础。
4.3 避免手/自动误切换的方法
原保护逻辑中只对自动状态下加减泵处理情况做了保护设置，一旦误切至手动状态，加减泵将保持现有出力情况，不断加药，如果发现不及时将造成严重后果。在该装置中增加加碱泵跳闸继电器，当加减泵停止的三个条件任一满足时，PLC给出保护指令到跳闸继电器，从而将加碱泵电源断开，同时将断电报警信号送至上位机，方便运行人员判断就地设备运行状况；当定冷水优化装置入口电导率低于1.0us/cm时继电器复位，加碱泵电源接通。从而达到手动状态下的保护作用。
5.结束语
发电机冷却水系统的安全稳定，关系到发电机的安全、可靠运行，采用优化后的定冷水水质控制装置后，内冷水水质各项指标尤其电导率的控制水平大大提高，无论从电导率的取样，还是控制品质等方面来讲都保证了定子冷却水的品质，尤其是对电导率控制逻辑的优化，解决了因取样管路、水压、流量、仪表故障、信号跳变等方面因素对控制系统可靠性产生的影响，避免了运行人员误操作的可能，改进后的装置具有维护量小、控制性能稳定、操作简单，对使用此装置的同类型机组具有借鉴和推广意义。
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作者简介：
常龙辉（1988）男，助理工程师，工学学士，主要从事火力发电厂热工控制系统维护及检修工作，clhsf@sina.cn。
论文作者:常龙辉
论文发表刊物:《电力设备》2015年3期供稿
论文发表时间:2015/11/2
标签：电导率论文; 冷水论文; 装置论文; 水质论文; 系统论文; 信号论文; 发电机论文; 《电力设备》2015年3期供稿论文;