工业水自动控制系统的制作方法

本实用新型涉及火力发电的技术领域，特别是涉及一种工业水自动控制系统。

背景技术：

目前，在火力发电行业中，工业水系统内的各工业水泵工频运行，通过工业水用户终端的进水阀门控制该工业水用户终端温度。通过开启工业水系统旁路手动门或者联络门调整工业水系统压力。

然而，工业水泵工频运行不节能，导致了机组调峰运行时工业水系统的电耗偏高。火力发电机组调峰范围日益频繁，目前，工业水系统工频运行的方式，已无法满足电力市场改革中对发电企业机组低厂用电率的要求。

技术实现要素：

基于此，有必要针对机组调峰运行时工业水系统电耗偏高的技术问题，提供一种工业水自动控制系统。

一种工业水自动控制系统，该工业水自动控制系统包括：主水箱、工业水泵、水水交换器、若干工业水用户终端以及控制机构。所述工业水泵包括驱动电机、永磁调速器以及泵体。所述永磁调速器的驱动端与所述驱动电机的输出端连接，所述永磁调速器的负载端与所述泵体的控制端连接。所述主水箱的输出端与所述泵体的输入端连通，所述泵体的输出端与所述水水交换器的工业水侧输入端连通，所述水水交换器的工业水侧输出端与各所述工业水用户终端的输入端连通，各所述工业水用户终端的输出端分别与所述主水箱的输入端连通。所述水水交换器具有海水输入端，所述水水交换器的海水输入端用于引入海水以对工业水进行降温，所述水水交换器于海水输入端设置有海水进水调节阀，所述泵体的输出端设置有压力传感器。所述控制机构分别与所述永磁调速器、所述海水进水调节阀以及所述压力传感器电性连接。

在其中一个实施例中，设置至少两个所述工业水泵，设置至少两个所述水水交换器。所述主水箱的输出端分别与各所述泵体的输入端连通，各所述泵体的公共输出端分别与各所述水水交换器的工业水侧输入端连通，各所述水水交换器的工业水侧的公共输出端分别与各所述工业水用户终端的输入端连通。所述压力传感器位于各所述泵体的公共输出端。

在其中一个实施例中，各所述水水交换器的公共输出端设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制机构电性连接。

在其中一个实施例中，所述海水进水调节阀为电动蝶阀。

在其中一个实施例中，所述永磁调速器具有电动执行器，所述电动执行器的开度调节范围为0%~100%。

在其中一个实施例中，所述工业水用户终端的输入端设置有用户调节阀，各所述用户调节阀分别与所述控制机构电性连接。

在其中一个实施例中，所述工业水用户终端的输出端设置有用户温度监测器，各所述用户温度监测器分别与所述控制机构电性连接。

在其中一个实施例中，所述工业水用户终端的输出端设置有用户压力监测器，各所述用户压力监测器分别与所述控制机构电性连接。

在其中一个实施例中，所述工业水自动控制系统还包括缓冲水箱，所述缓冲水箱的输出端与所述主水箱的输入端连通。

在其中一个实施例中，所述缓冲水箱高位布置于所述主水箱上。

上述工业水自动控制系统，通过主水箱储存工业水，在工业水泵的驱动下，为各工业水用户终端提供工业水。在控制机构的协调控制下，通过永磁调速器控制驱动电机工作转速，进而控制泵体输出端的压力，以调节工业水系统中工业水的压力。水水交换器通过引入海水，以降低工业水的温度，从而满足各工业水用户终端对工业水温度的要求。通过控制调节水水交换器的海水进水调节阀的开度，以保证一年四季中工业水温度的稳定。例如，冬季时，海水温度较低，海水进水调节阀的开度较小。夏季时，海水温度较高，海水进水调节阀的开度较大。该工业水自动控制系统能够于机组调峰运行时，通过适应调节工业水泵及水水交换器，以实现不同季节不同负荷下工业水泵变频运行，满足各工业水用户终端的运行要求，从而降低厂用电率，提升工业水系统的节能性能。

附图说明

图1为一个实施例中工业水自动控制系统的运作原理示意图；

图2为另一个实施例中工业水自动控制系统的运作原理示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，本实用新型提供了一种工业水自动控制系统10，该工业水自动控制系统10包括：主水箱100、工业水泵200、水水交换器300、若干工业水用户终端400以及控制机构500。工业水泵200包括驱动电机210、永磁调速器220以及泵体230。永磁调速器220的驱动端与驱动电机210的输出端连接，永磁调速器220的负载端与泵体230的控制端连接。主水箱100的输出端与泵体230的输入端连通，泵体230的输出端与水水交换器300的工业水侧输入端连通，水水交换器300的工业水侧输出端与各工业水用户终端400的输入端连通，各工业水用户终端400的输出端分别与主水箱100的输入端连通。水水交换器300，具有海水输入端，所述水水交换器的海水输入端用于引入海水以对工业水进行降温，水水交换器300于海水输入端设置有海水进水调节阀310，泵体230的输出端设置有压力传感器。控制机构500分别与永磁调速器220、海水进水调节阀310以及压力传感器电性连接。

上述工业水自动控制系统10，通过主水箱100储存工业水，在工业水泵200的驱动下，为各工业水用户终端400提供工业水。在控制机构500的协调控制下，通过永磁调速器220控制驱动电机210工作转速，进而控制泵体230输出端的压力，以调节工业水系统中工业水的压力。水水交换器300通过引入海水，以降低工业水的温度，从而满足各工业水用户终端400对工业水温度的要求。通过控制调节水水交换器300的海水进水调节阀310的开度，以保证一年四季中工业水温度的稳定。例如，冬季时，海水温度较低，海水进水调节阀310的开度较小。夏季时，海水温度较高，海水进水调节阀310的开度较大。该工业水自动控制系统10能够于机组调峰运行时，通过适应调节工业水泵200及水水交换器300，以实现不同季节不同负荷下工业水泵变频运行，满足各工业水用户终端400的运行要求，从而降低厂用电率，提升工业水系统的节能性能。

主水箱100用于储存工业水，为各工业水用户终端400提供工业水。为了便于及时调节补充主水箱100中的工业水，在其中一个实施例中，工业水自动控制系统还包括缓冲水箱600，缓冲水箱600的输出端与主水箱100的输入端连通。本实施例中，缓冲水箱600高位布置于主水箱100上，从而便于水体流动。在工业水自动控制系统中，缓冲水箱600采用凝结水和凝补水作为补充水源，进而提升了系统用水的可靠性。

工业水泵200用于控制工业水母管压力。工业水泵200包括驱动电机210、永磁调速器220以及泵体230，工业水母管压力即各泵体230的公共输出端压力，又是各泵体230的公共输出端至各水水交换器300的公共输入端这段管道的压力。驱动电机210作为动力源，用于驱动泵体230内水体的流动。永磁调速器220用于控制驱动电机210的工作频率，进而调节工业水压力。永磁调速器220安装在驱动电机210和泵体230之间。通过导体转子和永磁体转子之间的相互作用实现电机到负载端无接触式联接的扭矩传递。其工作原理是：当导体转子和永磁体转子之间相对运动时，导体转子切割磁力线，在导体转子中产生感应电流，感应电流进而产生感应磁场，感应磁场与永磁体转子产生的磁场交互作用，从而实现两者之间的扭矩传递。永磁调速器220为市场上成熟的产品，其结构及工作原理可参阅现有技术，此处不再进行赘述。为了扩大对工业水压力的调节范围，在本实施例中，永磁调速器220具有电动执行器221，电动执行器221的开度调节范围为0%~100%。当电动执行器221开度为0%时，永磁转子与导体转子的耦合面积最小，此时负载转速最低。随着电动执行器221开度增大，两者之间的耦合面积增大，负载转速提高。电动执行器221开度为100%时，永磁转子与导体转子的耦合面积最大，此时负载转速最高。通过调节电动执行器221，以完成对工业水母管压力的调节。如此，提升了工业水自动控制系统的调节性能。

水水交换器300用于降低工业水温度，从而为各工业水用户终端400提供温度适合的工业水。水水交换器300又称水水热交换器，可简称热交换器，用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。在本实施例中，水水交换器300用于降低来自工业水泵200输出端的工业水的温度。具体的，水水交换器300通过引入温度较低的海水，进而与温度较高的工业水进行热交互，进而降低工业水的温度。也就是说，水水交换器300的工业水侧输入端的工业水温度较高，水水交换器300工业水侧输出端的工业水温度较低。水水交换器300为市场上成熟的产品，其结构及工作原理可参阅现有技术，此处不再进行赘述。

为了方便用户获知水水交换器300的输出端工业水的温度，从而便于用户调节控制，在其中一个实施例中，各水水交换器300的公共输出端设置有温度传感器（图未示），温度传感器与控制机构500电性连接。这样，便于用户获知各工业水用户终端400的公共输入端的工业水温度，进而方便用户进行调节，以改变水水交换器300的工业水侧的输出端的出水温度。如此，便于控制机构500完成协调控制作业，提升了对工业水系统的自动控制化程度。一实施例中，水水交换器300的海水出水侧还设置有海水出水调节阀（图未示），通过控制海水出水调节阀的开度控制水水交换器300内部海水的量，进而改变水水交换器300的工业水侧的输出端的出水温度。这样，可以避免水水交换器300内部充入空气。进一步地，为了便于调整海水进水调节阀310的开度，在其中一个实施例中，海水进水调节阀310为电动蝶阀。电动蝶阀为市场上成熟的产品，其结构及工作原理可参阅现有技术，此处不再进行赘述。电动蝶阀具有简单、体积小、重量轻及操作方便等优点，进而便于控制机构500进行控制。如此，进一步提升工业水自动控制系统的自动控制程度。

工业水用户终端400为利用工业水运作、或者通过工业水冷却的设备。例如，润滑油冷油器、氢气冷却器、磨煤机电机空-水冷却器、磨煤机润滑油冷却器、空预器导向轴承等等。为了便于用户分别调节各工业水用户终端400的温度，在其中一个实施例中，工业水用户终端400的输入端设置有用户调节阀410，各用户调节阀410分别与控制机构500电性连接。这样，在控制机构500的协调控制下，可通过控制用户调节阀410的开度，以调整进入工业水用户终端400的工业水用户终端400的工业水流量，进而控制了工业水用户终端400的冷却温度。如此，控制了对工业水用户终端400的冷却程度的调控范围，提升了可调节范围，进而利于节能减排，有效降低了厂用电率。

为了便于用户获知对各工业水用户终端400冷却温度的调节情况，在其中一个实施例中，工业水用户终端400的输出端设置有用户温度监测器（图未示），各用户温度监测器分别与控制机构500电性连接。这样，用户通过温度监测器便可获知该工业水用户终端400的工业水输出端的出水温度，进而便于控制机构500进行协调控制，以保障对各工业水用户终端400的稳定运行。进一步地，工业水用户终端400的输出端设置有用户压力监测器（图未示），各用户压力监测器分别与控制机构500电性连接。这样，便于用于获知该工业水用户终端400的工业水输出端的压力，进而便于控制机构500进行调节作业。可通过调整工业水系统旁路手动门或者联络门对该工业水用户终端400进行调整。如此，进一步提升了工业水自动控制系统的自动化程度。

控制机构500于该工业水自动控制系统中起到了协调控制的作用。在本实施例中，控制机构500为分布式控制系统。分布式控制系统即集散控制系统，简称dcs。集散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。它采用控制分散、操作和管理集中的基本设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。其主要特征是它的集中管理和分散控制。目前dcs在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。如此，提升了该工业水自动控制系统的运行可靠性。

请参阅图2，一实施例中，设置至少两个工业水泵200，设置至少两个水水交换器300。主水箱100的输出端分别与各泵体230的输入端连通，各泵体230的公共输出端分别与各水水交换器300的工业水侧输入端连通，各水水交换器300的工业水侧的公共输出端分别与各工业水用户终端400的输入端连通。压力传感器位于各泵体230的公共输出端。具体的，设置两个工业水泵200，两个工业水泵200中一主一备，即一工业水泵200投入运行，另一工业水泵200处于备用状态。当运行中的工业水泵200发生事故时，另一备用状态的工业水泵200即投入运行，从而保障运行的稳定性及可靠性。进一步地，设置两个水水交换器300，两个水水交换器300中一主一备，即一水水交换器300投入运行，另一水水交换器300处于备用状态。当运行中的水水交换器300发生事故时，另一备用状态的水水交换器300即投入运行，从而保障运行的稳定性及可靠性。如此，提升了该工业水自动控制系统的运行稳定性。

一实施例中，当永磁调速器220于控制机构500的控制状态时，负荷对应工业水压力如下。当机组负荷为0~250mw时，对应控制工业水母管压力为0.45mpa。当机组负荷为25~660mw时，对应控制工业水母管压力为0.45~0.55mpa。当机组负荷大于660mw时，对应控制工业水母管压力为0.55mpa。本实施例中，永磁调速器220增加一手动偏置0.01mpa，偏置范围：±0.05mpa。各工业水用户终端400的用户调节阀410的平均开度大于60%时，自动增加工业水母管压力偏置0.01mpa。当大于70%时，自动增加工业水母管压力偏置0.02mpa。当大于80%时，自动增加工业水母管压力偏置0.03mpa，且工业水母管压力最大不超过0.6mpa。如此，保障工业水压力的稳定性，满足各工业水用户终端400对工业水压力的要求。

一实施例中，应用上述工业水自动控制系统的发电机组运行工况如下。当处于夏季时，驱动电机210的运行转速是900rpm，驱动电机210电流为45a，工业水母管压力为0.52mpa左右，水水交换器300海水侧的海水进水调节阀310在全开位。当冬、春季到来时，工业水温度较低且各工业水用户终端400温控阀开度很低，工业水母管压力会升高，控制机构500采集到工业水母管压力信号后，通过永磁调速器220调节控制驱动电机210转速降至800rpm，驱动电机210电流降至34a左右，维持工业水母管压力在0.5mpa。同时控制机构500接收工业水母管温度信号后调节水水交换器300海水侧的海水进水调节阀310至50%开度，维持工业水母管温度在25℃左右，同时保证工业水更多地流通到凝汽器提高机组真空，特别是冬春季节单台循泵运行时效果更明显。该工业水自动控制系统使得机组处于冬春季节时，驱动电机210电流降低约10a，按照一年6个月计算，大约节约电量=10a×6kv×1.732×0.867×24h×182天=39.355万kwh，节能效果明显。如此，降低了厂用电率，满足电力市场改革中对发电企业机组低厂用电率的要求。

需要说明的是，工业水于各工业水用户终端400的输出端至主水箱100的输入端流通的过程中，其需要经过一系列处理工序，具体过程与本实用新型的技术方案无关，故省略叙述工业水的具体循环过程。工业水的循环处理工序，已为市场上成熟工艺，其具有流程及原理可参阅现有技术，此处不再赘述。本实用新型仅在于保护具有主水箱100、至少两个工业水泵200、至少两个水水交换器300、若干工业水用户终端400以及控制机构500的工业水自动控制系统，从而为发电企业降低厂用电率，减少能耗，提升节能性能。

还需要说明的是，以上实施例，基于以下机组的运行工况。具体的，总装机容量为2×600mw+2×660mw，总装机容量为2520mw，共四台机组。其中#1、#2机组的具体情况为：600mw超临界压力燃煤发电机组。汽机型号为：n600-24.2/566/566，型式：超临界压力、一次中间再热、单轴、双背压、三缸四排汽、凝汽冲动式汽轮机；锅炉型号为dg1900/25.4-ⅱ2，型式为∏型布置、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道结构、前后墙对冲燃烧方式、旋流燃烧器、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构露天布置、采用内置式启动分离系统、三分仓回转式空气预热器、采用正压冷一次风机直吹式制粉系统、超临界参数变压直流本生型锅炉。#3、#4机组的具体情况为：660mw超超临界压力燃煤发电机组。汽轮机型号：n660-25/600/600，型式：超超临界压力、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、双背压、凝汽式、八级回热抽汽。锅炉型号为dg2060/26.15-ⅱ2，型式为∏型布置、单炉膛、一次中间再热、尾部双烟道结构、前后墙对冲燃烧方式、旋流燃烧器、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构露天布置、采用内置式启动分离系统、三分仓回转式空气预热器、采用正压冷一次风机直吹式制粉系统、超超临界参数变压直流本生型锅炉。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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