再热器安全门控制技术在百万机组中的应用

孙德波，陈朝荣

（神华浙江国华浙能发电有限公司，浙江 宁海 315612）

再热器安全门控制技术在百万机组中的应用

孙德波，陈朝荣

（神华浙江国华浙能发电有限公司，浙江 宁海 315612）

介绍带电气控制的弹簧安全阀在神华国华宁海电厂 B 厂 1 000 MW 超超临界机组中的应用。该安全阀可以实现再热器超压等异常工况的快开功能，试验模式下可进行安全电磁阀动作回路试验，为百万机组安全运行提供了保障，可供同类机组参考。

锅炉；安全门；快开；可靠性；控制

0 引言

锅炉安全门是预防锅炉超压的主要保护设施，其作用是当锅炉蒸汽超压时，安全阀动作排出多余的蒸汽，以保证锅炉在安全压力下运行。主要有弹簧式安全门（全量型安全门）、 电动泄压阀（又称PVC 阀）及重锤式安全门 3 种。600MW 及以下亚临界机组通常安装机械式安全门， 1 000MW超超临界锅炉的额定再热器压力更高，对锅炉超压保护控制的要求更加精确，对再热器安全阀机械制造和控制功能的要求也越来越高[1]。

目前已投产的 1 000 MW 机组中，采用弹簧式安全门的有大唐潮州电厂 1 000 MW 超超临界π型炉等，属于机械控制；而采用带电气控制的弹簧安全阀目前国内还比较少，仅有神华国华宁海电厂 B 厂 （以下简称宁电 B 厂）2 台 1 000MW机组塔式炉及上海外高桥三期 1 000 MW 机组。

由于机组参数及管路布置差异，再热器安全阀的控制方式也不尽相同。上海外高桥三期机组的安全阀控制功能，仅在开关时需要，没有中间状态[2]。 而宁电 B 厂再热器安全门 控制功能则 比较完善，可以实现安全快开和调节等多种功能，有利于百万机组的安全、经济运行。

1 安全门功能

1.1 设备概述

宁电 B 厂锅炉型号 SG3091/27.56-M54X，为超超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉、全悬吊结构塔式布置。 机组安装了 4 路 100%高压旁路系统和 65%低压旁路系统串联，再热器出口管道上装设4台带电气控制的弹簧安全阀，4台再热器出口安全阀的总排放量为 BMCR 工况时主蒸汽流量加上高旁的喷水量， 再热器安全门 RH1和 RH3同在左侧再热器出口，RH2和 RH4同在右侧再热器出口。

1.2 安全门工作过程

正常情况下，安全阀在压缩空气与弹簧力共同作用下处于关闭状态。当再热器出口压力升高、触发压力保护开关动作时，安全电磁阀失电，由入口蒸汽压力和气动执行机构的提升空气共同作用实现4只安全门同时开启，也可手动按钮开启阀门。 DCS 快开通过快开电磁阀励磁实现 ， DCS 快 开 时 RH1/RH4、 RH2/RH3 将 同 步 执行， 在 RH1/RH4 开度 达 到 70%后 ， RH2/RH3 可被打开。调节状态时，由负荷对应的再热器压力设定值与实际值的偏差控制阀门开度。如压缩空气 系统故障或压缩空气失去，当安全阀入口蒸汽压力超限时，蒸汽压力将推动阀门克服弹簧力打开。

再热器安全门上气缸3路气源分别经安全电磁阀（Y10．1/2/3）、 快速控制阀(Y8．1/2/3）至上气缸， 另一加载气源经加载电磁阀（Y55）与安全电磁阀（Y10．2）出口经同一管路进入上气缸。 下气缸4 路气源分别经安全电磁阀（Y10．1/2/3）、 快速控制阀(Y9．1/2/3）至下气缸， 另一气源经比例电磁阀（Y50）与并联的快开电磁阀（Y39）经同一管路进下气缸。正常状态再热器安全门气缸上缸进气加载，下缸通大气，再热器安全门处于关闭状态。

1.3 安全门实现的功能

（1）安全功能。 当再热器出口联箱任一压力高于开关定值时，开关动作（MT5356 柜压力开关定值 ＞7．5 MPa）， 再热器安全门气缸上缸通大气，下缸进气，再热器安全门在压缩空气与蒸汽压力的共同作用下迅速打开，防止再热器超压。

（2）快开功能。 当再热器出口压力＞6．27MPa、再热器出口压力上升速率大于＞1 MPa/min 或高旁出口最高温度 ＞450℃时， DCS 发指令至控制柜， 控制再热器安全门 RH1/RH4 气缸下缸进气， 实现快开。 当 RH1/RH4 任一阀门开度大于70%时， 再热器出口压力 ＞6．9 MPa 或再热器出口压力上升速率大于 ＞ 1．7 MPa/min， 安 全门 RH2/ RH3快开。

（3）正常打开。 此时再热器安全门气缸下缸进气由比例阀控制， 根据 DCS 指令将再热器安全门开至用户需要的开度。

（4）试验模式。 试验模式下， 任一再热器安全门的压缩空气进气管可通过测试电磁阀单独隔离。 在 MT5356 柜操作可进行任一再热器安全门的任一安全电磁阀动作回路试验，通过观察试验压力表判断安全电磁阀动作是否正常。

2 主要控制设备

2.1 空压机系统

再热器安全门旁装有空压机及储气罐，为再热器安全门提供 1．2～1．5 MPa 的压缩空气。 空压机控制面板可以实现对空压机的启停操作，监视排气压力。空压机运行、综合故障、出口压力低信号将送到运行画面进行监视和故障报警。

2.2 测量试验装置 M T5356

测量试验装置与受控式安全阀的组合用于蒸汽锅炉和容器的压力保护，并于日常运行中检查安全阀和有关控制部分的安全功能。 MT5356 与EPC5400 组合在一起作为控制装置。

MT5356 配备了三重冗余布置的压力连接管路，只要3个压力开关中的一个达到设定压力就执行安全功能。三重冗余的压力开关通过仪表管直接与再热器管道相连。在试验状态，压力开关可以通过与管道连接的锁紧条，从蒸汽系统中隔离，且保证只有压力开关连接管路中的关断阀闭锁时与系统管路断开。MT5356 柜内部也有通过锁紧条与蒸汽系统断开压力连接的指示，柜门作为操作面板，配有供试验安全阀所用的对应开关和按钮。

2.3 电气控制单元 EPC5400

电气控制单元 EPC5400 实现电信号到气信号的转换。若3个连接管路中的一路达到设定压力， 则对应的压力开关通过安全电磁阀 （Y10）实现安全功能。每个压力开关通过电气回路直接与其所连安全阀的安全电磁阀连接。在安全模式下， 与 MT5356 相连的所有安全阀由入口蒸汽压力和气动执行机构的提升空气共同作用而开启。当再热器蒸汽压力下降到低于动作压力开关的切换值时， 对应的安全电磁阀（Y10）再次通电， 此时可通过比例电磁阀控制气缸内的压缩空气压力， 同时控制系统按 DCS 的要求调节安全阀的阀位。

2.4 再热器安全门控制柜

再热器安全门控制柜提供系统正常工作所需要的电源，通过控制回路将再热器安全门的开关指令转换成 EPC5400 的控制信号， 控制相应的电磁阀。再热器安全门控制柜同时作为再热器安全门系统与其它系统连接的接口，接收 DCS 系统对再热器安全门的控制信号以及将再热器安全门系统的信号输出至 DCS。

3 系统应用的可靠性

（1）控制系统具有可靠的供电电源。 左右侧再热器安全门控制柜分别由两路 AC220V 电源供电， 一路取自 UPS， 一路取自保安段，在控制柜内实现冗余切换。

（2）再热器安全门设有独立于 DCS 的硬手操按钮，在 DCS故障或异常情况下，可以实现手动快开功能。同时运行人员可在 CRT 画面点击快开按钮，实现快开功能。

（3）控制系统配有单独的空压机， 为再热器安全门提供一定压力的气源，使安全门始终处于投入状态。

（4）逻辑设计合理， 可以保证在高旁出口温度过高或再热器压力上升过快时，安全门能快速开启。

（5）如压缩空气失去， 当安全阀入口蒸汽压力超限时，蒸汽压力将推动阀门克服弹簧力打开。

图1为宁电B厂一次风机 RB过程中再热器安全门正常动作的响应曲线。

从图1可以看出，当机组发生 RB时， 负荷急剧下降，再热器压力快速上升，触发再热器安全门快开信号， 再热器安全门 RH1和 RH4安全快开。当再热器压力正常后，再热器安全门关闭复位。因此可以看出，带电气控制的再热器安全门可以实现可靠的控制调节功能。

图1 再热器安全门运行响应曲线图

4 结语

介绍了宁电B厂再热器安全门的基本功能和系统可靠性应用情况，可以为百万机组再热器安全门控制功能的优化提供参考。随着带电气控制的弹簧安全阀在百万机组的广泛应用，再热器安全门控制技术的研究将会进一步深入。

[1]于 达 仁 ， 徐 志 强.超 临 界 机 组 控 制 技 术 及 发 展[J].热 能动力工程，2001，16（3）：115-121.

[2]徐雪元，姚丹花.不同容量汽轮机旁路分析比较和外高桥三期旁路系统设计考虑[C].第八届锅炉专业委员会第二次学术交流会议论文集，2005.

（本文编辑：李文娟）

Application of Reheater Safety Valve Control Technology in 1 000 MW Unit

SUN De-bo，CHEN Chao-rong
（Shenhua Guohua Zheneng Generation Co.Ltd.， Ningbo 315612， China）

This paper introduces the application of the electrically-controlled spring safety valve to 1 000 MW ultra-supercritical unit in Shenhua Guohua Ninghai B power plant.It′s easy to realize the quick open function under the abnormal conditions such as reheater overpressure，and the loop test of any safety solenoid valve action can also be done in testmode.These provide guarantee for the 1 000 MW unit safety running and offer a reference for other units of the same type.

boiler；safety valve；quick open；reliability；control

TK223.6+2

： B

： 1007-1881（2010）06-0027-03

2009-09-08

孙德波 （1972- ）， 男， 辽宁营口人， 工程师， 主要从事火力发电厂热工控制技术研究工作。