PCV阀控制系统的优化

董振

摘 要：介绍了PCV阀的结构组成，从气动控制回路和电气控制回路详细分析了它的控制原理，对PCV阀的控制系统进行了优化设计，将电气控制部分中的压力开关改为变送器，并在DCS中进行逻辑组态，增强了设备的可靠性，降低了PCV阀的误动和拒动的几率。

关键词：PCV阀；控制；优化

1 PCV阀介绍

PVC阀门通常安装在过热器蒸汽出口管道上，它的功能是为了消除锅炉运行时压力波动引起安全阀动作，在安全门动作之前开启，排除多余的蒸汽，以保证锅炉在规定压力下正常运行，从而保护安全门，同时减少安全门的动作次数，延长安全门的使用寿命。通常的PCV阀是通过压力开关检测由电磁阀控制的气动泄压装置，当工况压力达到阀门打开的设定压力时阀门打开进行泄压，当工况压力降到阀门关闭压力时阀门关闭。PCV阀除了按设定压力动作以外，还可以在远方进行开启和关闭。

2 PCV阀的控制系统

某电厂采用的是CONSOLIDATED电控气动球阀。电控气动球阀是一种能从“启动到闭合”旋转90°的减压阀，它采用了电动控制和气压驱动的方式。它的控制装置由3539控制器和2537控制站以及气体传动装置组成。3539型控制器包括一个压力传感器（即一个波尔登管）、一个继电器和装有继电器和传感器的控制盒。2537型控制台是一个三位选择器，允许对手动、关闭或自动进行选择。它包括有一个盒子、选择器开关和两个指示灯（红色和琥珀色）。气体执行机构组件包括一个双向作用的气体传动器，两个三通电磁阀（通常一个开启，另一个闭合），一个DPST旋转开关和一个安装传动器的分线盒。

2.1 3539控制器

3539型控制器由它所连接的任一容器内的压力驱动。在“设定压力”的1-1/2%的压差下，控制器的构造可以实现电路的连接和切断。在控制器内部有一双向压力控制开关，当压力升高到“设定的极限值”时，高压开关被激活，并接通为阀门电磁线圈提供电压的继电器电路。然后低压开关提供低于高压开关激活值的继电器控制，从而进行减压调节。这种操作实现了极为灵敏的调节功能。

2.2 2537控制台

2537型控制台包括一个开关和两个指示灯，是一个可以安装在控制面板上的小型装置。控制台与3539型控制器的连接是电气连接。当控制台开关处于“自动”位置，“琥珀色”灯亮起，若压力升到阀门开启的预定值，3539型控制器内部电路接通，造成继电器动作，从而电磁阀开始供电，阀门开启，同时2537型控制台内的“红”灯亮起，表示阀门已经开启。当压力降低到阀门的校准闭合点以下时，继电器切断电压，电磁阀断电，阀门关闭，然后，2537型控制台内的“红色”灯熄灭，并且“琥珀色”灯开始点亮。控制台的指示灯由传动器上的位置转换开关控制。另外，当需要将阀门打开到“手动”位置时，仅需按下控制台开关至“手动”位置。要关闭阀门时，仅需按下控制台开关至“关闭”位置。

3 PCV阀的控制原理

3.1 气动回路原理分析

气体回路的原理是通过电磁阀的通断电控制气缸活塞的动作，驱动球阀转动，从而使阀门开启和关闭。整个气体驱动装置由气缸、两个电磁阀和部分导气管组成。电磁阀1、2功能恰好相反，电磁阀1的功能是带电排气，电磁阀2功能是带电进气。当电磁阀1带电时压缩空气由A到E，实现排气，电磁阀2带电时压缩空气由P到A，实现进气，阀门打开，电磁阀2是开电磁阀。当电磁阀1失电时压缩空气由P到A，实现进气，电磁阀2失电时压缩空气由A到E，实现排气，阀门关闭，电磁阀1是关电磁阀。电磁阀的通断电是由电气回路进行控制。

3.2 电气回路原理分析

继电器动作方式有以下几种：1、手动方式。当运行人员将2537控制台上的选择开关切到MAN位置时，继电器线圈直接带电，继电器两个接点闭合使开关电磁阀同时带电，PCV阀打开。若将手动开关切换到OFF位置时，继电器失电，接点断开，开关电磁阀失电，PCV阀关闭。若将手动开关切换到AUTO位置时，开关的控制由自动回路控制。2、自动方式。将选择开关切换到AUTO位置时，继电器的动作由实际的弹簧管开关控制或由DCS指令控制。当过热器出口蒸汽压力达到PSL值时，控制盒里的灯点亮。当压力达到PSH的压力时，继电器带电，继电器两个接点闭合使开关电磁阀同时带电，PCV阀打开。这时，继电器通过自身的接点和PSL这一路保持带电，只有当压力降到PSL的回座值后，继电器才会失电，PCV阀关闭。阀门关到位后，执行机构里的行程开关的常开接点闭合，使关电磁阀保持带电，阀门位置保持不变。另外，在AUTO位置时，还可以由DCS指令直接控制阀的开启和关闭。

4 控制系统的优化

4.1 控制系统存在的问题

整个控制系统气体驱动装置安全可靠，但其电气控制部分由于弹簧管容易生锈老化，且在周围高温度的环境下其弹性系数发生变化，致使其定值容易发生改变，另外，按照原电气控制回路的原理进行分析，继电器带电后，继电器通过PSL和继电器自身接点进行自保持，阀门关闭要等到PSL开关回座之后，这一原理很容易被忽略。可是无论是弹簧管压力开关还是我们常用的SOR压力开关，其回差是不可变的，我们只强调开关的起座值，可回座值同样重要，每次校验整定其启座值，但其回座值却不能按照我们的工况实际需求进行设定。由于以上几种原因，PCV阀控制系统存在一些缺陷，容易发生误动或拒动，影响机组的安全稳定运行，而且给设备检修维护带来不便。

4.2 优化方案

为进一步提升PCV阀控制装置的可靠性，将其做以下优化。将老化的弹簧管进行拆除，将就地的取样管分别取样至两个压力变送器。并选定原有的一个主蒸汽压力以及两个新加入的压力总计三个压力在DCS中进行组态，采取三取二的逻辑并加入品质判断，设定阀门开启和关闭的压力值，由DCS中的DO的接点代替原有的PSH、PSL线路。同时在DCS画面增加两个新加的变送器的模拟量点，方便运行人员对PCV阀动作压力进行實时监测。另外还可以增设压力高报警、模拟量故障报警、模拟量偏差大报警、软硬光字牌报警等，充分利用DCS组态控制灵活的特点。

5 结语

PCV阀控制系统的优化充分利用了DCS组态灵活的特点，增强了系统控制回路的可靠性，大大降低了PCV阀误动和拒动的几率，保障了机组的安全稳定运行。