浅谈某9FA 燃气-蒸汽联合循环机组循环水泵液控蝶阀升级改造路径

郭泽锋

（福建晋江天然气发电有限公司，福建 晋江 362251）

福建某燃气电厂拥有4×350MW 燃气蒸汽联合循环的发电机组，设备采用GE 公司的PG9351FA 型燃气轮机、D10 型蒸汽轮机和390H 型的发电机，且为单轴室内布置，余热锅炉采用杭州锅炉厂的NG-901FA-R 型自然循环卧式锅炉，室外布置。燃机、汽轮机和发电机由GE 的MARK VI 系统控制，余热锅炉由美国西屋公司的分散控制系统控制。MARK VI 系统控制与DCS 控制系统通过通信接口实现对整套机组的监控。8 台循环水泵的液控蝶阀由邵阳维克液压有限公司提供型号为YZ-8900 液控蝶阀。

1 循环水泵液控蝶阀控制原理及作用

（1）循泵液控蝶阀作用。某燃气电厂循环水泵液控蝶阀由远程DCS 和就地PLC 共同控制。液控蝶阀可单独启停，也可和循环水泵联锁启停，实现自动控制。液控蝶阀开启主要靠液压驱动，液控蝶阀开启时由液压油泵电机提供油动力，当循环水泵失电停运时，控蝶阀关闭时靠升起的重锤提供动力，由液控蝶阀PLC 程序里自动按设定好的程序先快关过程截断大部分水流，防止倒流，然后慢关至全关，慢关过程起到缓冲和截止的作用，消除水锤对阀门的危害。

（2）循泵液控蝶阀控制原理。液控蝶阀能够实现自动控制，蝶阀靠液压油系统驱动，按下开阀按钮时，油泵电机启动，蝶阀重锤随液压油压上升而慢慢升起，蝶阀慢慢打开；当蝶阀开至全开后，油泵电机停止运行。关阀过程中，电磁阀1YV 得电，在重锤重力作用下，蝶阀开始关闭。蝶阀有电动和手动两套系统用用于阀门的开启和关闭。该蝶阀具有电气自动控制的开关阀系统、泵阀联动系统、远程控制、自动补油行程开关、泵阀联动行程开关等。

2 循环水泵液控蝶阀出现的问题

某燃气电厂投产至今以来，出现过许多的故障问题，现将循环水泵及液控蝶阀的故障情况总结如下。

（1）循环水泵液控蝶阀油泵由油压压力开关高低值实现自动控制启停，曾出现过压力开关设定值偏移，油泵压力建立不起来，油泵压力开关的可靠性差以及循环水泵在开泵或液控蝶阀开阀门的过程中时间过长导致开失败，以至于启泵失败。

（2）因循环水泵液控蝶阀在正常启停的过程中常出现

卡涩或开启缓慢的开失败现象，使得循环水泵在泵阀联启的过程中出现失败的情况。

（3）循环水泵液控蝶阀DCS 逻辑中的15°位置信号，该信号由就地15°阀位位置行程开关信号动作触法产生，用于参与液控蝶阀和循环水泵的启停控制。液控蝶阀在阀门井中运行环境较潮湿，蝶阀阀位在15°阀位位置行程开关信号因安装位置动作点比较难调整、行程开关的故障率较高等原因，出现多次因15°位置信号异常导致循环水泵及液控蝶阀的启动失败。

（4）循环水泵液控蝶阀模拟量阀位出现不准和波动现象，使得机组在运行过程中出现液控蝶阀阀位波动触发关阀逻辑信号。某燃气电厂循环水泵液控蝶阀故障情况远不止出现上述情况，因此，该电厂通过到其他发电公司调研工作，电话沟通等其他方式，确定并提出循环水泵液控蝶阀升级改造工作。

3 循环水泵液控蝶阀升级改造

某燃气电厂循环水泵液控蝶阀升级改造工作主要针对液控蝶阀的液压系统和重锤。液压系统能够迅速的开关蝶阀，然而在液压系统失效时，蝶阀能够依靠重锤的重力作用管不液控蝶阀。在远程DCS 控制系统中只是做了相应的微调，液控蝶阀PLC 逻辑的IO 输入输出没有很大的变化。新的重锤式液压控制装置采用室内安装的分体式布局，下面将分几个方面进行阐述。

3.1 系统组成及功能说明

循环水泵蝶阀液控装置由液压泵站、执行机构和电控系统三部分组成。

（1）液压系统。液压系统的液压站由油箱、吸油过滤器、泵组、蓄能器、控制阀组和管路附件组成。油箱最大容积150L。新设备一次加油量约为120L。油箱安装液位计、液位开关和空气滤清器，用来监视油箱液压油的使用情况。泵组及控制阀组安装固定在油箱盖板上，泵组配备高压齿轮泵，齿轮泵最大工作压力达28MPa，流量9ml/r，泵组的最高工作压力必须低于20MPa。在实际使用工作时，溢流阀压力不得调至高于17MPa，以免电机过载损坏。在齿轮泵上安装吸油过滤器可以避免大颗粒污染物损坏液压元件。蓄能器安装在液压站边上，两个高低油压继电器用来控制蓄能器的补油，压力继电器的高限设定在16MPa、压力继电器的低限设定在13MPa，蓄能器的充气压力为6MPa。

（2）执行机构。执行机构由支架、油缸、重锤、摆臂、阀位检测等部件组成。执行机构与蝶阀总装时，将摆臂与转轴键槽位置对好呈垂直状态装配键条，此时阀位指针应指示到0 刻度为关阀位置；如果关阀位置时指针不在0 刻度，应松开指针锁紧螺栓，转动指针与0 刻度重合后锁紧螺栓。

（3）液控蝶阀电控系统。本系统采用2 路380V/220V，50Hz 供电，控制电源为DC24V，蓄电池电源作为后备电源。当双电源切换时，换路时间约为1S，无法满足PLC 的持续供电要求，蓄电池可以当成后备电源，持续供电，防止PLC 重启。现场事故停电时，可以按预定程序完成关阀。本系统可以实现本地控制和远程控制，两种控制方式都可以实现阀门的开启、关闭及游动的控制。

3.2 液控蝶阀就地面板按钮指示灯说明

蝶阀就地面板按钮指示，针对对比较重要的进行阐述，电机过载：当阀组上的安全阀及高限压力继电器设定压力过高，造成油泵工作压力超过21MPa，电动机就可能过载，造成电机热继电器跳闸，跳闸后此指示灯亮。要恢复正常工作必须人工对电控箱内的热继电器复位。故障指示：液控装置出现油位过低、电机过载、失电故障时，此指示灯亮。游动指示：蝶阀在游动运行时，此指示灯亮，游动结束时，此指示灯灭。游动：在蝶阀处于全开位置时，按下“游动”按钮，蝶阀即在90 ～75 度之间来回摆动三次，作游动动作。游动结束时，继续保持在全开90 度位置。开控制电源，关：转动开关，用于控制电气控制系统的控制电源，正常工作时应把此开关转至“开”位置。停机检修时把此开关转至“关”位置。本地解除远程：用于选择电气控制系统的操作模式，一般设备调试时，应把此开关转至“本地”位置，此时用电控箱面板上的“游动”、“开阀”、“停止”及“关阀”按钮来控制蝶阀的动作；设备正常工作时，应把此开关转至“远程”位置，此时中控室的“游动”、“开阀”、“停止”及“关阀”按钮来控制蝶阀的动作。把此开关转至“解除”位置时，电控箱面板及中控室均不能控制蝶阀的动作。

3.3 液控蝶阀装置操作说明

蝶阀的电气控制系统都配有就地控制回路和远方联动控制回路。就地控制回路主要针对现场调试工作，蝶阀的正常工作一般使用远程的控制回路。

（1）自动保压。送上控制箱里的空气开关，油泵电源和控制的不间断电源接通，控制面板上的“控制电源”指示灯将亮起；同时把“开 控制电源 关”切换开关切换到“开”位置，自动保压单元根据设定程序将自动启动，此时如果系统蓄能器的压力低于低限压力继电器的设定值，油泵自动开机给系统蓄能器充压，电控箱面板上的“油泵电源”指示灯亮。当系统压力上升至高限压力继电器设定值时，油泵停止给蓄能器充压，电控箱面板上的“油泵电源”指示灯灭。无论在“本地”或“远程”、“开阀”、“停止”“游动”或“关阀”状态，保压功能均有效。蓄能器存储的能源足够在电源出现故障，油泵不能启动的情况下，一次全程的开阀或关阀。把“控制电源”转换开关旋到“关”位置，控制电源被切断，电源指示灯灭，电气控制系统停止工作，并解除自动保压功能。

（2）本地控制。把“本地-解除-远程”转换开关旋到“本地”位置。①液控蝶阀开阀。在就地控制箱的操作按钮按开阀，蝶阀开始建立油压，阀门打开，阀门按照PLC程序设定的程序开阀，阀门到达全开位置是，全开指示灯亮，开阀指示灯熄灭。如果在调试过程中需要控制蝶阀在半开状态，可以按控制箱上的“停止”按钮来中断开阀。②液控蝶阀关阀。在就地控制箱的操作按钮按关阀，液压油系统的卸油电磁阀得电，阀门按照PLC 程序设定的程序关阀，阀门到达全关位置是，全关指示灯亮，关阀指示灯熄灭。如果在调试过程中需要控制蝶阀在半开状态，可以按控制箱上的“停止”按钮来中断关阀。③液控蝶阀停止。当液控蝶阀在开关的过程中，按下就地控制箱的停阀按钮，蝶阀则停留在当前位置。快关过程中应避免使用此功能，以免对液压系统形成冲击。

（3）远程控制。把“本地- 解除-远程”转换开关旋到“远程”位置。①液控蝶阀开阀。先启循泵、后开蝶阀：在DCS 画面上点击启动循泵，DCS 逻辑发出一定脉冲信号，DCS 控制系统发送开阀信号至本蝶阀液控装置，蝶阀得到启动信号后就建立油压。如果要蝶阀和循泵同时启动，可以将延迟预定时间调定为零。先开蝶阀、而后启循泵：在DCS控制系统发送开阀信号至本蝶阀液控装置，蝶阀按预定程序自动开启。当阀门开启到预定角度(15 度可调) 时，本蝶阀液控装置返回预定角度(15 度可调) 信号至DCS 控制系统，DCS 控制系统逻辑动作，触发启动循环水泵。DCS 控制系统可一同发送启动信号到蝶阀跟循泵，起到同时启动蝶阀跟循泵的作用。②液控蝶阀关阀。循泵和蝶阀同时关闭：在DCS 控制系统同时发送关阀信号至本蝶阀液控装置，发送停止水泵信号，蝶阀按预定程序自动关闭，同时循环水泵停机。先关阀，后停泵：在DCS 控制系统发送关阀信号至本蝶阀液控装置，蝶阀按预定程序自动关闭，当阀门关闭到预定角度(75 度可调) 时，本蝶阀液控装置返回预定角度(75 度可调)信号至中控室，DCS 控制系统停止循环水泵。DCS 控制系统可同时发送关阀和停止水泵信号，即可实现泵阀同时停止及关闭。

（4）油压调整方法。液压油站的压力高低控制通过压力继电器来实现，通过现场查找出高低油压继电器的准确位置，旋转压力继电器的调整螺钉，向左旋，调整压力低限，向右旋，调整压力高限。

4 结语

某燃气电厂是调峰运行的机组，机组启停相对来说比较频繁，在启动停机的过程中对各个系统设备的可靠性提出了很高的要求。通过本次对循环水泵液控蝶阀的升级改造工作，提高液压系统的保压工作，使得液控蝶阀在开关过程能够做出迅速反应。同时，在远程DCS 增加液控蝶阀参数的历史点，通过历史数据能够及时准确发现设备异常的情况，利用DCS历史数据来分析设备的劣化趋势，准确查找故障点且合理安排检修计划。本次升级改造顺利完成，对机组循环水泵整体启停提供可靠的保障，确保机组的安全运行。