300 MW 火电厂循环水泵液控蝶阀控制回路的优化

董 伟,宋宝龙,赵 辉

(河北西柏坡发电有限责任公司,石家庄 050400)

河北西柏坡发电有限责任公司1号机组1993年投产,采用北京巴布科克·威尔科克斯(B&WB)有限公司设计制造的B&WB-1025/18.3-M 型锅炉,哈尔滨汽轮机有限责任公司生产的国内C330/264/16.7/538/538 型亚临界汽轮发电机组,DCS控制系统采用艾默生公司的Ovation系统。

1 液控蝶阀液压原理分析

1号机组属于凝汽式发电机组,共配有2台循环水泵,A 泵属于工频泵,B 泵属于变频泵,循环水泵液控蝶阀采用长沙阀门厂制造的KD741X-0.6 V 自动保压式,每个液控蝶阀现场配置一套独立液压装置,通过就地控制箱内部硬接线回路来控制阀门的开启、关闭和自动补油等功能。液控蝶阀液压原理示意见图1。

图1 液控蝶阀液压原理示意

如图1所示,当油泵开启,电磁阀处于关闭状态,此时摆动油缸在液压油作用下,克服重锤重力将阀门打开;当油泵停运,电磁阀处于打开状态,此时系统液压油泄至油箱,在重锤重力作用下,阀门关闭;当阀门处于正常开启状态,此时油泵停运,电磁阀关闭,当液压油系统发生轻微泄露时,通过蓄能器使液压油压力维持在一个稳定的区间,保证阀门始终处于全开位置。

2 液控蝶阀硬接线回路电气

液控蝶阀硬接线控制回路在现场控制箱实现,位置形程开关节点状态接入控制箱,在控制箱通过硬线回路实现逻辑控制功能,将硬件回路根据工艺流程分解成4个回路,即开阀回路、关阀回路、补油回路和信号扩展回路,结合液控蝶阀设备明细表对这3个回路逐一进行阐述。

2.1 开阀回路(见图2)

图2 液控蝶阀开阀回路示意

如图2所示,当开阀指令发出后,油泵接触器C闭合,建立油压驱动液控蝶阀动作,阀门动作至预开位时,压合行程开关XK1,油泵停运,同时延时继电器SJ1触发,延时5 s后油泵重新启动,阀门到达全开位通过行程开关XK4使油泵停运。

2.2 补油回路(见图3)

图3 液控蝶阀补油回路示意

如图3所示,当循环水泵运行且液控蝶阀在全开位置时,为防止油缸液压油内漏造成动作压力降低,设计了补油回路。当油压降低时,油压低开关XK2动作,油泵接触器C吸合,油泵开启,当油压补充至合理范围内,油压高开关XK3 动作,油泵停运,构成一个完整的补油过程。

2.3 关阀回路(见图4)

图4 液控蝶阀关阀回路示意

如图4所示,当关阀指令发出后,J2继电器动作,变压器开始工作,将220 V 交流转化为24 V直流作用在泄油电磁阀DT 上,电磁阀得电动作,将液压油泄至油缸,液控蝶阀在重锤的作用下关闭。

2.4 信号扩展回路(见图5)

如图5 所示,当开到位行程开关XK4 触发后,通过J1继电器扩展节点用于硬回路控制,通过K 中间继电器扩展节点送DCS系统;当关到位行程开关XK5触发后,通过G 中间继电器扩展节点送DCS系统。

图5 液控蝶阀信号扩展回路示意

3 存在的问题

3.1 故障率高

循环水泵液控蝶阀现场控制回路共有中间继电器4个,行程开关5个,延时继电器1个,油泵接触器1个,变压器1个和泄油电磁阀线圈控制接触器等,与DCS系统连接信号有开关指令和开关状态,这些设备通过硬接线用节点的不同形式构成现场控制回路,从而实现液控蝶阀的4种硬线回路。现场控制接线箱所处环境恶劣,震动、湿度等因素严重影响硬件使用寿命,所以当其中某一个设备发生故障时,现场控制回路无法正常使用,而且硬接线回路通过大量端子连接,端子易发生接触不良、短路等问题,当故障发生时液控蝶阀无法正常开启或关闭,严重时甚至会发生蝶阀自开或自关,导致机组真空度的变化,触发真空ETS保护动作,造成机组停运。

3.2 缺陷消除周期长

当循环水泵液控蝶阀发生缺陷时,因为硬接线回路较为复杂且设备较多,检修人员需要逐一排查故障点,不能快速锁定故障点,而且硬接线回路连锁功能无法有效切除,对检修人员技术水平要求较高,稍有失误容易造成缺陷扩大化。液控蝶阀缺陷无法快速消除,势必造成循环水泵无法正常投运,造成负荷受限等事故。

3.3 主控监视参数少

运行人员从主控室只能监控液控蝶阀的开关状态,对于油泵的状态和油压情况无法监视,液控蝶阀的开阀回路、补油回路、关阀回路对油泵状态和油压数值要求较高,如果不能实时监测这些参数,那么只能当开关状态发生变化时运行人员才会发现阀门故障,无法提前进行事故预判。

3.4 无历史追忆和报警功能

循环水泵液控蝶阀现场通过硬接线回路实现动作过程,与DCS系统接口信号只有开关指令和蝶阀开关状态信号,蝶阀开关状态信号并非直接来自就地行程开关,而是经过中间继电器扩展后,油泵状态、预开位行程开关状态、液压油压力低检测开关状态等信号并未进入DCS系统,而是直接接入就地硬接线控制回路,当故障发生时不能有效通过DCS系统进行历史追忆来分析判断故障点,尤其是出现跳变或其他偶发事故时,检修人员无法提供有说服力的分析材料。同时就地交流220 V 和经过变压后的直流24 V 电源缺少监视和报警功能,无法提前监测电源的健康状况,当变压器故障无法提供直流24 V时,会导致泄油电磁阀无法得电泄油,阀门无法关闭,影响机组真空。

4 优化方案

4.1 线路优化

a.拆除所有中间继电器和延时继电器,只保留变压器设备、油泵接触器和泄油接触器,液控蝶阀开指令直接控制油泵接触器,关指令直接控制泄油接触器[1]。

b.将预开位、油压低检测、油压高检测、开到位、关到位共计5个行程开关的常开点信号接入DCS系统,去掉不必要的中间环节,在DCS系统中直接用于逻辑组态。

c.增加220 V 交流电源和变压器后24 V 直流电源故障报警信号,接入DCS 系统,对液控蝶阀电源系统进行实时监控。

d.液压油站增加油压变送器模拟量测量,对液压油压进行实时监视。

e.从油泵接触器辅助触点引出一路作为油泵运行状态,送至DCS系统,对油泵状态进行实时监测。

4.2 DCS逻辑组态

a.对原硬接线控制回路进行整理分析,针对开阀回路、补油回路、关阀回路、信号扩展回路在DCS系统中进行逻辑组态,同时从设计工艺方面考虑对逻辑进行优化,最终通过Ovation系统软件逻辑块实现原硬接线控制功能,并对循环水泵液控蝶阀重要变量增加历史追忆,当故障发生后,便于故障判断和事故分析[2]。

b.对循环水泵液控蝶阀重要信号增加声光报警功能,比如油泵状态、电源监视等信号,当设备发生故障时,通过声光报警的方式有效提醒运行人员,便于及早发现问题,将故障消除在萌芽状态。

5 结束语

循环水泵液控蝶阀控制回路优化后,设备故障率降低,DCS系统强大的历史追忆和报警功能为运行人员实时监控设备运转情况提供便利,同时DCS控制逻辑可读性强,大大降低检修人员技术门槛,能够更好的进行维护工作,进而保证设备正常运行。KD741X-0.6 V 型液控蝶阀控制回路由硬接线方式纳入DCS 系统控制,证明是可行的,具有推广意义。