超超臨界機組PCV閥控制系統優化策略

柯昭，郝翰，王鋼

(湖北西塞山發電有限公司，湖北 黃石 435000)

圖1 故障發生時各參數變化趨勢

1 鍋爐PCV閥故障現象及原因分析

湖北西塞山發電有限公司二期發電機組容量為2×680 MW，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司生產的HG-2098/26.15-YM3型П形布置、單爐膛、固態排渣、一次中間再熱超超臨界參數變壓運行直流鍋爐，主蒸汽額定壓力為26.15 MPa，額定溫度為605 ℃，額定流量為2 098 t/h。鍋爐A/B側四級過熱器聯箱出口各安裝一套壓力釋放閥(PCV閥)，PCV閥由電子控制壓力泄放閥(ERV)和手動球閥串接而成，成套設備包含就地控制箱，具備手動狀態下的就地控制箱開、關操作功能。

過熱器出口設置PCV閥的作用：(1)泄壓、保護過熱器；(2)防止超壓；(3)在鍋爐彈簧式安全閥開啟前開啟泄壓，減少彈簧安全閥的開啟次數，保證安全閥的安全。PCV閥誤開啟會造成機組主蒸汽壓力、負荷波動，影響機組安全穩定運行。

2018年1月，運行值班人員發現#3機組A側PCV閥自動開啟，調取分散控制系統(DCS)歷史數據，發現#3機組當時正常運行，負荷為682 MW，主蒸汽壓力為25.80 MPa，機組自動發電控制(AGC)投入，A/B側PCV閥在自動位。#3鍋爐A側PCV閥自動開啟12 s后關閉，此次動作造成機組負荷下降約4 MW，主蒸汽壓力下降約0.1 MPa，如圖1所示。A側PCV閥動作關閉后，未出現再次動作的現象，但關閉不嚴密，導致爐側對空連續小流量排氣。公司安排熱控專業迅速組織事故調查，通過排查，發現PCV閥控制系統存在以下問題。

(1)抗干擾性不強，PCV閥誤動時，附近有電焊作業，壓力變送測量回路信號受到干擾，導致壓力數值跳變失真。

(2)PCV閥開啟回路在AUTO模式下，為單回路控制，以單一條件作為判據，變送器及壓力檢測裝置故障極易造成PCV閥誤動。

(3)在AUTO模式下，DCS畫面操作按鈕具備操作權限，極易因誤操作而導致閥門誤動。

2 優化前的PCV閥控制系統

優化前控制原理圖如圖2所示，原始設計中PCV閥分為4種控制方式：(1)AUTO模式下的儀表控制方式；(2)AUTO模式下的DCS控制方式；(3)MANUAL模式下的緊急操作控制方式；(4)MAN-

UAL模式下的就地操作控制方式。

圖2 PCV閥控制系統優化前、后控制回路(虛線框內為優化后部分)

在集控室緊急操作平臺對A/B側PCV閥分別設置AUTO/MANUAL模式切換旋鈕，同時分別設置開、關按鈕，并安裝閥門開啟、關閉狀態指示燈。機組正常運行時，選擇在AUTO模式下運行，此時PCV閥在第(1)種方式下運行，過熱器出口壓力通過安裝在A/B側的過熱器壓力變送器傳遞到就地控制箱內，由壓力檢測裝置監視實時壓力，通過壓力檢測裝置設置定值(起座壓力≥27.82 MPa，回座壓力≤26.99 MPa)來控制ERV閥動作，從而達到快速泄壓的目的。

3 PCV閥控制系統優化策略

(1)首先通過控制回路改造，將DCS由AUTO改為 MANUAL模式下運行，通過DCS操作PCV閥時，必須將緊急操作臺上的AUTO/MANUAL旋鈕切至MANUAL模式，方可進行操作，避免人為誤操作導致閥門誤動。

(2)在AUTO模式的儀表控制方式下，增加一個壓力開關的表決判斷回路，避免變送器及壓力檢測裝置故障時閥門誤動作。設置壓力開關校驗值≥27.00 MPa，該壓力低于起座壓力，新增回路作為定向(非定量)表決回路。

(3)在壓力變送器測量回路中增加隔離柵，提高測量回路的抗干擾性能，如圖3所示[1-3]。

圖3 PCV閥控制原理

(4)利用停機機會，檢測PCV閥控制系統內的電纜絕緣，確保單端接地，消除共模干擾。

(5)對壓力變送器進行定值校驗，將壓力檢測裝置與標準信號源進行比對校驗，檢查壓力檢測裝置輸出繼電器與壓力動作定值的動作協調性，確保測量環節的準確性。

上述措施實施后，就地架設電焊機模擬干擾環境，PCV閥控制系統可實現可靠穩定運行。優化后，PCV閥分4種控制方式：(1)AUTO模式下的儀表控制方式；(2)MANUAL模式下的DCS控制方式；(3)MANUAL模式下的緊急操作控制方式；(4)MANUAL模式下的就地操作控制方式。

4 結束語

當控制系統出現干擾時，首先要甄別信號干擾的類型(電磁干擾、射頻干擾、靜電感應干擾、漏電電流感應干擾、其他干擾)及作用環節，并針對干擾源的特點提出改進方案，如此次優化是通過引入信號隔離柵來解決模擬量控制回路信號在傳輸過程中的干擾問題，通過增加表決判斷回路來提高開關量控制回路的可靠性，通過局部回路的改造來杜絕人為誤操作，通過檢查信號傳輸電纜絕緣、接地條件解決共模干擾問題，同時結合木桶原理來分析控制系統各個環節，從而提高整個控制系統的可靠性。