火電廠鍋爐過熱器PCV放空閥自動控制方式調整安全性研究

王凱 王偉 龔永杰 崔騰旭

摘 要 火電廠鍋爐裝置過熱器PCV放空閥一般采用壓力開關檢測、電磁閥控制的氣動泄壓裝置，目前DCS系統控制使得鍋爐過熱蒸汽壓力更加穩定，壓力開關長時間不動作導致開關觸點粘連、壓力開關定值漂移，造成PCV放空閥誤動作或者拒動，嚴重影響鍋爐蒸汽管道、設備的安全，容易造成事故，因此要采用更加安全、可靠的連鎖動作方式取代壓力開關機械式動作顯得尤為必要。本文就過熱器PCV放空閥自動控制方式調整的安全性進行研究。

關鍵詞 鍋爐;過熱器;PCV放空閥;連鎖

引言

隨著DCS控制系統的使用更加穩定、安全，無論是采用進口還是國產DCS系統，均可滿足國內火電廠、化工自備電廠的使用要求，鍋爐出口過熱蒸汽壓力控制更加穩定的同時，也導致鍋爐過熱器PCV放空閥長時間不動作，造成機械式壓力開關零漂、拒動，如何更加安全的保證鍋爐過熱蒸汽壓力穩定，自動控制動作方式的調整及優化就顯得尤為必要。

1PCV閥門控制現狀

某項目鍋爐裝置過熱器PCV放空閥是通過壓力開關檢測、電磁閥控制的氣動泄壓裝置，當鍋爐蒸汽壓力較高，達到閥門打開的設定壓力時閥門打開進行泄壓，當工況壓力降到閥門關閉壓力時閥門關閉。PVC閥門既可以通過手動開關進行控制，也可以通過壓力開關進行控制。

每臺鍋爐過熱器配置1臺PCV放空閥，采用2537型控制臺、3539型控制器，其中2537型控制臺安裝于SCR集控室操作臺上，用于工藝人員手/自動選擇及手動開關操作，系統UPS電源供電控制回路及操作臺供電;3539型控制器安置于現場，進行壓力開關及控制回路集成，現場機柜間UPS外配220V AC電源為現場電磁閥回路供電。

每個過熱器PCV放空閥，配置壓力開關1個，啟座值13MPa、回座值12.75MPa，當2537型控制臺選擇自動“AUTO”模式時，閥門開關動作由壓力開關硬回路連鎖控制。

2019年9月21日，5#鍋爐PCV放空閥在自動模式下，鍋爐壓力不足11.9MPa時閥門自動打開，因閥門前手閥未打開，未造成蒸汽放空，拆下壓力開關檢查發現壓力開關定值漂移，目前10臺鍋爐基本都處于手動操作模式。

鍋爐長時間運行且蒸汽壓力控制穩定的情況下，壓力開關動作頻次極低，導致壓力開關長時間不動作，機械部件容易卡澀、粘連導致蒸汽壓力超過危險設定值時無法第一時間打開或者拒動，造成鍋爐蒸汽壓力繼續升高，可能導致鍋爐蒸汽管道、汽包等設備超壓爆管，造成重大設備事故。

鑒于PCV閥門對于鍋爐安全運行重要的作用，為徹底解決PCV閥門誤動作問題，保證閥門隨蒸汽壓力自動連鎖開關，維持鍋爐蒸汽壓力安全、穩定，探討并研究如何取代壓力開關機、械式報警連鎖PCV閥門開關方式，將顯得尤為重要[1]。

2問題分析

（1）本項目實施基于現場使用壓力開關設定過熱蒸汽壓力高報警定值，分別設定閥門啟座壓力和回座壓力，并將兩個壓力報警接點信號引入現場硬回路控制中：達到PSL值時在3539控制臺顯示壓力高報警，指示燈亮;過熱蒸汽壓力高于啟座值PSH 13MPa時，電磁閥得電閥門打開;低于回座值12.75MPa時電磁閥失電閥門關閉，報警指示燈滅。

（2）在DCS系統中，過熱蒸汽壓力有2個遠傳Rosemount壓力變送器，精度±0.075%，利用DCS控制邏輯分別計算出PCV閥門啟座和回座壓力定值PSH＼PSL，取代現場壓力開關判定的兩組連鎖動作接點。

（3）將兩組接點信號接入現場控制回路中，用以實現遠程變送器連鎖動作PCV放空閥打開或關閉連鎖。

（4）遠程變送器精度更高，采用2臺變送器取值比單臺機械式壓力開關動作更為準確、可靠，有效避免因長時間不動作，壓力開關定值偏移及零漂等問題造成的閥門誤打開或者拒動現象，防止過熱器PCV放空閥失效[2]。

3解決方案

3.1 現場回路改造

現場回路改造主要工作為拆除壓力開關及輸出節點接線，查找備用信號電纜、修改控制回路接法。關閉壓力開關根部閥，斷開機柜間至PCV閥控制箱UPS外配供電空開及工藝操作臺至PCV閥控制箱供電空開;拆除壓力開關至控制箱端子接線。在現場PCV閥控制柜去機柜間線路中找出一組備用信號線：現場側T7端子、繼電器線圈火線間串入DCS指令、零線回路不變。

3.2 控制系統組態

系統部分隨現場回路改造后進行相應邏輯變更，主要為壓力測點選值及啟座值、回座值邏輯判定。

壓力測點選值P：選取“鍋爐出口過熱蒸汽壓力”，P1壓力＼P2壓力，做“二取平均”;

啟座值、回座值邏輯判定：

（1）P<12.75MPa時，輸出信號“0”;

（2）13>P>12.75MPa時，若P從12.75MPa以下觸發上升沿延時1s，記錄保持信號1，輸出信號“0”;若P從13MPa以上觸發下降沿延時1s，記錄保持信號1，輸出信號“1”。

（3）13MPa

查找DCS系統備用DO通道，即：“輸出信號”繼電器;

將現場查找到的備用信號線接在繼電器“常開”觸點。

4結束語

通過DCS遠程雙壓力變送器AI模擬量信號做邏輯判定，并將判定后的啟座、回座壓力連鎖指令發送給現場硬回路，實現有效替換壓力開關機械式定值動作方式，可有效避免機械開關因長時間不動作導致的接點觸點粘連、拒動，造成鍋爐過熱蒸汽超壓事故發生，且變送器精度更好、靈敏度更高，配合DCS系統穩定性更強，保留原有2537控制臺手動操作方式，實現手動、自動兩種方式的PCV放空動作，更加有效地保證了鍋爐的安全。

參考文獻

[1] 尚思沖.DCS應用中存在的問題及發展趨勢[J].自動化應用，2015， （12）：53，55.

[2] 張述飛.鍋爐燃氣壓力控制改造[J].化工自動化及儀表，2018， （1）：90-92.