汽輪機供熱蝶閥控制方式安全性提升

趙宗鵬 張國政 李艷 陳光輝 胡瑋 酒鋼宏晟電熱公司發電二分廠

一、2×350MW 汽輪機供熱蝶閥控制系統運行狀態

（一）供熱蝶閥控制系統結構

酒鋼宏晟電熱公司發電二分廠2×350 MW 汽輪機供熱蝶閥通過就地西門子PLC進行控制、調節，供熱蝶閥自動調節PID 參數通過外置筆記本電腦進行在線調試、設置。供熱蝶閥就地控制柜配置蝶閥操作面板，就地操作面板通過RS485 數據線與蝶閥PLC 通訊，遠程DCS 控制系統直接通過輸入、輸出信號線與PLC 進行通訊。因此，不僅可以就地、同時也可遠程對供熱蝶閥進行監視、操作。

（二）供熱蝶閥控制方式信號控制原理

酒鋼宏晟電熱公司發電二分廠2×350 MW 汽輪機供熱蝶閥采用液壓關，彈簧快開型式（開啟時間＜10S，關閉時間＜0.5S），供熱蝶閥的安全油與主汽閥、主汽調節閥及中壓聯合汽閥的安全油相連。供熱蝶閥油系統的比例調節閥接收DCS 輸出的4-20mA信號，實現對供熱蝶閥開度控制、調節。供熱蝶閥位置反饋裝置定位器與供熱蝶閥閥體反饋桿聯接，閥門開關時帶動反饋桿轉動，驅動調閥反饋裝置定位器轉動，輸出4-20mA 電流信號，顯示為閥門位置開度。

（三）供熱蝶閥控制特點

酒鋼宏晟電熱公司發電二分廠2×350 MW 汽輪機供熱蝶閥不僅可以通過遠程DCS 操作員站CRT 畫面對蝶閥進行監視、操作，同時可直接通過就地控制操作面板對蝶閥進行操作、設定、試驗。

供熱蝶閥控制系統優點：

（1）就地可直接對閥門進行操作、參數設置，蝶閥調試，閥門故障處理過程中可直觀對閥門狀態進行監控、控制；

（2）當供熱蝶閥發生波動、失控時，就地對供熱蝶閥故障處理過程中，通過供熱蝶閥控制油壓力、閥門機械開度狀態及比例放大板信號，直接確定系統故障設備，便于及時更換。

供熱蝶閥控制系統安全隱患：

（1）供熱蝶閥就地操作面板故障時，無法就地對閥門進行調節、監視；

（2）供熱蝶閥就地西門子PLC 通訊故障時，無法對供熱蝶閥自動調節線性進行修正、調節；

（3）供熱蝶閥就地監控、調節、反饋設備控制環節較多，當就地PLC、比例放大板、比例調節閥、閥位反饋裝置任一設備出現故障時，供熱蝶閥將失控，造成機組負荷、熱網負荷波動；

（4）供熱蝶閥位置反饋裝置運行環境溫度高、振動大，運行狀態不穩定，頻繁造成供熱蝶閥失控。

二、2×350MW 汽輪機供熱蝶閥出現的隱患

酒鋼宏晟電熱公司發電二分廠兩臺2×350MW 新#6 機組2013 年投產至今，機組供熱期間由于供熱蝶閥就地設備故障，多次引起機組負荷波動、供熱負荷波動，嚴重影響機組及供熱系統安全穩定運行，主要由于以下設備故障引起：

（1）供熱蝶閥反饋裝置反饋電位器故障，導致供熱蝶閥反饋波動、偏差大，供熱蝶閥就地PLC 系統自動對閥門偏差進行調節，引起PLC 輸出指令信號波動，從而引起比例調節閥輸入信號波動，造成供熱蝶閥控制油壓力波動，頻繁對供熱蝶閥進行調節，最終導致機組、供熱負荷波動。

（2）供熱蝶閥比例調節閥故障，造成供熱蝶閥控制油壓力無法正常調節，閥門開度無法有效控制，無法對供熱負荷按計劃進行調節。

（3）供熱蝶閥就地控制面板故障，機組供熱期間若發生遠程監控離線時，供熱蝶閥將發生失控現象，影響機組及機組供熱安全穩定運行。

三、2×350MW 汽輪機供熱蝶閥控制方式安全性提升目標

（一）2×300MW 汽輪機供熱蝶閥供熱控制方式的特點

針對酒鋼宏晟電熱公司發電二分廠2×350MW 汽輪機供熱蝶閥控制控制系統頻繁發生設備故障，為機組供熱期間帶來安全隱患，有必要對供熱蝶閥控制方式安全性進行提升改造，以確保機組供熱系統安全穩定運行。

成功經驗：酒鋼宏晟電熱公司發電二分廠2×300MW 汽輪機供熱蝶閥原控制方式為就地、控制DCS 通過就地PLC 控制，由于就地控制設備中間環節、控制設備較多，頻繁發生設備故障，將供熱蝶閥控制方式優化改造為DCS、伺服閥、線性位移變送器控制方式后，2×300MW 汽輪機組供熱期間未發生供熱系統設備事故，極大的提高了機組供熱安全穩定性。

（二）供熱蝶閥就地設備改造

（1）移除供熱蝶閥就地控制柜及設備（西門子PLC、操作面板、比例放大板等），實現DCS 控制系統對供熱蝶閥進行控制、調節；

（2）將供熱蝶閥角行程機械反饋方式改造為直行程位置反饋方式，更型為性能調節穩定的線性位移變送器對閥門開度進行調節、反饋；

（3）優化供熱蝶閥控制油壓力控制比例調節閥（4-20mA 信號控制），為調節穩定可靠的伺服閥實現對供熱蝶閥控制油壓進行控制（直流電壓信號控制）。

（三）供熱蝶閥控制方式改造后邏輯修改

（1）更型供熱蝶閥輸入、輸出信號控制方式（直流4-20mA 信號）為閥位卡（Valve Positioner）控制方式（直流電壓信號），重新配置閥位卡（Valve Positioner）軟件參數，實現對供熱蝶閥的 實時閉環PI 控制、調節。

（2）配置供熱蝶閥在線校驗操作功能操作功能塊，保持供熱蝶閥校驗方式與汽輪機供汽調閥校驗方式一致，滿足供熱蝶閥全行程校驗。

（3）編寫DCS 控制系統邏輯調節控制邏輯，依據機組運行工況設定供熱蝶閥投入、切除條件，完善供熱蝶閥保護條件，實現自動對供熱蝶閥切除。

四、2×350MW 汽輪機供熱蝶閥控制方式安全性提升原理圖

（一）供熱蝶閥控制方式安全性提升前控制原理圖（見圖1）

圖1

（二）供熱蝶閥控制方式安全性提升后控制原理圖（見圖2）

圖2