汽輪機(jī)供熱蝶閥控制方式安全性提升

趙宗鵬 張國(guó)政 李艷 陳光輝 胡瑋 酒鋼宏晟電熱公司發(fā)電二分廠(chǎng)

一、2×350MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)

（一）供熱蝶閥控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

酒鋼宏晟電熱公司發(fā)電二分廠(chǎng)2×350 MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥通過(guò)就地西門(mén)子PLC進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)，供熱蝶閥自動(dòng)調(diào)節(jié)PID 參數(shù)通過(guò)外置筆記本電腦進(jìn)行在線(xiàn)調(diào)試、設(shè)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(guò)RS485 數(shù)據(jù)線(xiàn)與蝶閥PLC 通訊，遠(yuǎn)程DCS 控制系統(tǒng)直接通過(guò)輸入、輸出信號(hào)線(xiàn)與PLC 進(jìn)行通訊。因此，不僅可以就地、同時(shí)也可遠(yuǎn)程對(duì)供熱蝶閥進(jìn)行監(jiān)視、操作。

（二）供熱蝶閥控制方式信號(hào)控制原理

酒鋼宏晟電熱公司發(fā)電二分廠(chǎng)2×350 MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥采用液壓關(guān)，彈簧快開(kāi)型式（開(kāi)啟時(shí)間＜10S，關(guān)閉時(shí)間＜0.5S），供熱蝶閥的安全油與主汽閥、主汽調(diào)節(jié)閥及中壓聯(lián)合汽閥的安全油相連。供熱蝶閥油系統(tǒng)的比例調(diào)節(jié)閥接收DCS 輸出的4-20mA信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱蝶閥開(kāi)度控制、調(diào)節(jié)。供熱蝶閥位置反饋裝置定位器與供熱蝶閥閥體反饋桿聯(lián)接，閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)帶動(dòng)反饋桿轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)調(diào)閥反饋裝置定位器轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出4-20mA 電流信號(hào)，顯示為閥門(mén)位置開(kāi)度。

（三）供熱蝶閥控制特點(diǎn)

酒鋼宏晟電熱公司發(fā)電二分廠(chǎng)2×350 MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥不僅可以通過(guò)遠(yuǎn)程DCS 操作員站CRT 畫(huà)面對(duì)蝶閥進(jìn)行監(jiān)視、操作，同時(shí)可直接通過(guò)就地控制操作面板對(duì)蝶閥進(jìn)行操作、設(shè)定、試驗(yàn)。

供熱蝶閥控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

（1）就地可直接對(duì)閥門(mén)進(jìn)行操作、參數(shù)設(shè)置，蝶閥調(diào)試，閥門(mén)故障處理過(guò)程中可直觀對(duì)閥門(mén)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控、控制；

（2）當(dāng)供熱蝶閥發(fā)生波動(dòng)、失控時(shí)，就地對(duì)供熱蝶閥故障處理過(guò)程中，通過(guò)供熱蝶閥控制油壓力、閥門(mén)機(jī)械開(kāi)度狀態(tài)及比例放大板信號(hào)，直接確定系統(tǒng)故障設(shè)備，便于及時(shí)更換。

供熱蝶閥控制系統(tǒng)安全隱患：

（1）供熱蝶閥就地操作面板故障時(shí)，無(wú)法就地對(duì)閥門(mén)進(jìn)行調(diào)節(jié)、監(jiān)視；

（2）供熱蝶閥就地西門(mén)子PLC 通訊故障時(shí)，無(wú)法對(duì)供熱蝶閥自動(dòng)調(diào)節(jié)線(xiàn)性進(jìn)行修正、調(diào)節(jié)；

（3）供熱蝶閥就地監(jiān)控、調(diào)節(jié)、反饋設(shè)備控制環(huán)節(jié)較多，當(dāng)就地PLC、比例放大板、比例調(diào)節(jié)閥、閥位反饋裝置任一設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，供熱蝶閥將失控，造成機(jī)組負(fù)荷、熱網(wǎng)負(fù)荷波動(dòng)；

（4）供熱蝶閥位置反饋裝置運(yùn)行環(huán)境溫度高、振動(dòng)大，運(yùn)行狀態(tài)不穩(wěn)定，頻繁造成供熱蝶閥失控。

二、2×350MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥出現(xiàn)的隱患

酒鋼宏晟電熱公司發(fā)電二分廠(chǎng)兩臺(tái)2×350MW 新#6 機(jī)組2013 年投產(chǎn)至今，機(jī)組供熱期間由于供熱蝶閥就地設(shè)備故障，多次引起機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)、供熱負(fù)荷波動(dòng)，嚴(yán)重影響機(jī)組及供熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，主要由于以下設(shè)備故障引起：

（1）供熱蝶閥反饋裝置反饋電位器故障，導(dǎo)致供熱蝶閥反饋波動(dòng)、偏差大，供熱蝶閥就地PLC 系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)閥門(mén)偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，引起PLC 輸出指令信號(hào)波動(dòng)，從而引起比例調(diào)節(jié)閥輸入信號(hào)波動(dòng)，造成供熱蝶閥控制油壓力波動(dòng)，頻繁對(duì)供熱蝶閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終導(dǎo)致機(jī)組、供熱負(fù)荷波動(dòng)。

（2）供熱蝶閥比例調(diào)節(jié)閥故障，造成供熱蝶閥控制油壓力無(wú)法正常調(diào)節(jié)，閥門(mén)開(kāi)度無(wú)法有效控制，無(wú)法對(duì)供熱負(fù)荷按計(jì)劃進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（3）供熱蝶閥就地控制面板故障，機(jī)組供熱期間若發(fā)生遠(yuǎn)程監(jiān)控離線(xiàn)時(shí)，供熱蝶閥將發(fā)生失控現(xiàn)象，影響機(jī)組及機(jī)組供熱安全穩(wěn)定運(yùn)行。

三、2×350MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥控制方式安全性提升目標(biāo)

（一）2×300MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥供熱控制方式的特點(diǎn)

針對(duì)酒鋼宏晟電熱公司發(fā)電二分廠(chǎng)2×350MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥控制控制系統(tǒng)頻繁發(fā)生設(shè)備故障，為機(jī)組供熱期間帶來(lái)安全隱患，有必要對(duì)供熱蝶閥控制方式安全性進(jìn)行提升改造，以確保機(jī)組供熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

成功經(jīng)驗(yàn)：酒鋼宏晟電熱公司發(fā)電二分廠(chǎng)2×300MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥原控制方式為就地、控制DCS 通過(guò)就地PLC 控制，由于就地控制設(shè)備中間環(huán)節(jié)、控制設(shè)備較多，頻繁發(fā)生設(shè)備故障，將供熱蝶閥控制方式優(yōu)化改造為DCS、伺服閥、線(xiàn)性位移變送器控制方式后，2×300MW 汽輪機(jī)組供熱期間未發(fā)生供熱系統(tǒng)設(shè)備事故，極大的提高了機(jī)組供熱安全穩(wěn)定性。

（二）供熱蝶閥就地設(shè)備改造

（1）移除供熱蝶閥就地控制柜及設(shè)備（西門(mén)子PLC、操作面板、比例放大板等），實(shí)現(xiàn)DCS 控制系統(tǒng)對(duì)供熱蝶閥進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)；

（2）將供熱蝶閥角行程機(jī)械反饋方式改造為直行程位置反饋方式，更型為性能調(diào)節(jié)穩(wěn)定的線(xiàn)性位移變送器對(duì)閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)、反饋；

（3）優(yōu)化供熱蝶閥控制油壓力控制比例調(diào)節(jié)閥（4-20mA 信號(hào)控制），為調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠的伺服閥實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱蝶閥控制油壓進(jìn)行控制（直流電壓信號(hào)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(hào)控制方式（直流4-20mA 信號(hào)）為閥位卡（Valve Positioner）控制方式（直流電壓信號(hào)），重新配置閥位卡（Valve Positioner）軟件參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)供熱蝶閥的 實(shí)時(shí)閉環(huán)PI 控制、調(diào)節(jié)。

（2）配置供熱蝶閥在線(xiàn)校驗(yàn)操作功能操作功能塊，保持供熱蝶閥校驗(yàn)方式與汽輪機(jī)供汽調(diào)閥校驗(yàn)方式一致，滿(mǎn)足供熱蝶閥全行程校驗(yàn)。

（3）編寫(xiě)DCS 控制系統(tǒng)邏輯調(diào)節(jié)控制邏輯，依據(jù)機(jī)組運(yùn)行工況設(shè)定供熱蝶閥投入、切除條件，完善供熱蝶閥保護(hù)條件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)供熱蝶閥切除。

四、2×350MW 汽輪機(jī)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(jiàn)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(jiàn)圖2）

圖2