循環(huán)水泵出口液控蝶閥控制系統(tǒng)優(yōu)化
循環(huán)水系統(tǒng)將冷卻水送至高低壓凝汽器去冷卻汽輪機(jī)低壓缸排汽,以維持高低壓凝汽器的真空,使汽水循環(huán)得以繼續(xù)。循環(huán)水泵出口液控蝶閥與循環(huán)水泵存在著密切的聯(lián)系,因此循環(huán)水泵出口液控蝶閥的安全性對循環(huán)水系統(tǒng)尤為重要。介紹了重錘式液控蝶閥的一般控制方式,分析了循環(huán)水泵出口液控蝶閥PLC控制邏輯存在的不足,提出將循環(huán)水泵出口液控蝶閥控制引入DCS系統(tǒng)的改造方法。設(shè)計(jì)了就地控制循環(huán)水泵出口液控蝶閥的電氣回路,就地控制電源改為220VAC,解決了信號(hào)遠(yuǎn)距離傳送的問題,并提高了電源控制系統(tǒng)的可靠性。
前言
潮州發(fā)電廠1、2號(hào)機(jī)組為600MW火力發(fā)電機(jī)組,配1、2、3、4號(hào)4臺(tái)循環(huán)水泵,1號(hào)機(jī)組用1、2號(hào)2臺(tái)循泵,2號(hào)機(jī)組用3、4號(hào)2臺(tái)循泵,每臺(tái)機(jī)組的兩臺(tái)循泵互為聯(lián)鎖備用,2臺(tái)機(jī)組循泵出口母管通過聯(lián)絡(luò)門可以互為備用。循泵出口蝶閥為長沙閥門廠生產(chǎn)的重錘式液控止回閥,控制裝置為PLC控制。在實(shí)際應(yīng)用中真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.mp99x.cn/)發(fā)現(xiàn)液控蝶閥控制存在不足,為提高循環(huán)水控制的可靠性,將液控蝶閥的控制引入到DCS系統(tǒng),并在DCS邏輯中對原有控制思想進(jìn)行優(yōu)化。
1、改造前的液控蝶閥控制方式和存在的問題
1.1、改造前的控制方式
該廠循環(huán)水泵與出口液控蝶閥之間的聯(lián)鎖邏輯做在DCS中,液控蝶閥自身的控制邏輯都通過PLC控制,就地開、關(guān)液控蝶閥指令也送至PLC。開啟液控蝶閥和運(yùn)行過程中補(bǔ)壓通過啟動(dòng)油泵實(shí)現(xiàn);關(guān)閉液控蝶閥時(shí)由電磁鐵帶電打開泄油通道,利用重錘自身重力關(guān)閉蝶閥。液控蝶閥油路圖和控制原理圖如圖1、2所示。
圖1 油路圖
圖2 液控蝶閥控制原理圖
1.2、液控蝶閥控制系統(tǒng)存在的問題
液控蝶閥與循環(huán)水泵存在著密切的聯(lián)系。從保護(hù)循環(huán)水泵和系統(tǒng)可靠性方面分析,該廠液控蝶閥控制存在如下問題:
(1)液控蝶閥掉錘判斷條件單一,只用關(guān)向15°(即蝶閥已經(jīng)關(guān)閉了75°)信號(hào)作為條件。若循環(huán)水泵在運(yùn)行,關(guān)向15°信號(hào)誤發(fā),將導(dǎo)致循環(huán)水泵跳閘,真空下降,嚴(yán)重影響機(jī)組安全運(yùn)行;
(2)油壓低聯(lián)啟油泵補(bǔ)油條件不合理。從圖2的PLC原理圖中可知,補(bǔ)油邏輯可簡化如圖3所示,在關(guān)蝶閥時(shí),關(guān)指令存在,液壓油泵不會(huì)聯(lián)啟。但是當(dāng)?shù)y關(guān)到位后,關(guān)閥指令消失,若此時(shí)全開限位未脫開,油壓低信號(hào)就會(huì)將油泵聯(lián)啟,把蝶閥開啟,導(dǎo)致母管中循環(huán)水倒流,容易損壞循環(huán)水泵且嚴(yán)重影響機(jī)組安全;
圖3 油壓低聯(lián)鎖啟油泵條件
(3)控制電源取自電源轉(zhuǎn)換模塊,且無冗余配置,一旦電源轉(zhuǎn)換模塊發(fā)生故障,液控蝶閥將失去控制電源,導(dǎo)致液控蝶閥在循環(huán)水泵事故跳閘時(shí)不能聯(lián)鎖關(guān)閉,同時(shí)也導(dǎo)致液控蝶閥在液壓油壓力不足時(shí)不能及時(shí)補(bǔ)油;
(4)就地控制也是通過PLC實(shí)現(xiàn),沒有實(shí)現(xiàn)真正意義上的就地控制,如果PLC裝置故障,液控蝶閥只能通過圖1中的手搖泵和并聯(lián)手動(dòng)門開啟和關(guān)閉蝶閥;
(5)液控蝶閥采用PLC控制,液控蝶閥的PLC接收DCS或就地控制柜的開閥和關(guān)閥指令,其開閥、關(guān)閥、油壓低聯(lián)啟油泵、油壓高聯(lián)停油泵邏輯均在PLC中實(shí)現(xiàn)。無法在線監(jiān)視和強(qiáng)制邏輯,且不便于事故分析;
(6)就地液控蝶閥無液壓油壓力變送器,DCS無法監(jiān)視油壓,不利于運(yùn)行人員提前判斷液控蝶閥是否工作正常。
2、改造方案內(nèi)容和實(shí)施
2.1、邏輯優(yōu)化
(1)掉錘判斷條件優(yōu)化。若液控蝶閥掉錘,會(huì)引起循環(huán)水泵出口壓力(測點(diǎn)在循環(huán)水泵與蝶閥之間)急劇上升。故可將循環(huán)水泵出口壓力的高限值(暫取0.15MPa)作為一個(gè)掉錘判斷條件。更改后邏輯如下圖4所示。
圖4 優(yōu)化后掉錘判斷條件
(2)油壓低聯(lián)鎖啟油泵條件優(yōu)化。油壓低聯(lián)鎖啟油泵條件中加入開閥指令,開閥指令發(fā)出后由RS觸發(fā)器保持住,不妨礙油泵的正常聯(lián)鎖啟。關(guān)閥時(shí),關(guān)閥指令將開指令復(fù)位,無論全開反饋是否存在都不會(huì)聯(lián)啟油泵。更改后邏輯如圖5所示。
圖5 油壓低聯(lián)鎖啟油泵條件
2.2、液控蝶閥控制進(jìn)入DCS
該廠采用的DCS為日立的H5000M系統(tǒng),H5000M系統(tǒng)采用雙冗余配置的控制器、二重化環(huán)狀冗余網(wǎng)絡(luò)和全冗余的電源系統(tǒng),具有較高的可靠性。液控蝶閥控制思想改為DCS邏輯后更直觀,且可以在線監(jiān)視邏輯和修改相關(guān)參數(shù)。在液控蝶閥控制中,主要涉及:
(1)循環(huán)水泵與液控蝶閥的聯(lián)鎖。啟循環(huán)水泵時(shí),若單臺(tái)機(jī)組兩臺(tái)循環(huán)水泵均未運(yùn)行時(shí),蝶閥開15°后才聯(lián)鎖啟動(dòng)循環(huán)水泵;若單臺(tái)機(jī)組任一循環(huán)水泵已運(yùn)行,蝶閥與循環(huán)水泵同步啟動(dòng)。停循環(huán)水泵時(shí),蝶閥關(guān)閉75°后聯(lián)鎖停止循環(huán)水泵。如此設(shè)計(jì)可有效防止循環(huán)水倒流和循環(huán)水泵倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生;
(2)將原來送至PLC的油壓高、油壓低、油溫高、循環(huán)水泵急停、控制電源消失等信號(hào)送至DCS系統(tǒng);
(3)增加液控蝶閥液壓油壓力變送器,將油壓模擬量信號(hào)上傳DCS系統(tǒng)并在DCS畫面上做壓力顯示點(diǎn);
(4)液控蝶閥液壓油泵以及泄油電磁閥的控制,DCS邏輯如圖6。DCS邏輯包含了原PLC邏輯的控制思想并進(jìn)行了優(yōu)化,增加了油壓模擬量高于14MPa停油泵的保護(hù)。
圖6 液壓油泵和泄油電磁閥控制
2.3、就地電氣控制回路設(shè)計(jì)
改造前,蝶閥控制電源取自電源模塊(220VAC/24VDC),電源模塊損壞,液控蝶閥就失去控制。取消PLC后,就地控制電源改為220VAC直接控制,消除了危險(xiǎn)集中在電源模塊上的問題,提高了控制系統(tǒng)的可靠性。因無可匹配的由220VAC供電的泄油電磁閥型號(hào),且24VDC供電的電磁閥使用壽命較長,故保留原有的電源模塊和泄油電磁閥,電源模塊只為泄油電磁閥供電,電氣原理圖設(shè)計(jì)如圖7。
圖7 液控蝶閥就地控制電氣原理圖
3、結(jié)論
2011年1、2號(hào)機(jī)組小修期間,對液控蝶閥控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,4臺(tái)液控蝶閥的控制進(jìn)入DCS系統(tǒng),液控蝶閥控制系統(tǒng)試運(yùn)成功。經(jīng)過邏輯優(yōu)化后,消除了液控蝶閥運(yùn)行不可靠而造成設(shè)備損壞和危及機(jī)組安全運(yùn)行的隱患。