汽輪機(jī)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(fā)電二分廠

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2×350 MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥通過就地西門子PLC進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)，供熱蝶閥自動調(diào)節(jié)PID 參數(shù)通過外置筆記本電腦進(jìn)行在線調(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RS485 數(shù)據(jù)線與蝶閥PLC 通訊，遠(yuǎn)程DCS 控制系統(tǒng)直接通過輸入、輸出信號線與PLC 進(jìn)行通訊。因此，不僅可以就地、同時也可遠(yuǎn)程對供熱蝶閥進(jìn)行監(jiān)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(fā)電二分廠2×350 MW 汽輪機(jī)供熱蝶閥采用液壓關(guān)，彈簧快開型式（開啟時間＜10S，關(guān)閉時間＜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，實(shí)現(xiàn)對供熱蝶閥開度控制、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，閥門開關(guān)時帶動反饋桿轉(zhuǎn)動，驅(qū)動調(diào)閥反饋裝置定位器轉(zhuǎn)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(diǎn)

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

供熱蝶閥控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

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

（2）當(dāng)供熱蝶閥發(fā)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(jī)械開度狀態(tài)及比例放大板信號，直接確定系統(tǒng)故障設(shè)備，便于及時更換。

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，無法就地對閥門進(jìn)行調(diào)節(jié)、監(jiān)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(diào)節(jié)線性進(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，供熱蝶閥將失控，造成機(jī)組負(fù)荷、熱網(wǎng)負(fù)荷波動；

（4）供熱蝶閥位置反饋裝置運(yùn)行環(huán)境溫度高、振動大，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)電二分廠兩臺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、供熱負(fù)荷波動，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、偏差大，供熱蝶閥就地PLC 系統(tǒng)自動對閥門偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，引起PLC 輸出指令信號波動，從而引起比例調(diào)節(jié)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(jìn)行調(diào)節(jié)，最終導(dǎo)致機(jī)組、供熱負(fù)荷波動。

（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法正常調(diào)節(jié)，閥門開度無法有效控制，無法對供熱負(fù)荷按計劃進(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)控離線時，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)

針對酒鋼宏晟電熱公司發(fā)電二分廠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)組供熱期間帶來安全隱患，有必要對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2×300MW 汽輪機(jī)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(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（西門子PLC、操作面板、比例放大板等），實(shí)現(xiàn)DCS 控制系統(tǒng)對供熱蝶閥進(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)定的線性位移變送器對閥門開度進(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 信號控制），為調(diào)節(jié)穩(wěn)定可靠的伺服閥實(shí)現(xiàn)對供熱蝶閥控制油壓進(jìn)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(shù)，實(shí)現(xiàn)對供熱蝶閥的 實(shí)時閉環(huán)PI 控制、調(diào)節(jié)。

（2）配置供熱蝶閥在線校驗(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，滿足供熱蝶閥全行程校驗(yàn)。

（3）編寫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)自動對供熱蝶閥切除。

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