真空泵系統(tǒng)調(diào)試問題及解決方法

陳樂

(廣東省電力第一工程局,廣東廣州 510735)

0 引言

由于真空泵應(yīng)用技術(shù)的飛躍發(fā)展,水環(huán)式真空泵以其結(jié)構(gòu)簡單、工作效率高、經(jīng)濟(jì)節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)逐漸取代舊式射水抽氣器等抽真空設(shè)備而被越來越多電廠所采用。在真空設(shè)備啟動調(diào)試過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)一些意想不到的問題,影響真空泵的正常運(yùn)行,給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行留下了隱患。為此,有必要對實(shí)際問題進(jìn)行分析并提出相應(yīng)解決方法,以保證真空泵系統(tǒng)發(fā)揮其正常功能。

1 系統(tǒng)簡介

1.1 設(shè)備概況

廣州石化熱電站資源綜合利用改造工程為2×100MW汽輪發(fā)電機(jī)組,鍋爐為美國FWEC公司生產(chǎn)的420t/h循環(huán)流化床鍋爐,主蒸汽流量465t/h,主蒸汽壓力9.8MPa,主蒸汽溫度540℃。汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的CC100MW電調(diào)雙抽泠凝汽輪發(fā)電機(jī)組,一級抽汽流量150t/h、壓力4.02MPa、溫度427.6℃,二級抽汽流量50t/h、壓力1.1MPa、溫度269.3℃,排汽壓力7kPa。每臺機(jī)組配備2臺NASHAT-1006E水環(huán)式真空泵,正常情況下,1臺運(yùn)行,1臺備用。

1.2 真空泵工作過程

汽輪發(fā)電機(jī)組凝汽器通過管道從圖1中169與真空泵系統(tǒng)連通,凝汽器中的氣體經(jīng)過氣動蝶閥161和止回閥163被抽吸進(jìn)真空泵,吸入氣體在水環(huán)真空泵內(nèi)經(jīng)過一級、二級壓縮和升高壓力后,通過排氣管道170排至氣水分離器080。在分離器內(nèi),空氣與水分離,空氣被壓縮至大氣壓力,通過法蘭口N2.2排出系統(tǒng)。分離器分離出來的水從下部管道引出至板式熱交換器130,冷卻后又回到真空泵循環(huán)使用。在真空泵系統(tǒng)中入口氣動蝶閥前壓力開關(guān)470用于控制啟動備用泵,閥后壓力開關(guān)471用于控制打開入口閥161。氣水分離器安裝有磁翻板液位計(jì)230用于現(xiàn)場指示,浮球液位開關(guān)231用于控制補(bǔ)水電磁閥開關(guān)以保持分離器內(nèi)液位穩(wěn)定。

1.3 控制方式

真空泵設(shè)有就地和遠(yuǎn)方控制。現(xiàn)場2臺真空泵各配有1個(gè)就地控制箱,箱內(nèi)安裝1個(gè)SIEMENS LOGO微型PLC控制器和輸入、輸出繼電器。通過控制箱上操作按鈕可在現(xiàn)場控制真空泵的啟動和停止,當(dāng)控制箱上的切換開關(guān)置于遠(yuǎn)方控制時(shí),在集控室DCS操作畫面上可控制單臺泵的啟、?；?臺泵的聯(lián)鎖啟、停。真空泵電機(jī)的啟、?？刂坪头稚⒖刂葡到y(tǒng)(DCS)對真空泵的遠(yuǎn)方控制信號都通過電纜硬接線接入真空泵就地控制箱,控制箱內(nèi)可編程控制器(PLC)控制器的I/O模塊采集真空泵系統(tǒng)各輸入輸出信號,通過PLC內(nèi)部邏輯程序控制真空泵的啟、停。

2 調(diào)試中遇到的問題及解決方法

2.1 真空泵入口閥開關(guān)不正常問題

真空泵第1次啟動時(shí),入口氣動蝶閥在真空泵啟動運(yùn)行后來回開啟和關(guān)閉,系統(tǒng)真空難以達(dá)到設(shè)計(jì)值。

圖1 真空泵系統(tǒng)圖

針對此種情況,采用排除法進(jìn)行檢查。首先,排除入口氣動閥是否存在故障,把入口閥與系統(tǒng)隔離,單獨(dú)施加開關(guān)指令信號,看其能否開啟和關(guān)閉。經(jīng)過檢查,入口閥在接收到開關(guān)指令信號后均能正常開啟和關(guān)閉。然后,對入口氣動閥控制邏輯進(jìn)行檢查,分析是否存在不合理的邏輯設(shè)計(jì)。用PC機(jī)與LOGOPLC通訊將內(nèi)部程序上傳查看控制邏輯,如圖2所示,當(dāng)真空泵運(yùn)行且閥后壓力≤-88kPa時(shí),打開系統(tǒng)入口閥,當(dāng)真空泵停止或者閥后的壓力＞-88kPa時(shí),關(guān)閉入口閥。從原邏輯看,似乎沒有問題,但在現(xiàn)場可觀察到真空泵入口吸氣管道上入口閥后壓力開關(guān)471旁邊安裝的真空壓力表指針隨著入口閥的開啟和關(guān)閉來回?cái)[動。也就是說,實(shí)際設(shè)備在投入運(yùn)行過程中,閥后壓力經(jīng)常在-88kPa附近上下波動。據(jù)此現(xiàn)象結(jié)合運(yùn)行工況分析可知:真空泵啟動后將泵內(nèi)部空氣排出系統(tǒng)產(chǎn)生高真空,入口閥后壓力開關(guān)471檢測到閥后壓力≤-88kPa時(shí)發(fā)出動作信號打開入口閥。真空泵系統(tǒng)與凝汽器連通,但由于汽輪機(jī)真空系統(tǒng)容積較大或不夠嚴(yán)密,系統(tǒng)真空無法立即建立,未能形成高真空。壓力開關(guān)471檢測到閥后壓力＞-88kPa,依據(jù)原設(shè)計(jì)邏輯,使得入口閥立即關(guān)閉。真空泵持續(xù)運(yùn)行,入口閥關(guān)閉之后,真空泵內(nèi)立刻產(chǎn)生高真空,再次打開入口閥,如此周而復(fù)始,入口閥受到汽輪機(jī)系統(tǒng)真空的影響來回開啟和關(guān)閉。

圖2 原真空泵入口閥邏輯

為了使真空泵系統(tǒng)在汽輪機(jī)系統(tǒng)真空低的情況下正常工作,對真空泵入口碟閥控制邏輯進(jìn)行必要修改(如圖3所示),刪除入口閥后壓力≤-88kPa取反關(guān)閥邏輯,入口閥在真空泵運(yùn)行后且建立一定真空度后才打開,這樣有利于真空泵水環(huán)的形成,在真空泵停止運(yùn)行后關(guān)閉。利用RS觸發(fā)器置位保持復(fù)位優(yōu)先的功能,使閥門在開到位或關(guān)到位后即將控制指令復(fù)位。另外,考慮到入口閥安裝的是氣動蝶閥,原有的指令復(fù)位后,氣動蝶閥的閥門狀態(tài)不會再改變。通過邏輯修改,該問題徹底解決。

圖3 修改后真空泵入口閥邏輯

2.2 事故跳閘按鈕復(fù)位后真空泵自啟動問題

在試運(yùn)行期間,由于真空泵振動大,運(yùn)行人員就地緊急按下事故跳閘按鈕,待故障消除后復(fù)位事故跳閘按鈕,真空泵在無任何操作指令的情況下自啟動。

對真空泵啟、?？刂七壿嬤M(jìn)行檢查(如圖4實(shí)線部分所示),當(dāng)入口閥關(guān)閉和分離器液位正常且啟動真空泵3個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí),或門A輸出“1”,RS觸發(fā)器C置位為“1”,發(fā)出真空泵啟動指令。當(dāng)分離器液位低或停止真空泵條件存在時(shí),或門B輸出“1”,將RS觸發(fā)器C復(fù)位為“0”,同時(shí)RS觸發(fā)器D置位“1”,發(fā)出真空泵停止指令。由于邏輯里雙RS觸發(fā)器構(gòu)成置位保持、相互切換的作用,啟動指令置位后一直保持,當(dāng)按下事故跳閘按鈕,事故跳閘按鈕通過硬接線并聯(lián)接入真空泵跳閘電氣控制回路,跳閘優(yōu)先作用,跳閘回路閉合,合閘回路斷開,真空泵立即停止運(yùn)行。故障消除復(fù)位事故跳閘按鈕,真空泵電氣控制回路恢復(fù)初始狀態(tài),啟動指令的存在又重新啟動真空泵。

找出問題的原因后,提出2種改進(jìn)方法:一種是將事故跳閘按鈕停止信號就地接入LOGOPLC的DI點(diǎn)作為真空泵跳閘的一個(gè)條件,通過PLC發(fā)出停機(jī)控制指令使真空泵停止運(yùn)行;另一種是保留事故跳閘按鈕硬接線回路,修改真空泵啟、停邏輯,在真空泵啟動運(yùn)行之后將啟動指令復(fù)位,通過原有控制回路使其停機(jī)。為了在PLC出現(xiàn)故障的情況下也能緊急停機(jī),決定采用第2種方法修改真空泵啟、?？刂七壿?增加真空泵的運(yùn)行和停止信號(如圖4中虛線所示),利用真空泵啟動和停止之后的狀態(tài)返回信號來復(fù)位啟動和停止指令。真空泵的電氣控制回路一般都帶有自保持控制功能,在復(fù)位啟、停指令后仍能保持原來的工作狀態(tài),而不影響真空泵的運(yùn)行。通過邏輯修改后,再次進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),上述問題未再出現(xiàn)且真空泵啟、停正常,符合設(shè)計(jì)要求。

圖4 真空泵啟停邏輯

2.3 補(bǔ)水電磁閥不能正常打開問題

真空泵氣水分離器補(bǔ)水電磁閥不能正常打開,需要人工手動打開旁路閥給分離器補(bǔ)水。經(jīng)過現(xiàn)場檢查,發(fā)現(xiàn)分離器內(nèi)安裝的浮球液位開關(guān)積滿泥垢,造成磁感應(yīng)開關(guān)不能正常動作,致使分離器處于低液位時(shí)PLC沒有接收到低液位信號,發(fā)出打開補(bǔ)水電磁閥的控制指令,使電磁閥自動開啟。事后,對液位開關(guān)清除泥垢,補(bǔ)水電磁閥恢復(fù)正常工作。由于浮球液位開關(guān)安裝分離器內(nèi)容易受水質(zhì)的影響,可考慮在磁性翻板液位計(jì)外側(cè)低液位和高液位處各安裝一個(gè)磁感應(yīng)液位開關(guān)替代浮球液位開關(guān),從而更加簡單、安全、可靠。

3 結(jié)論和建議

經(jīng)過對上述問題的解決和處理,確保了機(jī)組真空系統(tǒng)的正常投運(yùn),使機(jī)組順利地通過了72h試運(yùn)行并移交生產(chǎn)。然而,在真空泵的啟動調(diào)試過程中,發(fā)現(xiàn)就地控制PLC內(nèi)部邏輯較為簡單、不夠完善,嚴(yán)重影響了真空泵的正常運(yùn)行。建議電廠重要輔機(jī)設(shè)備的控制交由主機(jī)DCS來實(shí)現(xiàn),現(xiàn)場只設(shè)設(shè)備工作狀態(tài)指示燈和事故跳閘按鈕,不設(shè)就地啟、?？刂啤⒄婵毡孟到y(tǒng)現(xiàn)場測點(diǎn)和控制信號全部引入到DCS中,一方面有利于運(yùn)行人員遠(yuǎn)方監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài),另一方面2臺真空泵之間的聯(lián)鎖和保護(hù)控制可以通過DCS實(shí)現(xiàn)。另外,利用DCS內(nèi)部完善的控制邏輯組態(tài)(如電動機(jī)、電動門等發(fā)電廠專用的控制功能模塊)能更好、更經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)對重要設(shè)備的控制,以保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]胡光,張欣,林柏,等.中小型機(jī)組真空系統(tǒng)射水抽氣器改造為水環(huán)式真空泵的可行性研究[J].黑龍江電力,2002,24(1):32-34.

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