600MW機(jī)組循環(huán)水液壓蝶閥控制方式穩(wěn)定性優(yōu)化

徐子擁

【摘 要】某廠#1、2機(jī)600MW超臨界機(jī)組，采用海水冷卻的單元制直流供水方式，每臺(tái)機(jī)配有兩臺(tái)循環(huán)水泵，對(duì)凝汽器及閉式冷卻水進(jìn)行冷卻，當(dāng)任意一臺(tái)循環(huán)水泵由于事故停運(yùn)時(shí)，都會(huì)影響凝汽器真空，以及閉式冷卻水的冷卻效果，從而對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行造成嚴(yán)重影響。而循環(huán)水泵系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障中的液壓蝶閥故障是該廠急需解決的對(duì)象，以減少機(jī)組運(yùn)行中存的安全隱患。

【關(guān)鍵詞】液壓蝶閥；控制方式；電源失電；優(yōu)化措施

中圖分類(lèi)號(hào)： TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）12-0035-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.015

1 改造前背景

兩臺(tái)600MW超臨界機(jī)組均采用海水開(kāi)式直流供水系統(tǒng)，兩臺(tái)機(jī)共用一座露天布置的循環(huán)水泵平臺(tái)，每臺(tái)機(jī)組配置兩臺(tái)循環(huán)水泵。其系統(tǒng)流程為：引水明渠（海水引入）→進(jìn)水前池→循環(huán)水泵房→壓力供水管→凝結(jié)器→虹吸井→自流暗溝→排水口。

循環(huán)水系統(tǒng)配備有：循環(huán)水泵，液壓油站系統(tǒng)，液壓驅(qū)動(dòng)出口蝶閥，旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)，二次濾網(wǎng)，電機(jī)軸承冷卻水升壓水泵，沖洗水泵，柵欄清污機(jī)等配套設(shè)備。在此套系統(tǒng)中，液壓油站包括電氣控制柜、兩臺(tái)液壓油泵，兩個(gè)蓄能器，一個(gè)液壓蝶閥，即循環(huán)水泵出口門(mén)。循環(huán)水的液壓油站電氣控制柜的安全穩(wěn)定性對(duì)蝶閥控制來(lái)說(shuō)尤為關(guān)鍵。

蝶閥控制柜露天布置，柜內(nèi)包括380V油泵動(dòng)力電源，220V電源、24V電源及PLC卡件布置在柜內(nèi)。正常運(yùn)行時(shí)380V動(dòng)力電取自循環(huán)水MMC配電室，柜內(nèi)PLC控制器的24V電源通過(guò)柜內(nèi)的380V經(jīng)過(guò)交直流電源轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為直流直接為負(fù)載供電，同時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充，使蓄電池一直處于備用狀態(tài)。二者之間經(jīng)過(guò)一個(gè)切換裝置相互切換，當(dāng)控制系統(tǒng)交流電源故障停電導(dǎo)致24V電源消失時(shí)，該切換裝置自動(dòng)切至備用狀態(tài)的蓄電池方式，實(shí)現(xiàn)不間斷供電；當(dāng)24V電源恢復(fù)時(shí)需手動(dòng)進(jìn)行回切至主路供電。蓄電池可維持的時(shí)間30分鐘，在此區(qū)間能保持閥門(mén)電器控制的供電和蝶閥狀態(tài)的正常。

2 蝶閥控制方式及存在問(wèn)題

本廠循環(huán)水泵設(shè)計(jì)為混流泵，聯(lián)鎖邏輯要求為：先開(kāi)閥，閥開(kāi)至15°時(shí)，泵再啟動(dòng)，蝶閥至90°全開(kāi)時(shí)要在30秒內(nèi)，否則視為泵啟動(dòng)失敗，泵停閥門(mén)關(guān)至0°；正常運(yùn)行時(shí)泵停同時(shí)關(guān)閥，先快關(guān)至15°，其目的是切斷大部分水流，防治水泵倒轉(zhuǎn)。15°至全關(guān)時(shí)為慢關(guān)，其作用是消除水錘壓力在管網(wǎng)中產(chǎn)生的危害。油泵以及液壓蝶閥的控制方式為電氣柜內(nèi)的PLC（可編程控制器）控制，現(xiàn)場(chǎng)各熱控信號(hào)經(jīng)PLC內(nèi)邏輯判斷后，進(jìn)入DCS系統(tǒng)。根據(jù)液壓系統(tǒng)內(nèi)電磁閥狀態(tài)的工作狀態(tài)，分為“通電開(kāi)閥，斷電關(guān)閥”型和“通電開(kāi)閥，通電關(guān)閥”型，該廠采用的是前者。

開(kāi)閥：由用戶DCS系統(tǒng)發(fā)出開(kāi)發(fā)信號(hào)，液壓油經(jīng)過(guò)開(kāi)閥電磁閥（24伏）進(jìn)入蝶閥腔室，閥門(mén)開(kāi)啟至全開(kāi)位。關(guān)閥：循環(huán)水泵停止同時(shí)，由用戶DCS系統(tǒng)發(fā)出停泵信號(hào)，液壓油經(jīng)過(guò)關(guān)閥電磁閥（24伏）進(jìn)而驅(qū)動(dòng)閥門(mén)關(guān)閉至全關(guān)位，泵停。在此過(guò)程中蝶閥液壓油自動(dòng)補(bǔ)油壓，油泵電機(jī)的啟停由壓力控制器控制，當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)定下限時(shí)，油泵聯(lián)啟，達(dá)到設(shè)定上限時(shí)，油泵聯(lián)停，使油壓穩(wěn)在一定范圍內(nèi)。

當(dāng)循環(huán)水泵跳閘時(shí)，如其出口蝶閥不能聯(lián)鎖關(guān)閉，或正常運(yùn)行時(shí)關(guān)閥電磁閥故障，蝶閥狀態(tài)異常，都會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入凝汽器的冷卻水壓力及流量降低，進(jìn)而導(dǎo)致凝汽器對(duì)低壓缸排氣的冷卻效果急劇變差，真空下降，當(dāng)機(jī)組真空降至-74.7KPa，聯(lián)鎖保護(hù)動(dòng)作跳閘停機(jī)。

隨著#1、2機(jī)組運(yùn)行的年限增加，加之海邊氣候環(huán)境多變，設(shè)備易腐蝕，已嚴(yán)重影響柜內(nèi)24V電源轉(zhuǎn)換器的供電安全可靠性、供電電壓品質(zhì)、蓄電池的使用壽命以及故障時(shí)蓄電池供電持久力。目前此柜內(nèi)內(nèi)部裝置元件較多，包括PLC，電源轉(zhuǎn)換裝置，切換裝置和蓄電池等；空間小，接線復(fù)雜，其布置了380V，220V，24V電源，需要排查的故障點(diǎn)多，給故障分析處理造成很大困擾。因此，當(dāng)液壓蝶閥開(kāi)關(guān)閥出現(xiàn)故障時(shí)，尤其是涉及到電氣回路及控制回路故障時(shí)，檢修維護(hù)人員需要立即前去就地排查故障，造成了排查故障耗時(shí)長(zhǎng)，排除故障效率低，嚴(yán)重影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

3 控制改造方案策略

針對(duì)上述問(wèn)題的存在，經(jīng)研究決定采用智能電源系統(tǒng)，對(duì)循環(huán)水蝶閥控制柜內(nèi)的熱工設(shè)備進(jìn)行獨(dú)立供電，代替原設(shè)備出廠配套的老舊電源裝置的供電方式，以便減小設(shè)備缺陷率。

3.1 新智能電源系統(tǒng)組成

ZR-24V智能電源系統(tǒng)由三部分組成：2個(gè)24V直流模塊單元分居兩側(cè)、中間一個(gè)一個(gè)智能監(jiān)控單元和電池單元。

該系統(tǒng)內(nèi)部模塊設(shè)計(jì)集成了均流控制電路，因此可以直接將2個(gè)電源并聯(lián)使用，每個(gè)電源自動(dòng)均衡分配負(fù)載電流，使得所有電源都工作在最優(yōu)狀態(tài)，整體壽命得到提高。并且由于2個(gè)電源模塊可并行均流工作，所以系統(tǒng)能短時(shí)間提供2倍額定電流輸出。

同時(shí)智能電源配有監(jiān)控單元，液晶顯示屏，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)每個(gè)模塊的輸出電壓、輸出電流以及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等各項(xiàng)參數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)可及時(shí)告警并顯示在液晶屏上，以便及時(shí)處理。

此電源系統(tǒng)還內(nèi)置設(shè)有24V/7Ah蓄電池，該電池可以起到兩個(gè)作用：一是提供短時(shí)備用輸出。即使雙路輸出電源均失電的情況下，依然可以使系統(tǒng)正常工作一段時(shí)間，這就為維護(hù)人員去現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)有效的查找并解決故障爭(zhēng)取了寶貴時(shí)間；二是當(dāng)24V系統(tǒng)有部分回路出現(xiàn)異常短路狀況時(shí)，蓄電池可以提供較大的放大電流，確保短路的回路保險(xiǎn)或空開(kāi)立即斷開(kāi)，起到切除短路故障點(diǎn)的作用，使其余電路能夠正常工作。

3.2 控制回路優(yōu)化措施

根據(jù)優(yōu)化改造方案，在用戶端將原有柜內(nèi)直流電源轉(zhuǎn)換裝置，供電切換裝置，蓄電池及部分空余的端子排拆除，移除一部分空間。將直流電源用戶重新整合接入新的端子并且布置在此空間內(nèi)，使回路簡(jiǎn)單明了。

在供電端，新電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝在#1、2機(jī)循環(huán)水電子間內(nèi)。每臺(tái)循環(huán)水泵對(duì)應(yīng)加裝一套ZR-24V智能電源系統(tǒng)，兩臺(tái)泵獨(dú)立供電，保證供電可靠性。#1A循環(huán)水泵蝶閥電源系統(tǒng)的兩個(gè)直流模塊進(jìn)線電源分別取自#1機(jī)循環(huán)水熱力配電柜上的220V空開(kāi)3K和4K，#1B泵電源系統(tǒng)的兩路進(jìn)線電源則取自7K和8K。同時(shí)此熱力配電柜母線亦由兩路電源供電，分別來(lái)自380V水處理1段和380V水處理2段，進(jìn)一步增加了供電可靠性。

優(yōu)化改造后的24V電源通過(guò)三條4x1.0的硬線電纜從循環(huán)水電子間送至就地蝶閥控制柜里，供PLC卡件、開(kāi)關(guān)電磁閥、壓力傳感器、接近開(kāi)關(guān)等設(shè)備使用。且該電纜外包裹蛇皮管并埋于電纜溝中，獨(dú)立于動(dòng)力電纜鋪設(shè)埋放，防止后期電氣電纜檢修時(shí)被誤挖斷等。

3.3 DCS控制邏輯優(yōu)化

ZR-24V智能電源裝置具有以下特點(diǎn)：

（1）實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，能實(shí)時(shí)顯示電壓，負(fù)載電流、模塊內(nèi)部溫度、運(yùn)行狀態(tài)等各項(xiàng)參數(shù)；

（2）提供聲光報(bào)警，顯示當(dāng)前報(bào)警信息，查詢歷史報(bào)警內(nèi)容，特別重要的是提供報(bào)警干接點(diǎn)輸出；

（3）能瞬間提供2倍以上額定電流輸出，在負(fù)載出現(xiàn)異常時(shí)可確保繼電器電磁閥等正常動(dòng)作；

（4）可提供電池大電流輸出及后備功能（需要外接電池及充電管理模塊）；

（5）電源模塊之間無(wú)需切換裝置，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流工作方式，免去不必要設(shè)備，減小故障可能性；

（6）支持帶電熱插拔，更換單一模塊簡(jiǎn)單便捷；

（7）監(jiān)控單元采用彩色液晶屏顯示，顯示直觀，可觸摸操控，方便檢修維護(hù)人員翻閱巡查。

介于之前電源故障時(shí)不能第一時(shí)間從上位機(jī)上看到報(bào)警信號(hào)，運(yùn)行人員判斷不了故障類(lèi)別，且該套智能電源系統(tǒng)具有報(bào)警干接點(diǎn)輸出的功能，因此我們將該功能予以充分利用。將電源裝置的故障輸出端子接到循環(huán)水電子間內(nèi)模件柜IMDSI14開(kāi)關(guān)量輸入卡件上，引入DCS控制邏輯里，作為一個(gè)開(kāi)關(guān)量報(bào)警信號(hào)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，運(yùn)行及檢修維護(hù)人員可以第一時(shí)間從操作畫(huà)面上的蝶閥狀態(tài)一欄中了解報(bào)警內(nèi)容，清晰明了，快速判定故障點(diǎn)，免去不必要的排查，從而大大減少處理缺陷的時(shí)間。此外將報(bào)警信號(hào)引入DCS系統(tǒng)中，檢修維護(hù)人員可隨時(shí)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中的存儲(chǔ)的事故報(bào)警記錄等歷史數(shù)據(jù)，方便總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，做好事故預(yù)想。

4 結(jié)束語(yǔ)

新智能電源系統(tǒng)由于處于室內(nèi)環(huán)境，配有空調(diào)和抽濕機(jī)，可將所處溫度控制在22℃-25℃之間，濕度控制在50%-65%之間，使設(shè)備處在合適的工作環(huán)境，從根本上解決了外界環(huán)境對(duì)此控制系統(tǒng)的外在影響，尤其是在惡劣環(huán)境下，如：臺(tái)風(fēng)天氣，南方沿海的回南天天氣，通常濕度大于90%。

經(jīng)過(guò)此次電源優(yōu)化改造后，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間的觀察比較，蝶閥低壓工作電源狀態(tài)良好，并無(wú)以往類(lèi)似故障再次發(fā)生，有效解決了上述問(wèn)題，達(dá)到預(yù)期效果。另外該優(yōu)化改造方案經(jīng)過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證后得到認(rèn)可，推理可適用于某廠其他類(lèi)似控制系統(tǒng)，如輸灰系統(tǒng)，除鹽水等系統(tǒng)。同時(shí)也可以應(yīng)用在其他重要的熱工控制系統(tǒng)及控制設(shè)備的電力供應(yīng)，如DCS、DEH、ETS等系統(tǒng)，大大減少檢修維護(hù)量，維護(hù)費(fèi)用等，達(dá)到一勞永逸的效果。