超超臨界機(jī)組PCV閥控制系統(tǒng)優(yōu)化策略

柯昭，郝翰，王鋼

(湖北西塞山發(fā)電有限公司，湖北 黃石 435000)

圖1 故障發(fā)生時(shí)各參數(shù)變化趨勢(shì)

1 鍋爐PCV閥故障現(xiàn)象及原因分析

湖北西塞山發(fā)電有限公司二期發(fā)電機(jī)組容量為2×680 MW，鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限公司生產(chǎn)的HG-2098/26.15-YM3型П形布置、單爐膛、固態(tài)排渣、一次中間再熱超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直流鍋爐，主蒸汽額定壓力為26.15 MPa，額定溫度為605 ℃，額定流量為2 098 t/h。鍋爐A/B側(cè)四級(jí)過(guò)熱器聯(lián)箱出口各安裝一套壓力釋放閥(PCV閥)，PCV閥由電子控制壓力泄放閥(ERV)和手動(dòng)球閥串接而成，成套設(shè)備包含就地控制箱，具備手動(dòng)狀態(tài)下的就地控制箱開(kāi)、關(guān)操作功能。

過(guò)熱器出口設(shè)置PCV閥的作用：(1)泄壓、保護(hù)過(guò)熱器；(2)防止超壓；(3)在鍋爐彈簧式安全閥開(kāi)啟前開(kāi)啟泄壓，減少?gòu)椈砂踩y的開(kāi)啟次數(shù)，保證安全閥的安全。PCV閥誤開(kāi)啟會(huì)造成機(jī)組主蒸汽壓力、負(fù)荷波動(dòng)，影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2018年1月，運(yùn)行值班人員發(fā)現(xiàn)#3機(jī)組A側(cè)PCV閥自動(dòng)開(kāi)啟，調(diào)取分散控制系統(tǒng)(DCS)歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)#3機(jī)組當(dāng)時(shí)正常運(yùn)行，負(fù)荷為682 MW，主蒸汽壓力為25.80 MPa，機(jī)組自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)投入，A/B側(cè)PCV閥在自動(dòng)位。#3鍋爐A側(cè)PCV閥自動(dòng)開(kāi)啟12 s后關(guān)閉，此次動(dòng)作造成機(jī)組負(fù)荷下降約4 MW，主蒸汽壓力下降約0.1 MPa，如圖1所示。A側(cè)PCV閥動(dòng)作關(guān)閉后，未出現(xiàn)再次動(dòng)作的現(xiàn)象，但關(guān)閉不嚴(yán)密，導(dǎo)致?tīng)t側(cè)對(duì)空連續(xù)小流量排氣。公司安排熱控專業(yè)迅速組織事故調(diào)查，通過(guò)排查，發(fā)現(xiàn)PCV閥控制系統(tǒng)存在以下問(wèn)題。

(1)抗干擾性不強(qiáng)，PCV閥誤動(dòng)時(shí)，附近有電焊作業(yè)，壓力變送測(cè)量回路信號(hào)受到干擾，導(dǎo)致壓力數(shù)值跳變失真。

(2)PCV閥開(kāi)啟回路在AUTO模式下，為單回路控制，以單一條件作為判據(jù)，變送器及壓力檢測(cè)裝置故障極易造成PCV閥誤動(dòng)。

(3)在AUTO模式下，DCS畫面操作按鈕具備操作權(quán)限，極易因誤操作而導(dǎo)致閥門誤動(dòng)。

2 優(yōu)化前的PCV閥控制系統(tǒng)

優(yōu)化前控制原理圖如圖2所示，原始設(shè)計(jì)中PCV閥分為4種控制方式：(1)AUTO模式下的儀表控制方式；(2)AUTO模式下的DCS控制方式；(3)MANUAL模式下的緊急操作控制方式；(4)MAN-

UAL模式下的就地操作控制方式。

圖2 PCV閥控制系統(tǒng)優(yōu)化前、后控制回路(虛線框內(nèi)為優(yōu)化后部分)

在集控室緊急操作平臺(tái)對(duì)A/B側(cè)PCV閥分別設(shè)置AUTO/MANUAL模式切換旋鈕，同時(shí)分別設(shè)置開(kāi)、關(guān)按鈕，并安裝閥門開(kāi)啟、關(guān)閉狀態(tài)指示燈。機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，選擇在AUTO模式下運(yùn)行，此時(shí)PCV閥在第(1)種方式下運(yùn)行，過(guò)熱器出口壓力通過(guò)安裝在A/B側(cè)的過(guò)熱器壓力變送器傳遞到就地控制箱內(nèi)，由壓力檢測(cè)裝置監(jiān)視實(shí)時(shí)壓力，通過(guò)壓力檢測(cè)裝置設(shè)置定值(起座壓力≥27.82 MPa，回座壓力≤26.99 MPa)來(lái)控制ERV閥動(dòng)作，從而達(dá)到快速泄壓的目的。

3 PCV閥控制系統(tǒng)優(yōu)化策略

(1)首先通過(guò)控制回路改造，將DCS由AUTO改為 MANUAL模式下運(yùn)行，通過(guò)DCS操作PCV閥時(shí)，必須將緊急操作臺(tái)上的AUTO/MANUAL旋鈕切至MANUAL模式，方可進(jìn)行操作，避免人為誤操作導(dǎo)致閥門誤動(dòng)。

(2)在AUTO模式的儀表控制方式下，增加一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)的表決判斷回路，避免變送器及壓力檢測(cè)裝置故障時(shí)閥門誤動(dòng)作。設(shè)置壓力開(kāi)關(guān)校驗(yàn)值≥27.00 MPa，該壓力低于起座壓力，新增回路作為定向(非定量)表決回路。

(3)在壓力變送器測(cè)量回路中增加隔離柵，提高測(cè)量回路的抗干擾性能，如圖3所示[1-3]。

圖3 PCV閥控制原理

(4)利用停機(jī)機(jī)會(huì)，檢測(cè)PCV閥控制系統(tǒng)內(nèi)的電纜絕緣，確保單端接地，消除共模干擾。

(5)對(duì)壓力變送器進(jìn)行定值校驗(yàn)，將壓力檢測(cè)裝置與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源進(jìn)行比對(duì)校驗(yàn)，檢查壓力檢測(cè)裝置輸出繼電器與壓力動(dòng)作定值的動(dòng)作協(xié)調(diào)性，確保測(cè)量環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性。

上述措施實(shí)施后，就地架設(shè)電焊機(jī)模擬干擾環(huán)境，PCV閥控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)可靠穩(wěn)定運(yùn)行。優(yōu)化后，PCV閥分4種控制方式：(1)AUTO模式下的儀表控制方式；(2)MANUAL模式下的DCS控制方式；(3)MANUAL模式下的緊急操作控制方式；(4)MANUAL模式下的就地操作控制方式。

4 結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)干擾時(shí)，首先要甄別信號(hào)干擾的類型(電磁干擾、射頻干擾、靜電感應(yīng)干擾、漏電電流感應(yīng)干擾、其他干擾)及作用環(huán)節(jié)，并針對(duì)干擾源的特點(diǎn)提出改進(jìn)方案，如此次優(yōu)化是通過(guò)引入信號(hào)隔離柵來(lái)解決模擬量控制回路信號(hào)在傳輸過(guò)程中的干擾問(wèn)題，通過(guò)增加表決判斷回路來(lái)提高開(kāi)關(guān)量控制回路的可靠性，通過(guò)局部回路的改造來(lái)杜絕人為誤操作，通過(guò)檢查信號(hào)傳輸電纜絕緣、接地條件解決共模干擾問(wèn)題，同時(shí)結(jié)合木桶原理來(lái)分析控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，從而提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性。