300MW機組鍋爐PCV閥控制系統改造

王振宇，王云飛

(河北大唐國際唐山熱電有限責任公司，河北 唐山 063000)

1 引言

公司2X300MW機組，鍋爐為上海鍋爐廠生產的1025t/h亞臨界參數、自然循環汽包爐。過熱蒸汽管道上PCV閥為交流220V雙電控氣動球閥。PCV閥的控制回路主要分為氣動控制和電氣控制兩大部分。氣動部分結構簡單，安全可靠無需改造。由于電氣控制部分主要集中在現場控制箱，主要由壓力控制器和繼電器搭接組成，結構復雜，故障點多，防護等級低，可靠性差，我們主要對這部分進行了改造。

2 PCV閥介紹

2.1 PCV閥的作用

PCV是Pressure Control Valve的縮寫，中文名稱為壓力控制閥，一般安裝在鍋爐過熱器蒸汽出口管道上。PCV閥的主要作用是保護安全閥，減少安全閥的動作次數。當過熱蒸汽壓力高于PCV閥啟座定值時，PCV閥自動打開卸壓，其啟座壓力定值要比安全閥稍低一些，如果過熱蒸汽壓力仍然上漲，達到安全閥啟座定值，安全閥啟座;如果過熱蒸汽壓力下降，安全閥不動作，當過熱蒸汽壓力下降到PCV閥回座定值時PCV閥自動關閉。

2.2 PCV閥的特點

PCV閥全開過程時間短，動作快，能夠為運行人員快開汽機旁路、降低燃燒強度、維持汽包水位等一系列復雜操作贏得寶貴的緩沖時間。雖然PCV閥在動作過程中損失了部分工質，但PCV閥等效開啟時間中過熱蒸汽排放損失遠低于重新點爐的耗費。PCV閥除了按設定壓力動作以外，還可以由運行人員進行遠方操作，使其開啟或關閉。因此，在操作上又具有其靈活性。

3 PCV閥控制回路介紹

3.1 PCV閥氣動控制部分

PCV閥的氣動控制部分如圖1所示，控制氣源由儀用空壓機提供，壓縮空氣經過濾減壓器送至電磁閥入口，電磁閥出口分為兩路，分別接入氣缸的上缸和下缸的氣源口。圖1中電磁閥為220V雙電控電磁閥，電磁閥有兩組線圈，當其中一組線圈帶電，電磁閥閥芯移位，其相對應的氣路導通，而另一路對大氣泄壓，氣缸活塞運動，帶動閥門動作。當另一路線圈帶電時，電磁閥芯與活塞運動方向與之相反。可見，通過對電磁閥的控制，改變氣路，就能夠使閥門完成開、關的動作過程。

圖1 PCV閥氣動控制部分示意圖

3.2 PCV閥電氣控制部分

在PCV閥電氣控制回路中，能夠使PCV閥動作的指令信號分為DCS遠控指令、現場壓力控制器發出的指令和就地控制箱上的按鈕指令三種。這三種指令最終都作用在電磁閥上令電磁閥線圈帶電，來改變氣路使閥門動作。

(1)DCS遠控指令是由運行人員根據設備運行狀況及實際需要人為的在操作員站上下發的開關指令，此時PCV閥需在手動狀態運行。

(2)壓力控制器發出的指令信號的形成是由壓力變送器測量過熱蒸汽壓力將所得電信號接入現場壓力控制器，壓力控制器與預先設定的PCV閥的啟座、回座壓力值比較，當過熱蒸汽壓力達到啟座壓力定值時發出打開指令，當達到回座定值時發出關閉指令，PCV做出相應動作。此時PCV閥運行在自動狀態，此狀態也是PCV閥的常規運行狀態。

(3)就地指令是將就地控制箱的狀態切換開關打到就地狀態，此時手動按動打開、關閉指令按鈕，PCV閥動作。

3.3 PCV閥控制系統改造過程

我們此次改造的主要目的是取消就地控制柜內的壓力控制器，將此部分功能轉移到DCS實現，簡化控制柜內接線。改進主要的思路是將過熱蒸汽壓力信號接入到DCS系統，通過DCS的邏輯編程來實現與壓力控制器相同的功能，整個改造過程分為三個步驟。

3.3.1 繪制電氣控制圖

首先根據上述思路重新繪制了PCV閥的電氣控制圖，如圖2所示。

由圖2可知，當運控/就地切換開關SA打開時，KA1、KA2失電，此時為PCV閥為遠控狀態。當遠控指令繼電器接點SB1/SB2閉合時，電磁閥線圈W1/W2帶電，PCV閥打開/關閉，形程開關SQ1/SQ2閉合，反饋繼電器KA3/KA4帶電，KA3/KA4接點閉合。當運控/就地切換開關SA閉合時，此時為PCV閥為就地狀態，KA1、KA2帶電，當按下啟座/回座按鈕 T1/T2時，電磁閥線圈W1/W2帶電，PCV閥打開/關閉，形程開關 SQ1/SQ2閉合，反饋繼電器 KA3/KA4帶電，KA3/KA4接點閉合。由此可見PCV閥的控制方式由三種已經簡化到了兩種，其壓力控制方式在電氣硬回路中已經消失，此部分功能將在DCS的控制邏輯中體現，后面將詳細介紹。

圖2 PCV閥電氣控制圖

3.3.2 現場控制箱配線

根據繪制出的電氣控制圖對就地控制箱進行重新配線，拆除了壓力控制器，將原有的壓力信號傳送至DCS。

3.3.3 PCV閥DCS控制邏輯修改

根據這次改造的整體思路，得益于DCS靈活的編程方式，我們重新修改了PCV閥的控制邏輯。由圖3可以看出，新的邏輯圖增加了過熱汽壓力信號處理功能，除了將原有PCV閥過熱汽壓力信號引入進來以外，還從DAS控制器引入了另一個過熱汽壓力信號，兩個壓力信號取平均值后與PCV的啟座(回座)壓力值相比較，當過熱汽壓力值大于(小于)啟座(回座)整定值時，DCS發出5s的脈沖指令，控制PCV閥動作。這兩個壓力信號均具有自檢功能，當有壓力信號異常時能夠自動切除異常的信號，與原來單一壓力信號相比這樣設計增加了控制回路的可靠性，大大降低了PCV閥的誤動或拒動的幾率。

圖3 PCV閥控制邏輯

4 總結

通過這次對PCV控制系統的改造，使得PCV閥控制系統中硬回路的部分功能改由DCS的軟回路來完成。DCS系統編程靈活，操作簡單，控制邏輯易讀，參數可在線修改，便于熱控人員日常維護，并且與繼電器搭接的硬回路相比故障率低，安全可靠。改造至今，PCV閥運行正常，無誤動或拒動現象發生。

［1］吳秀蘭.300MW火力發電機組叢書—燃煤鍋爐機組［M］.中國電力出版社，2000.

［2］中國動力工程學會.火力發電設備技術手冊［M］.機械工業出版社，2000.

［3］張鸞英，孫萬云.火電廠過程控制［M］.中國電力出版社，2000.