半山公司燃氣輪機控制閥的（三斷）保護方案及分析

摘 要：本文闡述了杭州半山公司熱工控制中涉及到的控制閥三斷保護中的幾種方案，分析了各方案的工作原理及優(yōu)、缺點及適用條件。

關鍵詞：三斷保護；控制閥；保位閥；電磁換向閥

中圖分類號：TM611.3 文獻標志碼：B

氣動調節(jié)閥工作時需要有電源、氣源與信號源，三種信號任一個的缺失都會引起閥門動作不正常。在工業(yè)生產過程中，普遍采用三斷保護功能來保證調節(jié)閥的可靠。

執(zhí)行機構一般需要有輸入裝置，位置反饋裝置，手輪等等，由于連接的附件多種多樣，所采取的保護措施和方案又各不相同[ 1 ]。氣動執(zhí)行機構斷氣情況下，關閥和開閥可以利用閥體中氣缸壓力和彈簧反力實現(xiàn)。

鑒于控制閥三斷試驗的重要性，半山公司于年初對本單位下屬各臺燃氣輪機熱工控制所涉及到的各閥門進行了統(tǒng)一實驗，并對各類型閥門進行了必要的技術總結。下面就半山公司廣泛應用的三斷保護裝置中的保位功能方案進行分析。

由于在我廠FISHER DVC2000的定位器比較多見，所以專門針對該種型號的定位器進行了設置的檢查和改進。該類閥門由于構造相對簡單，控制氣源經過減壓閥后直接進入定位器，單向控電磁換向閥，再進入閥門上缸， DVC2000控制進氣量的大小決定閥門的開度。由于沒有保位閥，過程控制相對簡單。

此類閥門的三斷試驗如下：

（1）斷氣源

當控制系統(tǒng)氣源故障（失氣）時，輸入氣源壓力與控制閥彈簧產生的反力不平衡，該控制閥的閥位動作開啟。

（2）斷電源

當控制系統(tǒng)電源故障（失電）時，輸出電壓消失，電磁閥失電，電磁閥內的滑閥在復位彈簧的作用下滑動，將執(zhí)行機構氣缸內膜室的壓力排空，閥門開啟。

（3）斷信號

當控制系統(tǒng)信號失去時，電磁閥保持不動，氣動保位閥的膜室封閉，定位器的輸出信號壓力不變，與復位彈簧產生的作用相平衡，閥位保持在當前位置。

定位器將閥門位置反饋信號直接輸出。一般情況下，F(xiàn)ISHER DVC2000的定位器本身自帶的位置反饋模塊可以把閥門當前位置反饋給控制系統(tǒng)。

該類定位器的優(yōu)點：閥門所需空間較小，所用附件較少，不需要安裝閥門信號反饋。安裝、調試方便。“三斷”試驗可以發(fā)現(xiàn)，對故障的反應較快。

該類定位器的缺點：電磁閥一直得電，壽命相對較短。電磁閥閥芯容易堵塞，對附件配用的可靠性與氣源的清潔度要求較高。

第二類，加入信號比較器的保位裝置，由于其相對較為復雜，而且使用的頻率也相對較低，但大體的工作基本相同，在此就不再累述了。

本方案主要由氣動控制閥、定位器、轉換器、保位閥、信號反饋裝置組成。閥門相對位置信息由信號反饋裝置給出。其工作原理如下：

（1）斷氣源

系統(tǒng)氣源失去時，氣動保位閥關閉，氣缸內的壓力維持不變，氣室內壓力與彈簧的反作用力相抵消，閥位保持在故障發(fā)生時刻的位置。

（2）斷信號

當控制系統(tǒng)信號失去時，定位器的輸出信號丟失，用于控制信號丟失的氣動保位閥自動關閉，將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內，氣室內壓力與控制閥的彈簧產生的反作用力相平衡。控制閥保持在故障位置。由于本方案沒有電源，故無斷電源保護。

本方案的優(yōu)點：由于閥門只有斷氣，斷信號保護，而無斷電保護，可用于防爆要求較高的工況場所。

本方案的缺點：由于本類型閥門所需附件較多，安裝較為復雜，斷信號保護動作后，閥門會有短時性滯后。閥位反饋需另外配反饋裝置，較復雜。

第三類，智能型閥門定位器，由執(zhí)行機構與相關附件（控制閥、氣控換向閥、定位器、自鎖閥、單向閥、減壓閥、儲氣罐等）組成，斷電與斷信號時閥門保位。并且定位器帶有位置反饋功能，所以該類型閥門功能較為全面。

當氣源故障（失氣）時，單向通路閥閉鎖，內部滑閥在彈簧的反向作用下復位，氣路從正常氣源管路切至儲氣罐供氣，其內部的氣體可以保證閥門地若干次動作。

但是由于儲氣罐的容量有限，內部壓力必定隨著閥門的動作下降，這只是一種暫時性的供氣方式，不可長期使用。其配用的儲氣罐的容量應大于一般保護用儲氣罐的容量。儲氣罐的容量決定了閥門動作的次數(shù)。當然也可按實際靈活運用。

本方案的優(yōu)點：

由于有儲氣罐的存在，只實現(xiàn)斷電與斷信號保護就可。閥門安裝緊湊。安裝、調試簡單。保護動作時，閥門動作迅速，系統(tǒng)反應比前兩類均塊。而閥門本身具有位置反饋功能，無需另裝其他附件。當氣源消失時，儲氣罐內的剩余氣體可以保證閥門若干次的正常動作。

本方案的缺點：

閥門造價昂貴，在防爆要求高的區(qū)域使用時應考慮其可靠性。而且在實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)該類型閥門定位器的連桿常出現(xiàn)與定位器滑輪脫出的情況，在2016年6月13日，半山公司#2燃氣輪機在停機過程中，高壓旁路壓力調節(jié)閥出現(xiàn)指令與閥門位置不符的情況，檢修值班人員至現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)連桿與定位器位置傳感器滑輪脫出引起。裝復后閥門位置反饋正常。

結論

以上列出的幾種保護方案只是閥門動作的一些基本形式，若要實現(xiàn)不同的保護目的可在上述方案中適當修改。由于所列方案各有優(yōu)、缺點，在實際使用中，應根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，可按實際需要選用不同的方案。但從可靠性上講，類型一與類型三控制閥的可靠性較高。可按現(xiàn)場條件與運行的具體要求靈活選擇。

參考文獻：

[1] 陳福湘.大型燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術叢書 設備及系統(tǒng)分冊[M].北京：中國電力出版社，2009：5-6.

作者簡介：

劉晟（1983-），男，浙江杭州人，工學碩士，工程師，現(xiàn)從事電廠熱工控制方面的工作。