燃機電廠燃氣調(diào)壓站緊急關(guān)斷閥控制回路改造

李鯤

(江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司，江蘇 常州 213011)

0 引言

燃機電廠中天然氣調(diào)壓站是全廠燃機重要的燃料保障系統(tǒng)，其功能是對天然氣進行調(diào)壓、穩(wěn)壓、過濾、計量，以滿足燃機對天然氣供氣的參數(shù)要求。當(dāng)調(diào)壓通道內(nèi)發(fā)生故障致使壓力過高或過低至預(yù)定動作值，能保護動作關(guān)閉通道，保障燃機設(shè)備的安全；而在系統(tǒng)正常情況下，調(diào)壓站必須保證可靠穩(wěn)定運行。由于電氣回路原因，存在調(diào)壓站控制電源切換時機組跳閘的安全隱患，本文作為一個改造案例，供同行參考。

1 設(shè)備概況

江蘇華電戚墅堰發(fā)電有限公司2011年投產(chǎn)2臺東方汽輪機有限公司生產(chǎn)的220 MW燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機組，機組分軸布置。燃氣輪機額定功率為144 MW，汽輪機額定功率為78 MW，采用低壓過熱器出口抽汽供熱，由低壓進汽旋轉(zhuǎn)隔板調(diào)節(jié)供熱量，雙機流量為240 t/h,作為常州市東部區(qū)片的熱源。

燃氣為川氣東送，從管線引入廠內(nèi)，進口壓力為4.2 MPa，由成套供貨的調(diào)壓站調(diào)壓成3.3 MPa的燃氣送入燃機前置模塊，單機額定運行燃氣流量為40 000 m3/h。整個調(diào)壓站包括緊急關(guān)斷(ESD)閥、流量計、旋風(fēng)分離器、過濾器及4路調(diào)壓線。所有設(shè)備均由配套的可編程邏輯控制器(PLC)控制，由從2臺機組保安段來的220 V交流電源供電，設(shè)計要求在任意一路電源失去或電壓波動時不影響調(diào)壓站系統(tǒng)的運行。

天然氣入口ESD閥是整個調(diào)壓線上關(guān)鍵的安全裝置。ESD閥安裝在調(diào)壓站天然氣進口處，是一個帶氣動執(zhí)行機構(gòu)的隔斷球閥，閥門的開關(guān)操作依靠氣動執(zhí)行機構(gòu)，由電磁閥控制廠內(nèi)儀用壓縮氣源驅(qū)動。當(dāng)發(fā)生燃氣泄漏、火警及其他緊急事件時，可就地或遠控迅速切斷氣源。

ESD閥關(guān)閉條件為：(1)分散控制系統(tǒng)(DCS)按下急停按鈕；(2)就地PLC柜按下急停按鈕；(3)執(zhí)行機構(gòu)儀用氣壓力低(儀用氣壓力低于0.5 MPa自關(guān))；(4)2個電磁閥同時斷電。

2 調(diào)壓站控制電源問題

為了驗證調(diào)壓站電源系統(tǒng)的可靠性，利用雙機全停機會進行PLC控制電源切換試驗。圖1所示原接線部分的調(diào)壓站控制電源接線為：電源1，2分別取自2臺機組保安段，電源1進入不間斷電源(UPS)裝置，UPS輸出至靜態(tài)切換器IN1作為正用電源供電，電源2直接至IN2作為備用電源。

圖1 調(diào)壓站控制電源接線

試驗流程：人為切斷電源1模擬電源失電，UPS裝置將自動切換至蓄電池供電；待UPS試驗成功后，人為拉開UPS輸出7QF7開關(guān)模擬UPS裝置故障，此時靜態(tài)切換器應(yīng)自動切換至電源2供電。試驗成功的標(biāo)準(zhǔn)是在整個切換過程中調(diào)壓站系統(tǒng)PLC柜運行正常，ESD閥不關(guān)閉。

在進行調(diào)壓站電源切換試驗時，拉開電源1后，UPS裝置進行電源切換，改由蓄電池供電，此時調(diào)壓站運行正常。做靜態(tài)切換器試驗時，拉開7QF7開關(guān)后，靜態(tài)切換器切換成功，但ESD閥跳閘。檢查ESD閥已失電，檢查圖紙及現(xiàn)場接線，發(fā)現(xiàn)ESD閥電源接自UPS裝置出口，電源2作為備用電源及靜態(tài)切換器配置實際已失去了意義，即當(dāng)UPS輸出不正常，將導(dǎo)致ESD閥關(guān)閉，使所有機組跳閘。

3 調(diào)壓站控制電源改造

為了保證電源1或電源2失電時不會造成機組全停，對電源回路進行改造，將ESD閥電源改接至靜態(tài)切換器輸出端。理論上，當(dāng)電源1或UPS裝置無輸出后，經(jīng)靜態(tài)切換器切換至電源2供電后，ESD閥不會受影響(圖1所示改造后接線部分)。

4 ESD閥跳閘原因分析

調(diào)壓站控制電源接線改造完畢后重新進行切換試驗，當(dāng)拉開UPS裝置輸出電源7QF7開關(guān)時，靜態(tài)切換器切換正常，但ESD閥仍跳閘。

初步判斷為靜態(tài)切換器切換時間過長，不能躲過ESD閥的自保持時間。但經(jīng)錄波分析，切換時間僅為10 ms，輸出電壓僅有小幅波動，滿足設(shè)計要求。對ESD電磁閥控制回路(如圖2所示)進行分析，ESD閥關(guān)閉的原因是電磁閥L0EKA10AS701，702失電，而電磁閥具備延時自保持關(guān)閉功能，在失電200 ms內(nèi)不會自關(guān)，并且在電壓低于85%額定電壓時不會動作以躲過電源電壓波動。但如果電磁閥控制電源失去時間過長，電磁閥仍會動作跳閘。

經(jīng)檢查，20KA41，42繼電器為施耐德RXM4AB2P7型中間繼電器，發(fā)生電壓波動時立即動作返回，切斷20KA41，42繼電器的自保持回路與電磁閥回路，使電磁閥失電關(guān)閉，且需到就地PLC柜上按復(fù)位按鈕使20KA41，42繼電器重新帶電后才能打開ESD閥。

5 ESD閥控制回路改造

本著盡量少改動原回路的原則，在回路中增加一失電延時返回的繼電器20KA41-1(施耐德RE7RB13MW型時間繼電器)，并將20KA41繼電器更換為同類型繼電器，整定時間為2 s，大于靜態(tài)切換器動作時間。改造后20KA41，41-1，42中任兩個繼電器故障都不會使電磁閥動作，如圖3所示。

圖2 改造前的ESD閥控制回路

圖3 改造后的ESD閥控制回路

6 結(jié)束語

通過一系列的回路改造，調(diào)壓站雙電源切換試驗正常，提高了系統(tǒng)運行的安全、可靠性。