循環水泵出口蝶閥電氣回路及控制程序優化

王志成，趙峰，張德本，黃錫宏

（深圳媽灣電力有限公司，廣東省 深圳市 518052）

0 引言

循環水泵及出口蝶閥是火力發電廠重要的輔助設備之一。循環水泵能否安全、穩定運行直接影響循環水系統的正常運行，進而影響機組的安全穩定運行。而循環水泵出口蝶閥控制回路系統設計完善與否對循環水泵系統的安全、穩定又起著決定性的作用[1-5]。

循環水泵出口蝶閥往往成套采購，且蝶閥本身會自帶可編程邏輯控制器(programmable logic controller，PLC)控制系統，所以遠程指令和就地操作均由PLC系統輸出。而實際運行過程中，PLC系統本身的不穩定性會造成蝶閥失去控制，如果液控蝶閥啟停不正常，將影響機組凝汽器真空甚至跳機，嚴重影響機組的安全、穩定運行，因此出口蝶閥電氣及控制程序的優化十分必要[6-11]。

本文針對循環水泵出口蝶閥實際運行過程中存在的不足，進行電氣回路和控制程序的優化調整，從而為循環水泵的安全、穩定運行提供一條可參考模式。

1 項目概況

某電廠3期機組為2×330MW的燃煤發電機組，每臺機組配置2臺循環水泵，每臺循環水泵出口設置了出口蝶閥，出口蝶閥原來的電氣回路與控制程序分別如圖1、圖2所示。

出口蝶閥的控制方式分為就地控制和遠程控制。就地控制一般在設備檢修后調試使用，正常運行時一般是采用遠程控制。

在正常情況下，遠程控制的開啟程序如下：1）蝶閥控制柜內PLC接到開閥命令，則蝶閥開閥電磁閥帶電，蝶閥開始打開；2）當蝶閥開到25°時，KA4繼電器動作發出“蝶閥開至25°”的信號給熱工分布式控制系統(distributed control system，DCS)，聯鎖啟動循環水泵；3）蝶閥繼續開閥至全開位置，PLC發出全開到位信號，啟動過程結束。

在正常情況下，遠程控制的關閉程序如下：1）程序先發出關閥命令，當蝶閥控制柜內 PLC接到關閥命令，則蝶閥關閥電磁閥帶電，蝶閥開始關閉；2）蝶閥關至 65°(開閥 25°)時，KA4繼電器動作會發出“蝶閥關至 65°”的信號給熱工DCS，聯鎖停止循環水泵；3）蝶閥繼續關閥至全關位置，PLC發出全關到位信號。

圖1 循環水泵出口蝶閥電氣回路一Fig. 1 Electrical circuit 1 of outlet butterfly valve for circulating water pump

圖2 循環水泵出口蝶閥電氣回路二Fig. 2 Electrical circuit 2 of outlet butterfly valve for circulating water pump

2 電控系統存在的問題

電控系統存在的問題包括以下幾點：

1）出口蝶閥開至 25°和關至 65°的信號，僅可通過值班室監控畫面獲取，運行值班員在現場無法及時掌握設備的實時運行狀態。

2）出口蝶閥在靜態狀態下進行調試，即循環水泵6kV開關放在試驗位置，循環水母管內無水，此時進行循環水泵與其出口蝶閥之間的聯鎖試驗，控制起停沒有問題。但在動態狀態下調試時，程控發起啟動循環水泵流程，會先發出開閥命令，當蝶閥開至25°時，蝶閥就地控制箱會反饋“蝶閥開至25°”信號，熱工接收到此信號后，發出啟動循環水泵命令，此時會出現蝶閥不能夠按照預定程序繼續開閥，而是停留在25°位置，從而造成循環水泵已正常運行，而出口蝶閥開度未到達設定位置。

3）原控制程序內“開閥25°延時T38”與蝶閥開閥的速度在配合上存在問題，導致T38的常開接點已斷開；而“開閥 25° I1.1”常閉接點沒有恢復閉合，導致開閥無法繼續，造成PLC內顯示蝶閥一直處于25°狀態。

3 電氣回路及控制程序優化

3.1 電氣回路優化

為保證運行值班員能實時掌握設備運行狀態，在電氣回路中增加開閥25°和關閥65°信號指示燈，并將其安裝在就地控制柜的柜門上。優化后的出口蝶閥電氣回路如圖3所示。蝶閥已開閥至 25°和蝶閥已關閥至 65°時，指示燈 HL6亮，從而根據有效的指示，運行值班員現場可判斷蝶閥在開、關的過程中所處的狀態。

圖3 優化后的出口蝶閥電氣回路Fig. 3 Optimized electrical circuit of outlet butterfly valve

圖4 增加“蝶閥開至25°”邏輯Fig. 4 Added logic of “butterfly valve open to 25 degree”

圖5 增加“蝶閥關至65°”邏輯Fig. 5 Added logic of “butterfly valve close to 65 degree”

3.2 控制邏輯優化

增加“蝶閥開至25°”和“蝶閥關至65°”的邏輯分別如圖4、圖5所示。

增加“蝶閥開至 25°時發出連鎖啟泵信號(Q0.4/KA4)”給熱工。在開閥到25°時，開閥25°信號 I1.1帶電，I1.1常開接點接通，開閥 25°延時T38帶電3s后，T38常開接點閉合，常閉接點斷開，同時開閥25°繼電器Q0.4也帶電，給熱工發出啟泵信號。

增加“關閥至 65°時連鎖停泵的信號(Q0.6/KA6)”給熱工。在關閥到 65°時，關閥 65°信號I1.1帶電，I1.1常開接點接通，關閥 65°計時器T41帶電，T41常閉接點延時3s斷開，同時關閥65°繼電器Q0.6也帶電，給熱工發出停泵信號。

3.3 開閥程序修改

在開閥程序中，增加T38常開接點，啟動“開閥25°延時T51”時間繼電器(如圖6所示)時，T51線圈帶電，接點即刻轉換；線圈失電，接點延時3s轉換。T51動作特性與T38不同，其常開接點并接在“程控開閥 I0.5”常開接點上。

圖6 增加“開閥25°延時T51”時間繼電器Fig. 6 Added time relay of "open valve 25 degree delay T51"

修改后的新開閥程序如圖7所示。

圖7 修改后的新開閥程序Fig. 7 New valve opening procedure

當蝶閥開至 25°時，執行過程不變。蝶閥轉動離開 25°度位置，原程序(見圖 4)中，“開閥25°I1.1”常開接點已斷開，“開閥 25°度延時 T38”繼電器線圈斷電，T38常開接點瞬時斷開，而I1.1常閉接點沒有及時閉合，致使開閥繼電器無法自保持而斷電，停止開閥。修改程序后(見圖6、7)，“開閥25°延時T38”繼電器線圈斷電，“開閥25°延時T51”常開接點仍然閉合，延時3s斷開，使得開閥回路接通。實際觀察可發現，此時間內“開閥 25° I1.1”常閉接點可恢復閉合，蝶閥繼續開閥至全開位置。

4 結論

1）通過有針對性的控制程序邏輯優化調整，蝶閥控制程序的功能得到有效的加強，保證了控制系統的穩定運行，進而能夠保證設備的動作更加安全可靠，有效地避免了因循環水泵出口蝶閥啟動故障引起的重大事故發生。

2）通過改進電氣回路，提高了運行人員及現場巡檢人員的工作效率，有效避免了因操作不及時造成的事故發生。