聯合循環機組循環水泵出口液控蝶閥優化

林建業

（福建晉江天然氣發電有限公司，福建晉江 362251）

0 引言

燃氣—蒸汽聯合循環機組以其啟動快、調峰能力強的特點在電力系統中的應用日益廣泛。某電廠采用美國GE公司生產的MS109FA燃氣—蒸汽聯合循環機組，汽輪機為GE公司生產的D10汽輪機，為三壓、一次中間再熱、單軸、雙缸雙排汽、（沖動式無抽汽）純凝式機組。汽輪機采用全周進汽，不設調節級。由于汽輪機、燃氣輪機和發電機同軸布置，燃氣輪機啟動時，汽輪機也跟隨一起轉動，隨著轉速的提高，汽輪機鼓風熱量增加，汽輪機需要引入輔助蒸汽，用于冷卻低壓通流部分。汽室抽真空系統的作用是清除汽輪機凝汽器中的空氣和非凝結氣體。在汽輪機啟動前以快速方式排除凝汽器中的空氣和非凝結氣體；在運行期間持續排出凝汽器中的空氣和非凝結氣體。循環水系統水源為臺灣海峽海水，采用擴大單元制直流供水系統，即1臺機組配2臺循環水泵，一條供水壓力管和一條排水溝，每2臺機組供水壓力管之間設聯絡閥。循環水系統向聯合循環機組的低壓缸排汽提供冷卻水，同時也為開式冷卻水系統提供冷卻水源，用于閉冷器的冷卻水。汽輪機排汽共有3臺真空變送器，在機組運行轉速＞300 r/min后，有任意2臺真空變送器的真空值＜MARK VI（以VME為基礎的SPEEDTRONIC燃氣輪機和蒸汽輪機控制器，有Simplex（簡化型）和TMR（三重冗余型）2種控制系統。配備了基于Windows NT的CIMPLICITY HMI和控制系統Toolbox）內部邏輯設定的定值，將會觸發跳機以保證設備安全。當循環水泵失電停運時，循環水泵出口液控蝶閥自動按調定好的程序先快關截斷大部分水流，起到止回閥的作用，然后慢關至全關，起到消除水錘危害、緩沖和截止的作用，具有水泵出口處閘閥和止回閥的功能。

1 循環水泵出口液控蝶閥工作原理

循環水泵出口液控蝶閥可單獨開啟和關閉，也可和水泵聯動開啟和關閉，實現自動控制該蝶閥靠液壓驅動，按下開閥按鈕時，油泵電機啟動，油泵排出壓力油，經單向閥、節流閥及高壓油管進入液壓缸，重錘隨液壓缸的動作而慢慢升起，蝶閥隨之打開；當蝶閥開啟至90°后即達到全開，電機停止運轉。按下關閥按鈕時，泄壓電磁閥得電卸掉液壓油，在重錘的勢能作用下，蝶閥開始關閉。關閥時不需驅動電源，不會發生無驅動電源或者蝶閥意外故障使液壓系統失壓時蝶閥不能關閉的現象，可避免大量水體倒流、使管網系統失壓、損壞水泵事故的發生。此外，配有電動和手動2套系統，操縱閥門的開啟和關閉。液控蝶閥具有電氣自動控制的開關閥系統、泵閥聯動系統、遠程控制、自動補油壓力開關、泵閥聯動行程開關等。

2 循環水泵出口液控蝶閥原設計的弊端及優化

由于燃氣—蒸汽聯合循環機組大多為2班制調峰運行，啟停頻繁，循環水泵出口液控蝶閥也跟著要頻繁開關，再加上循環水泵出口液控蝶閥原設計存在的一些弊端，造成液控蝶閥故障率較高，嚴重影響機組的正常運行。

2.1 行程開關存在的問題及優化

循環水泵出口液控蝶閥全開、全關行程開關原采用的是機械式普通行程開關，由于液控蝶閥工作環境較為潮濕，機械式普通行程開關容易受潮生銹造成卡澀，在液控蝶閥開關過程中曾發生多起因行程開關無法正常反應閥門的實際開度而導致開關閥失敗的事件，經多方調研，了解到全封閉的接近開關可靠性較好，反饋非常準確，且由于是全封閉的，不容易受外部潮濕環境影響，通過將循環水泵出口液控蝶閥全開、全關限位機械式普通行程開關改為全封閉的接近開關后，循環水泵出口液控蝶閥閥門各個主要位置的反饋準確性和可靠性得到很大提高，從而提高了循環水泵啟泵成功率，大大提高了機組運行安全性。

2.2 增加液壓油壓力變送器

循環水泵出口液控蝶閥液壓模塊出口原來只安裝一個壓力表，當液控蝶閥開關出現異常時，運行人員要查看液壓油壓力時只能到現場查看，而循環水泵房遠離集控室，從集控室到循環水泵房液控蝶閥閥門井，即便是坐電瓶車也要耗時近10 min，非常不方便，并且由于壓力信號沒有傳到DCS（Distributed Control System，集散控制系統），也就沒有歷史趨勢可查，很不利于閥門出現異常時的技術分析，鑒于以上所述原因，在液控蝶閥液壓模塊出口通過三通增加1個壓力變送器，并將壓力信號加入DCS的歷史站，這樣就便于遠程查看液壓油壓力及調取歷史趨勢進行技術分析。

2.3 循環水泵出口液控蝶閥邏輯優化

取消循環水泵出口液控蝶閥開至15°就地行程開關，改成循環水泵出口液控蝶閥閥位模擬量信號送至DCS進行循環水泵出口液控蝶閥開至15°信號判斷，通過DCS邏輯高、低判斷確定循環水泵出口液控蝶閥開至15°信號動作值的閥位區間，減少原15°就地行程開關故障率較高問題；為防止關閥過程中出現中停情況，特在循環水泵出口液控蝶閥中停信號脈沖前加RS觸發器，由循環水泵出口液控蝶閥開至15°置1，自動關至0。

在循環水泵出口液控蝶閥原設計邏輯中，“循泵液控蝶閥開至15°”綜合信號在遠程手動狀態時對蝶閥開、關指令形成閉鎖，造成液控蝶閥在手動狀態下無法正常開關，存在手動試驗液控蝶閥時，出現中停在25°的問題，為解決此問題，在循環水泵液控蝶閥“循泵液控蝶閥開至15°”綜合信號判斷條件中新增“與”邏輯判斷條件：液控蝶閥在遠程自動狀態，通過此邏輯優化，液控蝶閥在遠程手動狀態下不再會發出“循泵液控蝶閥開至15°”綜合信號，即達到在手動試驗循環水泵出口液控蝶閥時，能正常開關液控蝶閥。

在循環水泵出口液控蝶閥原泵閥聯控設計邏輯中，在循環水泵出口液控蝶閥開啟至15°，循環水泵啟動正常后，如發生循環水泵跳閘，液控蝶閥仍繼續開啟至全開位置后，再關閉。為防止循泵跳閘后，可能因液控蝶閥關閉時間過長造成循環水母管失壓。改為在循環水泵跳閘后，液控蝶閥馬上關閉。另外，還有一處不完善的邏輯為運行的循環水泵故障跳閘，備用的循環水泵聯鎖啟動時，在循環水泵出口液控蝶閥開啟至15°后備用的循環水泵合閘指令發出。為防止運行的循環水泵故障跳閘后，備用的循環水泵聯鎖啟動時，循環水母管壓力恢復時間可能過長，改為運行的循環水泵故障跳閘，備用的循環水泵聯鎖啟動時，采用液控蝶閥離開閥門關位延時1 s后備用的循環水泵電機合閘指令發出。

在循環水泵出口液控蝶閥控制邏輯中，增加循環水泵出口液控蝶閥從全關至全開時間＞25 s報警，循環水泵出口液控蝶閥從全開至全關，時間＞15 s報警，循環水泵出口液控蝶閥從全關至15°，時間＞15 s報警，循環水泵出口液控蝶閥油泵打壓時間間隔＜1 h報警，并在DCS畫面上顯示以上時間，相關點加入DCS的歷史站，便于運行人員查看，及發現異常時提前通知檢修人員對循環水泵液控蝶閥進行檢查維護。

3 總結

結合電廠燃氣—蒸汽聯合循環機組運行實際情況，針對循環水泵出口液控蝶閥運行中出現的問題，敢于突破設備廠家的原有設計，通過對循環水泵出口液控蝶閥進行現場設備改造及控制邏輯優化，使循環水泵出口液控蝶閥故障率大大減少，提高了液控蝶閥的運行安全可靠性，循環水泵啟動成功率得到很大提高，確保機組運行安全。