電動執行機構在中低壓聯通管蝶閥的應用

高曉晨 馬奔騰

摘要：隨著環保減排需要的加大，對發電廠采暖供熱需求也日益增強，將汽輪機中低壓聯通管蝶閥由液動改為電動執行機構可解決因振動引起EH油泄漏造成機組非停的安全隱患，有效提高機組和供熱可靠性。

關鍵詞：中低壓聯通管蝶閥，電動執行機構，可靠性

1 引言

華電渠東發電有限公司（以下簡稱渠東公司）一期2×330MW機組汽輪機為上海汽輪機廠生產的CC330/264-16.7/1.0/537/537型亞臨界、一次中間再熱、高中壓缸分缸、單軸、三缸兩排汽、雙抽可調整抽汽沖動凝汽式汽輪機，機組額定出力為330MW，中低壓缸聯通管蝶閥（以下簡稱EGV）是由上海汽輪機廠成套提供的TYCO公司生產的90度角行程調節閥，主要由閥門本體、EH油液控系統和就地PLC控制柜三部分組成，其中EH油控制系統接入汽輪機EH油系統，與汽輪機調速閥門共用EH油，PLC控制柜接受DEH系統指令，轉換為液控比例閥指令來控制EGV開度。

當進入冬季采暖供熱期后，需要逐步關閉EGV來使更多的蒸汽進入熱網加熱器進行換熱，隨著EGV關小，產生汽流激振，引起汽輪機中低壓聯通管道振動，傳遞至EGV閥體后又進一步引起了EGV的EH油管道振動，易造成EH油管斷裂，使整個EH油系統泄漏，引起發電機組強迫停運。另外，EGV的EH管路靠近高溫熱源，容易造成EH油酸值升高^[1]，以上問題嚴重威脅機組和對外供熱的安全運行。為了減小振動，需要維持較高的EGV開度，影響了機組的供熱能力，而為了盡可能提高供熱能力，需要提高機組整體負荷來增加抽汽量，造成電負荷偏離電力調度下達的負荷曲線，造成兩個細則考核。

通過分析調研和論證，對原廠設備進行改造，拆除原有EGV的EH油液控系統和就地PLC控制柜，更換為智能分體式電動執行機構，可徹底杜絕管道振動引起EH油泄漏造成機組非停的安全隱患，確保了冬季采暖供熱期對外供熱的安全運行，并使機組在滿足供熱量的前提下負荷調整余度增大，更好的貼合電力調度負荷曲線，避免了兩個細則下限考核，產生較大經濟價值。

2 主要做法

結合其他同類型機組EGV發生的缺陷，分析改造為分體式電動執行機構的優勢如下：首先使精密的執行機構控制部分與振動的管道脫開，徹底消除了EH油泄漏造成機組非停的安全隱患;其次，電動執行機構精密控制部分可以安裝在運轉層平臺，遠離熱源，降低故障率且維護方便;另外取消了就地PLC，由DEH直接發送控制指令到執行機構，減少中間故障環節;最后，電動執行機構在斷電、斷信號時可以設置為保持原位，相對液控閥門系統安全性高。另外，在當發生供熱系統故障熱網解列時，相對液控執行機構快速泄壓使EGV迅速開啟，電動執行機構動作平緩，可使進入低壓缸的蒸汽逐步增加，對汽輪機葉片沖擊較小。因EGV全關時尚有30%通流面積，結合熱網加熱器進汽閥動作時間分析，當發生熱網解列時，一分鐘內全開即可實現熱網加熱器緊急泄壓以保證熱網系統安全。

液控蝶閥更改為電動執行機構一般選用減速機直接連接閥門的方式，或采用減速機帶動連桿、連桿驅動閥門的方式。經方案比對分析，采用減速機帶動連桿，連桿驅動閥門的方式無法避免閥門振動傳導至減速機的問題，因增加連桿中間環節，受管道傳導來的振動影響，可能造成連桿固定螺絲松動脫落問題，并且可能發生因連桿強度不足造成閥門動作時連桿彎曲的問題。最終確定采用分體式電動執行機構，減速機和執行機構電機直接與閥門連接，執行機構控制部分安裝于汽機房運轉層的方案。

根據EGV說明書和廠家要求核算確定執行機構技術參數，最終選用德國DREHMO公司MSG型減速機和SMC型執行機構。根據方案，關閉并封閉EGV的EH油進油和回油管路，拆除原EGV的油動機等控制部件，將減速機和執行機構電機部分與EGV連接，減速機和閥門的連接鍵根據現場測繪進行加工制作。將執行機構的控制部分安裝于汽機房運轉層，與執行機構電機部分使用專用線纜連接，并沿汽輪機車衣鋼架固定，防止線纜受重力影響松脫。將DEH控制系統輸出至EGV的4-20mA控制指令和緊急開門ESD指令直接接至執行機構的控制部分，閥門開度反饋信號直接送回DEH控制系統，越過原EGV的PLC控制柜，簡化控制結構，消除中間環節，原PLC控制柜停電備用。設定電動執行機構斷信號保護，當指令和反饋信號任一丟失時閥門保持原位，并發出報警至DEH控制系統警示運行人員。設定執行機構緊急動作功能，當DEH控制系統來ESD信號觸發時閥門自動全開。執行機構就地操作旋鈕增加閉鎖裝置防止人員誤碰。DEH控制系統側保持原EGV相關邏輯不變，主要聯鎖保護為當熱網解列時觸發EGV緊急開門ESD指令，并將閥門模擬量指令置于100%實現緊急開門。

3 應用成效

渠東公司于2018年完成本項目改造，通過2018-2020年冬季兩個采暖供熱期的運行，在安全價值、經濟價值等方面均取得了較大成效：

1. 在設備安全性方面，EGV可根據供熱實際需要安全關閉至30%以下，最低開度降至20%。通過將EGV與汽輪機EH油系統隔離，消除了重大設備安全隱患，避免了機組因EH油管路振動造成泄露引起的強迫停運，產生重大直接安全效益和間接的經濟效益;

2. 在供熱能力和經濟價值方面，隨著冬季采暖供熱期EGV開度減小，單元機組小時平均抽汽量同比提高約27%，供熱能力提升效果顯著，可以滿足更大供熱面積需要，也提升了機組運行的經濟型。另外隨著機組供熱能力的提升，機組電負荷調節能力進一步加強，機組負荷率得以更好的擬合電力調度下達的負荷曲線，有效減少兩個細則的下限考核。

4 結論

本項目可適用于采用雙抽可調整抽汽式汽輪機的同類型供熱機組，對中低壓聯通管蝶閥采用液控蝶閥，且液控系統驅動油接自汽輪機EH油系統的情況，通過本創新成果項目改造，可有效消除因聯通管振動引起EH油管路泄露造成的機組強迫停運的安全隱患，解決制約冬季采暖供熱期機組和熱網系統安全運行的重大問題。

參考文獻

[1] 于永杰， 宋端強. 300 MW機組EH油油質控制經驗淺析[J]. 東方汽輪機， 2016（2）：48-50.