循环泵出口蝶阀控制系统的改造

一个发电企业，特别是具有较高DCS控制系统的发电厂，其各个设备的高可靠性运行与安全运行都是非常重要的。因此对电厂重要辅机中控制系统较低的设备有必要对其进行升级改造，使其能满足整个电厂的安全运行。

 1 概述

     某厂共有 12台循环水泵。从2000年机组开始投入商业运行以来，因循环泵出口阀控制不可靠多次出现循环泵和出口蝶阀启停不正常，影响机组凝汽器真空甚至跳机，严重影响机组的安全稳定运行，因此循环泵出口蝶阀控制系统的改造势在必行。

循环水泵及液控蝶阀控制逻辑如下：

1.1循环泵工作原理（具体见接线图）:

1.1.1手动启泵：将立盘上控制开关打到手动启动位，控制开关相应接点接通、信号回路送至6KV 开关柜，触发6KV 开关柜内启动继电器带电，循环水泵启动，同时立盘上运行指示等亮，循环泵启动后，启动回路复位。

1.1.2手动停泵：将立盘上控制开关打到手动停止位，控制开关相应接点闭合、信号回路送至6KV 开关柜，触发6KV 开关柜内跳闸继电器带电，循环水泵停运，同时立盘上停止指示等亮。

1.1.3事故紧停：按下就地事故按钮，信号回路送至6KV 开关柜，触发6KV 开关柜内跳闸继电器带电，循环水泵停运，同时立盘上停止指示等亮。

1.1.4两台泵的联锁：当一台循环泵正常启动后，在立盘上将另一台循环泵的控制开关选择在预选位、联锁开关选择在联锁位，此时重动继电器回路具备启动条件，当运行中循环泵运行信号消失，重动继电器回路接通，在联锁位循环泵启动继电器带电，备用循环泵启动。同时，立盘事故报警启动。

1.1.5泵阀联锁：将液控止回阀的单动/联动转换开关SA2打到联动位，循环泵启动后，6KV开关合闸，其辅助常开触点VKF接通，这样时间继电器KT2延时5S，其常开点接通，使得中间继电器KA1、KA2带电，电磁阀YV1、YV2带电，止回阀开启；同样，在水泵停泵时，6KV开关跳闸，其辅助常闭触点VKF接通，使得中间继电器KA3得电，KA3的两个常闭触点断开分别使中间继电器KA1、KA2失电，电磁阀YV1、YV2失电，关闭液控止回阀，这样就实现了水泵与阀门的联锁。

1.1.6阀关联锁跳循环泵：将液控止回阀的单动/联动转换开关SA2打到联动位，当阀门关到70度时，位置开关SQ4动作，其常开结点闭合，接通循环泵跳闸联锁回路，循环泵跳闸；

1.2循环泵出口液控蝶阀

     循环泵出口阀采用液控的方式，以较大的动作力矩和较快的动作时间实现对大管径管路的关断，可以按一定的关系实现与泵的联锁，能很好地减轻泵启、停过程中的水锤现象，对泵起到保护的作用。

1.2.1液控蝶阀的工作原理：

油泵电机启动，压力油经单向阀流向系统，电磁阀YV1、YV2失电，阀门关闭。打开截止阀，油泵向蓄能器供油。当压力升至17Mpa时 ，压力控制器9发出信号，电机停转；当系统压力降至13MPa时，压力控制器发出信号，油泵启动，补压至17MPa停泵，油泵补充蓄能器损失的压力油，蓄能器作为压力油源，电磁阀YV1、YV2同时得电，压力油使插装阀关，压力油进入无杆腔，推动活塞杆伸出去开启蝶阀，有杆腔油经节流阀，电磁阀流回油箱。调整节流阀可调开阀时间。阀门打开后，液压系统蓄能器保压，压力上限值为17MPa，当油压降到13MPa时，压力控制器发出信号启油泵，补到17MPa后停泵。阀门关闭时，同样方法实现保压。阀动作过程中，如电磁阀YV1得电，YV2失电，阀门即停在任意位置。当YV1、YV2电磁阀失电，压力油经插装阀、单向阀到油缸有杆腔，无杆腔回油经尾部快关调速阀、插装阀流回油箱，实现快关，调快关调速阀可得到不同的快关时间；阀关至一定角度，无杆腔油经慢关调速阀回油，调节慢关调速阀可得到不同慢关时间。不同的快、慢关切换角度可通过调缸尾部的调节阀得到。

  1.2.2液控蝶阀控制逻辑

        液控蝶阀控制分为单动和连锁两种控制方式

单动开、关阀过程：

单动开阀：单动/联动转换开关SA2置单动位，操作开按钮SB3，KA1、KA2得电且自保持，YV1、YV2得电，阀门开启，开至15角时，行程撞块压下行程开关SQ1，SQ1开关动作，中间继电器KA1失电，电磁阀YV2失电，阀门暂停；行程开关SQ1压下同时KT1得电延时2S，2S后，KA1，YV2得电，阀门继续开启至全开位置，开限位开关SQ2动作，就地全开指示灯HL3亮，同时中间继电器KA5得电，送出远方开到位指示灯。

单动关阀：操作关阀按钮SB1，中间继电器KA1、KA2失电，电磁阀YV1、YV2失电，阀门关闭；全关时，行程撞块压下行程开关SQ3，SQ3开关动作，就地全关指示灯HL2亮，同时中间继电器KA4得电，送出远方关到位指示灯

停阀：在开关阀过程中，操作停阀按钮SB2，中间继电器KA1失电，KA2得电，电磁阀YV1得电，YV2失电，阀门停止（此功能只在调试、检修时用）。

联动开、关阀

联动开阀：将万能转换开关SA2置联锁位置，循环泵启动后，循环泵辅助触点VKF接通，时间继电器KT2延时，中间继电器KA1、KA2得电，电磁阀YVQ、YV2得电，阀门开启，其工作过程与单动一样。

联动关阀：正常停运循环泵时，当循环泵运行信号消失时，中间继电器KA1、KA2得电，电磁阀YVQ、YV2失电，阀门正常关闭。

自动补油：电源开关SA3闭合，电源指示HL5亮，接通油泵开关SA1。如油压低于13MPa，则泵启动。油泵运行指示灯HL4亮，系统补油。补至17MPa，压力控制器触点SP打开，KM失电，停泵。

1.3液控蝶阀启停与循环泵启停的相关逻辑见表1。

表1

系统存在的主要问题有：

⑴ 继电器硬触点易老化、松动，经常出现触点接触不良而导致控制系统故障。由于硬接线较多，故障查找困难。

⑵ 原系统交直流两路供电切换不可靠，交流失去时，直流回路不能及时可靠投入运行。

⑶ 一次元件测量不准，运行不可靠，如原系统油泵启停采用国产压力开关来控制，经常导致蝶阀开、关不正常。

⑷  控制逻辑不完善。原设计循环泵运行时，当蝶阀关至75�时，连跳循环泵逻辑中对电源监视点选择不合理。

2    DCS改造

2.1 改造方案论证

    考虑到系统的稳定与完善，因此对循环泵一并纳入改造计划。

  某厂机组采用西门子T-XP DCS系统，该系统具有先进的组态功能与强大的接入功能，采用西门子的标准配置，通过在循环泵房增设一面机柜，安装远程I/O模件，（西门子SIM模件）通过通讯模件经通讯电缆远传至DCS的电子间，（因泵房与电子间距离较远，约700米，故这段距离通过光缆传输）与DCS的AP相连。循环泵6KV开关柜安装于汽机房，与其它可操作的6KV开关一样，留有和DCS留有的接口。因此将循环泵系统纳入DCS系统控制，是完全可以实现的。同时，为了保证系统的安全运行，远程I/O柜电源采用机侧UPS两路供电。

通过对DCS各AP负荷进行测试，并进行资源优化后确定循环泵及相关系统所占用的AP及具体槽位。选择汽机侧CJJ22机柜的AP336。考虑到AP冗余在电子间加装了EG185机架，以实现AP主从切换时，不影响对循环泵房的监控。下结构图为远程I/O配置图。

DCS电子间

循环泵房

结构图

2.2  DCS组态

原循环泵与泵出口液控蝶阀的启停控制在泵房值班室实现，原DCS画面只能看到循环泵启停状态。因而，必需对DCS增加的模件与画面进行组态。

⑴  通过原循环泵6KV开关和DCS留有的接口，通过DCS冗余的FUM210模件直接连接，实现循环泵远方操作，并在DCS中通过组态实现联锁功能。

⑵  在原DCS冷却水画面 （COOLING WATER）增加了两幅画面，一幅为循环泵系统工艺画面（CIRCULATING WTR SYS）另一幅为两台泵本体温度、振动、液位监视画面（CWP MONITER）。现循环泵系统各设备的操作、监视。

⑶  循环泵房相关设备的控制和各子系统内部的联锁功能（如冷却水系统、液控蝶阀各部件之间的联锁），由DCS实现，所有温度信号，压力信号，液位,振动信号通过SIM模件远传至AP。

                                新加AP配置图

2.3  就地设备改造

⑴、  原循环泵出口碟阀控制回路全部拆除，只留主接触器回路。

⑵、  原油站压力开关更换为压力变送器远传到DCS，使测量更加精确。

⑶、  冷却水塔手动补水门，更换为电动补水门.。

⑷、  加装泵振动检测装置（采用日本新川振动装置）。

⑸、  循环泵电机冷却水泵和轴承冷却水泵回路改造。

⑹、  安装冷却水塔、循环泵前池液位计。

2.4  改造后功能

   改造后保留原控制功能外，实现了

⑴          循环泵由机组长在集控室进行启停操作、并实现两台循环泵的联锁。

⑵          液控蝶阀油泵在集控室单独操作并实现联锁操作。

⑶          液控蝶阀在集控室单独操作并实现与循环泵的联动操作。

⑷          循环泵冷却水系统（电机冷却水泵和轴承冷却水泵）在集控室进行启停操作。

⑸          实现补水电动门的远方操作。

⑹          监视相关参数：电机的线圈温度，电机的轴承温度，循环泵的振动，液控蝶阀      的工作状态，前池液位，冷却水压力等信号。

⑺          液控蝶阀各部件之间的联动及冷却水系统之间的联动在DCS实现。

⑻          泵启阀不开保护停泵功能（原系统不具备）。

⑼          液控蝶阀两个电磁阀单独操作功能（原系统不具备）。

3    改造效果

     从 2004年4月开始对2机循环泵及其蝶阀控制系统改造之后，到2005年12月，已完成四台机组8台循环泵与其蝶阀的DCS改造，在不改变原功能的情况下，实现了循环泵，蝶阀及其附属设备的远方DCS操作与相关参数监视，改造后的系统有以下特点：

⑴ 系统运行稳定，可靠性高，安全性好。经过一年多的实践证明，改造后循环泵蝶阀控制系统故障率降低到零，未出现因蝶阀控制故障引起循环泵启停失败的现象。

⑵  用DCS进行编程方便，易于达到所需控制目的。

⑶ DCS先进的事故记录及查询功能，大大减轻了维护人员的工作量。

⑷ 全部循环泵改造完成后，循环泵房即可实现无人值班，减少了运行人员的投入量。

4    总结

  循环泵是电厂重要辅助设备，其运行情况好坏直接决定机组能否正常、安全、经济运行。随着竞价上网的改革及创国际一流电厂的需要，机组必须安全、经济稳定运行才能适应这一要求。这就要求循环泵及其出口蝶阀控制系统可靠、稳定运行，从而保证循环泵正常运行。事实证明，经过改造的循环泵及其出口蝶阀控制系统能达到此要求。为机组的安全、经济运行提供可靠的技术保障。