陳樂

(廣東省電力第一工程局,廣東廣州 510735)

0 引言

由于真空泵應用技術的飛躍發(fā)展,水環(huán)式真空泵以其結構簡單、工作效率高、經(jīng)濟節(jié)能等優(yōu)點逐漸取代舊式射水抽氣器等抽真空設備而被越來越多電廠所采用。在真空設備啟動調試過程中,經(jīng)常會出現(xiàn)一些意想不到的問題,影響真空泵的正常運行,給機組安全穩(wěn)定運行留下了隱患。為此,有必要對實際問題進行分析并提出相應解決方法,以保證真空泵系統(tǒng)發(fā)揮其正常功能。

1 系統(tǒng)簡介

1.1 設備概況

廣州石化熱電站資源綜合利用改造工程為2×100MW汽輪發(fā)電機組,鍋爐為美國FWEC公司生產(chǎn)的420t/h循環(huán)流化床鍋爐,主蒸汽流量465t/h,主蒸汽壓力9.8MPa,主蒸汽溫度540℃。汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的CC100MW電調雙抽泠凝汽輪發(fā)電機組,一級抽汽流量150t/h、壓力4.02MPa、溫度427.6℃,二級抽汽流量50t/h、壓力1.1MPa、溫度269.3℃,排汽壓力7kPa。每臺機組配備2臺NASHAT-1006E水環(huán)式真空泵,正常情況下,1臺運行,1臺備用。

1.2 真空泵工作過程

汽輪發(fā)電機組凝汽器通過管道從圖1中169與真空泵系統(tǒng)連通,凝汽器中的氣體經(jīng)過氣動蝶閥161和止回閥163被抽吸進真空泵,吸入氣體在水環(huán)真空泵內經(jīng)過一級、二級壓縮和升高壓力后,通過排氣管道170排至氣水分離器080。在分離器內,空氣與水分離,空氣被壓縮至大氣壓力,通過法蘭口N2.2排出系統(tǒng)。分離器分離出來的水從下部管道引出至板式熱交換器130,冷卻后又回到真空泵循環(huán)使用。在真空泵系統(tǒng)中入口氣動蝶閥前壓力開關470用于控制啟動備用泵,閥后壓力開關471用于控制打開入口閥161。氣水分離器安裝有磁翻板液位計230用于現(xiàn)場指示,浮球液位開關231用于控制補水電磁閥開關以保持分離器內液位穩(wěn)定。

1.3 控制方式

真空泵設有就地和遠方控制?，F(xiàn)場2臺真空泵各配有1個就地控制箱,箱內安裝1個SIEMENS LOGO微型PLC控制器和輸入、輸出繼電器。通過控制箱上操作按鈕可在現(xiàn)場控制真空泵的啟動和停止,當控制箱上的切換開關置于遠方控制時,在集控室DCS操作畫面上可控制單臺泵的啟、?；?臺泵的聯(lián)鎖啟、停。真空泵電機的啟、?？刂坪头稚⒖刂葡到y(tǒng)(DCS)對真空泵的遠方控制信號都通過電纜硬接線接入真空泵就地控制箱,控制箱內可編程控制器(PLC)控制器的I/O模塊采集真空泵系統(tǒng)各輸入輸出信號,通過PLC內部邏輯程序控制真空泵的啟、停。

2 調試中遇到的問題及解決方法

2.1 真空泵入口閥開關不正常問題

真空泵第1次啟動時,入口氣動蝶閥在真空泵啟動運行后來回開啟和關閉,系統(tǒng)真空難以達到設計值。

圖1 真空泵系統(tǒng)圖

針對此種情況,采用排除法進行檢查。首先,排除入口氣動閥是否存在故障,把入口閥與系統(tǒng)隔離,單獨施加開關指令信號,看其能否開啟和關閉。經(jīng)過檢查,入口閥在接收到開關指令信號后均能正常開啟和關閉。然后,對入口氣動閥控制邏輯進行檢查,分析是否存在不合理的邏輯設計。用PC機與LOGOPLC通訊將內部程序上傳查看控制邏輯,如圖2所示,當真空泵運行且閥后壓力≤-88kPa時,打開系統(tǒng)入口閥,當真空泵停止或者閥后的壓力＞-88kPa時,關閉入口閥。從原邏輯看,似乎沒有問題,但在現(xiàn)場可觀察到真空泵入口吸氣管道上入口閥后壓力開關471旁邊安裝的真空壓力表指針隨著入口閥的開啟和關閉來回擺動。也就是說,實際設備在投入運行過程中,閥后壓力經(jīng)常在-88kPa附近上下波動。據(jù)此現(xiàn)象結合運行工況分析可知:真空泵啟動后將泵內部空氣排出系統(tǒng)產(chǎn)生高真空,入口閥后壓力開關471檢測到閥后壓力≤-88kPa時發(fā)出動作信號打開入口閥。真空泵系統(tǒng)與凝汽器連通,但由于汽輪機真空系統(tǒng)容積較大或不夠嚴密,系統(tǒng)真空無法立即建立,未能形成高真空。壓力開關471檢測到閥后壓力＞-88kPa,依據(jù)原設計邏輯,使得入口閥立即關閉。真空泵持續(xù)運行,入口閥關閉之后,真空泵內立刻產(chǎn)生高真空,再次打開入口閥,如此周而復始,入口閥受到汽輪機系統(tǒng)真空的影響來回開啟和關閉。

圖2 原真空泵入口閥邏輯

為了使真空泵系統(tǒng)在汽輪機系統(tǒng)真空低的情況下正常工作,對真空泵入口碟閥控制邏輯進行必要修改(如圖3所示),刪除入口閥后壓力≤-88kPa取反關閥邏輯,入口閥在真空泵運行后且建立一定真空度后才打開,這樣有利于真空泵水環(huán)的形成,在真空泵停止運行后關閉。利用RS觸發(fā)器置位保持復位優(yōu)先的功能,使閥門在開到位或關到位后即將控制指令復位。另外,考慮到入口閥安裝的是氣動蝶閥,原有的指令復位后,氣動蝶閥的閥門狀態(tài)不會再改變。通過邏輯修改,該問題徹底解決。

圖3 修改后真空泵入口閥邏輯

2.2 事故跳閘按鈕復位后真空泵自啟動問題

在試運行期間,由于真空泵振動大,運行人員就地緊急按下事故跳閘按鈕,待故障消除后復位事故跳閘按鈕,真空泵在無任何操作指令的情況下自啟動。

對真空泵啟、停控制邏輯進行檢查(如圖4實線部分所示),當入口閥關閉和分離器液位正常且啟動真空泵3個條件同時滿足時,或門A輸出“1”,RS觸發(fā)器C置位為“1”,發(fā)出真空泵啟動指令。當分離器液位低或停止真空泵條件存在時,或門B輸出“1”,將RS觸發(fā)器C復位為“0”,同時RS觸發(fā)器D置位“1”,發(fā)出真空泵停止指令。由于邏輯里雙RS觸發(fā)器構成置位保持、相互切換的作用,啟動指令置位后一直保持,當按下事故跳閘按鈕,事故跳閘按鈕通過硬接線并聯(lián)接入真空泵跳閘電氣控制回路,跳閘優(yōu)先作用,跳閘回路閉合,合閘回路斷開,真空泵立即停止運行。故障消除復位事故跳閘按鈕,真空泵電氣控制回路恢復初始狀態(tài),啟動指令的存在又重新啟動真空泵。

找出問題的原因后,提出2種改進方法:一種是將事故跳閘按鈕停止信號就地接入LOGOPLC的DI點作為真空泵跳閘的一個條件,通過PLC發(fā)出停機控制指令使真空泵停止運行;另一種是保留事故跳閘按鈕硬接線回路,修改真空泵啟、停邏輯,在真空泵啟動運行之后將啟動指令復位,通過原有控制回路使其停機。為了在PLC出現(xiàn)故障的情況下也能緊急停機,決定采用第2種方法修改真空泵啟、停控制邏輯,增加真空泵的運行和停止信號(如圖4中虛線所示),利用真空泵啟動和停止之后的狀態(tài)返回信號來復位啟動和停止指令。真空泵的電氣控制回路一般都帶有自保持控制功能,在復位啟、停指令后仍能保持原來的工作狀態(tài),而不影響真空泵的運行。通過邏輯修改后,再次進行相關試驗,上述問題未再出現(xiàn)且真空泵啟、停正常,符合設計要求。

圖4 真空泵啟停邏輯

2.3 補水電磁閥不能正常打開問題

真空泵氣水分離器補水電磁閥不能正常打開,需要人工手動打開旁路閥給分離器補水。經(jīng)過現(xiàn)場檢查,發(fā)現(xiàn)分離器內安裝的浮球液位開關積滿泥垢,造成磁感應開關不能正常動作,致使分離器處于低液位時PLC沒有接收到低液位信號,發(fā)出打開補水電磁閥的控制指令,使電磁閥自動開啟。事后,對液位開關清除泥垢,補水電磁閥恢復正常工作。由于浮球液位開關安裝分離器內容易受水質的影響,可考慮在磁性翻板液位計外側低液位和高液位處各安裝一個磁感應液位開關替代浮球液位開關,從而更加簡單、安全、可靠。

3 結論和建議

經(jīng)過對上述問題的解決和處理,確保了機組真空系統(tǒng)的正常投運,使機組順利地通過了72h試運行并移交生產(chǎn)。然而,在真空泵的啟動調試過程中,發(fā)現(xiàn)就地控制PLC內部邏輯較為簡單、不夠完善,嚴重影響了真空泵的正常運行。建議電廠重要輔機設備的控制交由主機DCS來實現(xiàn),現(xiàn)場只設設備工作狀態(tài)指示燈和事故跳閘按鈕,不設就地啟、?？刂?。將真空泵系統(tǒng)現(xiàn)場測點和控制信號全部引入到DCS中,一方面有利于運行人員遠方監(jiān)視現(xiàn)場設備狀態(tài),另一方面2臺真空泵之間的聯(lián)鎖和保護控制可以通過DCS實現(xiàn)。另外,利用DCS內部完善的控制邏輯組態(tài)(如電動機、電動門等發(fā)電廠專用的控制功能模塊)能更好、更經(jīng)濟地實現(xiàn)對重要設備的控制,以保證機組安全穩(wěn)定運行。

[1]胡光,張欣,林柏,等.中小型機組真空系統(tǒng)射水抽氣器改造為水環(huán)式真空泵的可行性研究[J].黑龍江電力,2002,24(1):32-34.

[2]王琥,王文彬,溫秀峰.1,2號機組真空泵控制系統(tǒng)改造[J].內蒙古電力技術,2004,22(5):94-96.