龔志凱

電廠循環(huán)水泵是一種將原動機的機械能轉換為葉輪輸送流體的壓能和動能的一種動力設備，其主要作用是向汽輪機凝汽器供給冷卻水，用以冷凝汽輪機排汽，讓循環(huán)水泵順利啟動是保證機組平穩(wěn)運行的一個至關重要的因素，因此，就如何提高電廠循環(huán)水泵啟動成功率改造優(yōu)化方案進行了探討。

一、項目背景

某電廠項目為兩臺390MW（GE96F級F級）機組，在正常情況下為三臺循環(huán)水泵配合兩套機組運行，如果跳掉一臺循泵而備用泵未成功啟動，在只有兩臺循泵配合兩套機組運行，就會使循環(huán)冷卻水流量下降，循環(huán)水對凝汽器的冷卻效果變差，真空就會下降，真空異常下降會迫使機組降低負荷運行從而影響效率，同時啟泵不成功也極易發(fā)生循環(huán)水倒流導致循泵倒轉，嚴重時會直接燒毀六千伏電機，再甚者如果兩臺機組之間循環(huán)水聯絡閥未開啟的情況下甚至會直接導致機組因循環(huán)冷卻水缺失而跳機，因此讓循環(huán)水泵順利啟動是保證機組平穩(wěn)運行的一個至關重要的因素，而電廠循環(huán)水泵在未改造前經統(tǒng)計只有約80%的成功率，這存在極大的安全隱患。

二、主要研究內容

（一）循環(huán)水泵工作基本原理

電廠的GE9FA燃氣-蒸汽聯合循環(huán)機組運行過程中，循環(huán)水泵系統(tǒng)是實現動力循環(huán)的重要組成部分，包括泵體溫度、振動、轉速等測量元件、液控蝶閥及配套PLC控制系統(tǒng)以及泵體等設備。目前該電廠四臺循環(huán)水泵出口閥門均采用重錘式液控止回蝶閥，該蝶閥屬于蓄能器型，其開啟靠油泵，而關閉時靠蓄能器，省掉了重錘，具有占用空間小，安裝方便、結構緊湊的優(yōu)點，其采用電液控制，它能與循環(huán)水泵聯動控制，蝶閥預開15°后才可開啟循環(huán)水泵。開啟后液壓驅動系統(tǒng)自動保壓，使重錘不下降。當循環(huán)水泵關閉時，蝶閥門聯動關閉，分為快關和滿關兩個階段，作用是防止關閥時管路中水錘壓力上升的沖擊，緩沖保護管路，防止循環(huán)水泵的倒轉。其中液動蝶閥15°行程開關通過PLC程序控制循環(huán)水泵聯鎖啟停功能。

（二）循環(huán)水泵啟動失敗的原因分析

在未改造前該電廠循泵啟動成功率在改造前均不足80%，經熱工人員通過現場研究以及大量數據比對，發(fā)現機組循環(huán)水泵啟動失敗主要存在兩方面原因：一方面循泵入口液位不滿足條件致使啟泵失??；一方面蝶閥經常發(fā)生開反饋15°信號丟失致使循環(huán)水泵啟動失敗，這是影響循環(huán)水泵啟動成功率的最主要的因素。

1.循泵入口液位不滿足條件致使啟泵失敗原理分析。循泵入口液位為循環(huán)水泵啟泵允許條件，在未改造前液位計由于選型及安裝位置不合理造成測量不準導致經常循泵啟動條件不滿足，從而最終導致啟泵失敗。

2.蝶閥開反饋15°信號丟失致使啟泵失敗原理分析。以3A循環(huán)水泵為例，熱工人員經過統(tǒng)計分析發(fā)現，導致3A循壞水泵啟動成功率低的主要問題是啟動過程中液控蝶閥打開失敗。

造成這種情況的原因主要有兩個：其一，液動蝶閥的原裝接近開關的感應片存在問題，蝶閥工作時產生頻繁振動造成感應片經常性發(fā)生松脫，感應片本身有生銹、存在油污等現象且感應片規(guī)格大小設計不合理，運動過程中與接近開關間距過大等。其二，PLC控制邏輯本身存在著設計缺陷，當接近開關被觸發(fā)時發(fā)出脈沖信號，脈沖信號發(fā)送至PLC，PLC經過1s掃描周期接收處理觸發(fā)信號，并發(fā)出控制信號給繼電器以進行下一步順控，而繼電器從起勵到觸點動作是需要不確定的過渡時間的，而接近開關觸發(fā)信號很短時間內就消失，當接近開關信號消失后經PLC發(fā)出給繼電器的控制脈沖信號也隨之消失，這就使繼電器動作失敗，進而邏輯順控失敗，最終直接導致閥門開啟失敗。

三、項目改造方案及核心技術點

本項目主要是針對于上述問題提出了一個可靠而且有效的改造方案并組織實施。對循泵入口液位計重新選型及設計安裝位置，同時將液動蝶閥開反饋、關反饋、15°反饋的原裝接近開關感應片拆除，通過選型更優(yōu)材質感應片并依據模擬計算結果加工出更長更寬的感應片，保證接近開關在振動的環(huán)境下依然能夠感應觸發(fā)；對于控制邏輯方面存在的問題，熱工人員決定優(yōu)化PLC內部邏輯，增加脈沖模塊，使原來PLC發(fā)出的瞬時信號變成一定時長脈沖信號，保證繼電器起勵動作時間。

（一）入口液位計改造方案具體分析

由于原有的循泵入口液位計存在著種種缺陷，熱工人員通過對現場的實際考察，科學選型，最終確定采用羅克希爾（ROHEVEL）導波雷達液位計，此類型液位計抗干擾能力強同時具備低維護、使用壽命長等優(yōu)點；

熱工人員決定舍棄之前的測量位置，自行對測量井口覆蓋鐵板進行加工，在避開下方障礙物處切割加工成一個15cmX15cm的方形測量孔，在更換新的安裝位置后，有效的避免了虛假回波，提高了液位的測量精度。

（二）蝶閥反饋信號改造方案具體分析

循泵蝶閥開反饋、關反饋、15°反饋信號皆是由電感式接近開關觸發(fā)的，電感式接近開關由三大部分組成：振蕩器、開關電路及放大輸出電路。振蕩器產生一個交變磁場。當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內產生渦流，從而導致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開關信號，觸發(fā)驅動控制器件，從而達到非接觸式之檢測目的，電廠循泵蝶閥原有的接近開關感應片存在著材質生銹，松動，接觸面積以及與接近開關距離不科學等問題，需要解決此問題就必須更換感應片，科學選型。

感應片材質的不同其衰減系數也各不相同，就該電廠循泵蝶閥接近開關而言，選取衰減系數更高的材料對于信號精確觸發(fā)更有利，結合現場蝶閥安裝位置較惡劣，故決定采用不銹鋼材質自行加工制成感應片替換原有的劣質鐵片。

當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產生電位差，這種現象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為：

U=K·I·B/d，其中K為霍爾系數，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應強度，d是薄片的厚度。

根據上述公式熱工人員精確推算出感應片的科學厚度為1.76mm；

又由弧度公式：

弧長l=θr（θ為圓心角的弧度數），其中l(wèi)即為我們要確定的感應片尺寸，而r為蝶閥轉動軸半徑，θ根據接近開關體積現場自行測量得出，最終確定改良的感應片尺寸為4mmX3mm，形態(tài)為兩端略帶弧度，結合接近開關安裝規(guī)范手冊，用塞尺精密測量確定感應開關與感應片的間距為1.85mm，在安裝過程中替換掉原有的生銹螺栓，采用內六角鍍鉻螺栓固定，并添加彈簧墊圈防止振動環(huán)境下對感應片安裝位置產生影響。

關于PLC內部邏輯存在的問題，使用TwidoSoft軟件通過工程電腦與現場施耐德PLC進行通訊，在原開、關反饋15°信號邏輯回路中增加10s脈沖模塊，使PLC接受接近開關觸發(fā)信號后給繼電器發(fā)出瞬時信號變成10s脈沖信號，給回路控制有充足的反應時間，有效的保證繼電器從起勵到觸點動作所需要的時間，使閥門正常順控，以此提高閥門開啟成功率。

四、研究成果介紹

（一）分析循泵入口液位計安裝位置存在障礙物反射回波干擾及安裝位置環(huán)境惡劣，通過計算雷達波速發(fā)布重新確定液位計安裝位置。

（二）針對接近開關與閥體接觸面積小的問題拆除目前現場原有鐵片，通過自主選型設計加工全新材質感應片，并優(yōu)安裝方式，確保接近開關即使在振動情況下也能保證與接近開關正面接觸面積。

（三）對于PLC邏輯中存在的問題，利用工程電腦，在線通訊，添加10s脈沖模塊，使接近開關15°反饋觸發(fā)的瞬時信號給PLC后，PLC給繼電器的脈沖信號為10s，使繼電器成功動作，程控順利進行，進而保證正常閥門動作。

五、推廣應用情況

本次優(yōu)化改造首先應用于該電廠循環(huán)水泵，改造后循環(huán)水泵啟動成功率大大提高，一切運行參數均正常，經數據統(tǒng)計分析，電廠循環(huán)水泵總體啟動成功率達到98%，大大高于未改造前的啟泵成功率，為該電廠挽回了巨大的經濟損失，同時也消除了循泵啟動失敗這一不安全隱患，有效保證了電廠機組安全穩(wěn)定運行。（作者單位為中山嘉明電力有限公司）