董 偉,宋寶龍,趙 輝

(河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司,石家莊 050400)

河北西柏坡發(fā)電有限責(zé)任公司1號(hào)機(jī)組1993年投產(chǎn),采用北京巴布科克·威爾科克斯(B&WB)有限公司設(shè)計(jì)制造的B&WB-1025/18.3-M 型鍋爐,哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的國內(nèi)C330/264/16.7/538/538 型亞臨界汽輪發(fā)電機(jī)組,DCS控制系統(tǒng)采用艾默生公司的Ovation系統(tǒng)。

1 液控蝶閥液壓原理分析

1號(hào)機(jī)組屬于凝汽式發(fā)電機(jī)組,共配有2臺(tái)循環(huán)水泵,A 泵屬于工頻泵,B 泵屬于變頻泵,循環(huán)水泵液控蝶閥采用長(zhǎng)沙閥門廠制造的KD741X-0.6 V 自動(dòng)保壓式,每個(gè)液控蝶閥現(xiàn)場(chǎng)配置一套獨(dú)立液壓裝置,通過就地控制箱內(nèi)部硬接線回路來控制閥門的開啟、關(guān)閉和自動(dòng)補(bǔ)油等功能。液控蝶閥液壓原理示意見圖1。

圖1 液控蝶閥液壓原理示意

如圖1所示,當(dāng)油泵開啟,電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài),此時(shí)擺動(dòng)油缸在液壓油作用下,克服重錘重力將閥門打開;當(dāng)油泵停運(yùn),電磁閥處于打開狀態(tài),此時(shí)系統(tǒng)液壓油泄至油箱,在重錘重力作用下,閥門關(guān)閉;當(dāng)閥門處于正常開啟狀態(tài),此時(shí)油泵停運(yùn),電磁閥關(guān)閉,當(dāng)液壓油系統(tǒng)發(fā)生輕微泄露時(shí),通過蓄能器使液壓油壓力維持在一個(gè)穩(wěn)定的區(qū)間,保證閥門始終處于全開位置。

2 液控蝶閥硬接線回路電氣

液控蝶閥硬接線控制回路在現(xiàn)場(chǎng)控制箱實(shí)現(xiàn),位置形程開關(guān)節(jié)點(diǎn)狀態(tài)接入控制箱,在控制箱通過硬線回路實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能,將硬件回路根據(jù)工藝流程分解成4個(gè)回路,即開閥回路、關(guān)閥回路、補(bǔ)油回路和信號(hào)擴(kuò)展回路,結(jié)合液控蝶閥設(shè)備明細(xì)表對(duì)這3個(gè)回路逐一進(jìn)行闡述。

2.1 開閥回路(見圖2)

圖2 液控蝶閥開閥回路示意

如圖2所示,當(dāng)開閥指令發(fā)出后,油泵接觸器C閉合,建立油壓驅(qū)動(dòng)液控蝶閥動(dòng)作,閥門動(dòng)作至預(yù)開位時(shí),壓合行程開關(guān)XK1,油泵停運(yùn),同時(shí)延時(shí)繼電器SJ1觸發(fā),延時(shí)5 s后油泵重新啟動(dòng),閥門到達(dá)全開位通過行程開關(guān)XK4使油泵停運(yùn)。

2.2 補(bǔ)油回路(見圖3)

圖3 液控蝶閥補(bǔ)油回路示意

如圖3所示,當(dāng)循環(huán)水泵運(yùn)行且液控蝶閥在全開位置時(shí),為防止油缸液壓油內(nèi)漏造成動(dòng)作壓力降低,設(shè)計(jì)了補(bǔ)油回路。當(dāng)油壓降低時(shí),油壓低開關(guān)XK2動(dòng)作,油泵接觸器C吸合,油泵開啟,當(dāng)油壓補(bǔ)充至合理范圍內(nèi),油壓高開關(guān)XK3 動(dòng)作,油泵停運(yùn),構(gòu)成一個(gè)完整的補(bǔ)油過程。

2.3 關(guān)閥回路(見圖4)

圖4 液控蝶閥關(guān)閥回路示意

如圖4所示,當(dāng)關(guān)閥指令發(fā)出后,J2繼電器動(dòng)作,變壓器開始工作,將220 V 交流轉(zhuǎn)化為24 V直流作用在泄油電磁閥DT 上,電磁閥得電動(dòng)作,將液壓油泄至油缸,液控蝶閥在重錘的作用下關(guān)閉。

2.4 信號(hào)擴(kuò)展回路(見圖5)

如圖5 所示,當(dāng)開到位行程開關(guān)XK4 觸發(fā)后,通過J1繼電器擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)用于硬回路控制,通過K 中間繼電器擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)送DCS系統(tǒng);當(dāng)關(guān)到位行程開關(guān)XK5觸發(fā)后,通過G 中間繼電器擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)送DCS系統(tǒng)。

圖5 液控蝶閥信號(hào)擴(kuò)展回路示意

3 存在的問題

3.1 故障率高

循環(huán)水泵液控蝶閥現(xiàn)場(chǎng)控制回路共有中間繼電器4個(gè),行程開關(guān)5個(gè),延時(shí)繼電器1個(gè),油泵接觸器1個(gè),變壓器1個(gè)和泄油電磁閥線圈控制接觸器等,與DCS系統(tǒng)連接信號(hào)有開關(guān)指令和開關(guān)狀態(tài),這些設(shè)備通過硬接線用節(jié)點(diǎn)的不同形式構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)控制回路,從而實(shí)現(xiàn)液控蝶閥的4種硬線回路?，F(xiàn)場(chǎng)控制接線箱所處環(huán)境惡劣,震動(dòng)、濕度等因素嚴(yán)重影響硬件使用壽命,所以當(dāng)其中某一個(gè)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),現(xiàn)場(chǎng)控制回路無法正常使用,而且硬接線回路通過大量端子連接,端子易發(fā)生接觸不良、短路等問題,當(dāng)故障發(fā)生時(shí)液控蝶閥無法正常開啟或關(guān)閉,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生蝶閥自開或自關(guān),導(dǎo)致機(jī)組真空度的變化,觸發(fā)真空ETS保護(hù)動(dòng)作,造成機(jī)組停運(yùn)。

3.2 缺陷消除周期長(zhǎng)

當(dāng)循環(huán)水泵液控蝶閥發(fā)生缺陷時(shí),因?yàn)橛步泳€回路較為復(fù)雜且設(shè)備較多,檢修人員需要逐一排查故障點(diǎn),不能快速鎖定故障點(diǎn),而且硬接線回路連鎖功能無法有效切除,對(duì)檢修人員技術(shù)水平要求較高,稍有失誤容易造成缺陷擴(kuò)大化。液控蝶閥缺陷無法快速消除,勢(shì)必造成循環(huán)水泵無法正常投運(yùn),造成負(fù)荷受限等事故。

3.3 主控監(jiān)視參數(shù)少

運(yùn)行人員從主控室只能監(jiān)控液控蝶閥的開關(guān)狀態(tài),對(duì)于油泵的狀態(tài)和油壓情況無法監(jiān)視,液控蝶閥的開閥回路、補(bǔ)油回路、關(guān)閥回路對(duì)油泵狀態(tài)和油壓數(shù)值要求較高,如果不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)這些參數(shù),那么只能當(dāng)開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)運(yùn)行人員才會(huì)發(fā)現(xiàn)閥門故障,無法提前進(jìn)行事故預(yù)判。

3.4 無歷史追憶和報(bào)警功能

循環(huán)水泵液控蝶閥現(xiàn)場(chǎng)通過硬接線回路實(shí)現(xiàn)動(dòng)作過程,與DCS系統(tǒng)接口信號(hào)只有開關(guān)指令和蝶閥開關(guān)狀態(tài)信號(hào),蝶閥開關(guān)狀態(tài)信號(hào)并非直接來自就地行程開關(guān),而是經(jīng)過中間繼電器擴(kuò)展后,油泵狀態(tài)、預(yù)開位行程開關(guān)狀態(tài)、液壓油壓力低檢測(cè)開關(guān)狀態(tài)等信號(hào)并未進(jìn)入DCS系統(tǒng),而是直接接入就地硬接線控制回路,當(dāng)故障發(fā)生時(shí)不能有效通過DCS系統(tǒng)進(jìn)行歷史追憶來分析判斷故障點(diǎn),尤其是出現(xiàn)跳變或其他偶發(fā)事故時(shí),檢修人員無法提供有說服力的分析材料。同時(shí)就地交流220 V 和經(jīng)過變壓后的直流24 V 電源缺少監(jiān)視和報(bào)警功能,無法提前監(jiān)測(cè)電源的健康狀況,當(dāng)變壓器故障無法提供直流24 V時(shí),會(huì)導(dǎo)致泄油電磁閥無法得電泄油,閥門無法關(guān)閉,影響機(jī)組真空。

4 優(yōu)化方案

4.1 線路優(yōu)化

a.拆除所有中間繼電器和延時(shí)繼電器,只保留變壓器設(shè)備、油泵接觸器和泄油接觸器,液控蝶閥開指令直接控制油泵接觸器,關(guān)指令直接控制泄油接觸器[1]。

b.將預(yù)開位、油壓低檢測(cè)、油壓高檢測(cè)、開到位、關(guān)到位共計(jì)5個(gè)行程開關(guān)的常開點(diǎn)信號(hào)接入DCS系統(tǒng),去掉不必要的中間環(huán)節(jié),在DCS系統(tǒng)中直接用于邏輯組態(tài)。

c.增加220 V 交流電源和變壓器后24 V 直流電源故障報(bào)警信號(hào),接入DCS 系統(tǒng),對(duì)液控蝶閥電源系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

d.液壓油站增加油壓變送器模擬量測(cè)量,對(duì)液壓油壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視。

e.從油泵接觸器輔助觸點(diǎn)引出一路作為油泵運(yùn)行狀態(tài),送至DCS系統(tǒng),對(duì)油泵狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4.2 DCS邏輯組態(tài)

a.對(duì)原硬接線控制回路進(jìn)行整理分析,針對(duì)開閥回路、補(bǔ)油回路、關(guān)閥回路、信號(hào)擴(kuò)展回路在DCS系統(tǒng)中進(jìn)行邏輯組態(tài),同時(shí)從設(shè)計(jì)工藝方面考慮對(duì)邏輯進(jìn)行優(yōu)化,最終通過Ovation系統(tǒng)軟件邏輯塊實(shí)現(xiàn)原硬接線控制功能,并對(duì)循環(huán)水泵液控蝶閥重要變量增加歷史追憶,當(dāng)故障發(fā)生后,便于故障判斷和事故分析[2]。

b.對(duì)循環(huán)水泵液控蝶閥重要信號(hào)增加聲光報(bào)警功能,比如油泵狀態(tài)、電源監(jiān)視等信號(hào),當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),通過聲光報(bào)警的方式有效提醒運(yùn)行人員,便于及早發(fā)現(xiàn)問題,將故障消除在萌芽狀態(tài)。

5 結(jié)束語

循環(huán)水泵液控蝶閥控制回路優(yōu)化后,設(shè)備故障率降低,DCS系統(tǒng)強(qiáng)大的歷史追憶和報(bào)警功能為運(yùn)行人員實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況提供便利,同時(shí)DCS控制邏輯可讀性強(qiáng),大大降低檢修人員技術(shù)門檻,能夠更好的進(jìn)行維護(hù)工作,進(jìn)而保證設(shè)備正常運(yùn)行。KD741X-0.6 V 型液控蝶閥控制回路由硬接線方式納入DCS 系統(tǒng)控制,證明是可行的,具有推廣意義。