燃机电厂燃气调压站紧急关断阀控制回路改造

李鲲

(江苏华电戚墅堰发电有限公司，江苏 常州 213011)

0 引言

燃机电厂中天然气调压站是全厂燃机重要的燃料保障系统，其功能是对天然气进行调压、稳压、过滤、计量，以满足燃机对天然气供气的参数要求。当调压通道内发生故障致使压力过高或过低至预定动作值，能保护动作关闭通道，保障燃机设备的安全；而在系统正常情况下，调压站必须保证可靠稳定运行。由于电气回路原因，存在调压站控制电源切换时机组跳闸的安全隐患，本文作为一个改造案例，供同行参考。

1 设备概况

江苏华电戚墅堰发电有限公司2011年投产2台东方汽轮机有限公司生产的220 MW燃气-蒸汽联合循环供热机组，机组分轴布置。燃气轮机额定功率为144 MW，汽轮机额定功率为78 MW，采用低压过热器出口抽汽供热，由低压进汽旋转隔板调节供热量，双机流量为240 t/h,作为常州市东部区片的热源。

燃气为川气东送，从管线引入厂内，进口压力为4.2 MPa，由成套供货的调压站调压成3.3 MPa的燃气送入燃机前置模块，单机额定运行燃气流量为40 000 m3/h。整个调压站包括紧急关断(ESD)阀、流量计、旋风分离器、过滤器及4路调压线。所有设备均由配套的可编程逻辑控制器(PLC)控制，由从2台机组保安段来的220 V交流电源供电，设计要求在任意一路电源失去或电压波动时不影响调压站系统的运行。

天然气入口ESD阀是整个调压线上关键的安全装置。ESD阀安装在调压站天然气进口处，是一个带气动执行机构的隔断球阀，阀门的开关操作依靠气动执行机构，由电磁阀控制厂内仪用压缩气源驱动。当发生燃气泄漏、火警及其他紧急事件时，可就地或远控迅速切断气源。

ESD阀关闭条件为：(1)分散控制系统(DCS)按下急停按钮；(2)就地PLC柜按下急停按钮；(3)执行机构仪用气压力低(仪用气压力低于0.5 MPa自关)；(4)2个电磁阀同时断电。

2 调压站控制电源问题

为了验证调压站电源系统的可靠性，利用双机全停机会进行PLC控制电源切换试验。图1所示原接线部分的调压站控制电源接线为：电源1，2分别取自2台机组保安段，电源1进入不间断电源(UPS)装置，UPS输出至静态切换器IN1作为正用电源供电，电源2直接至IN2作为备用电源。

图1 调压站控制电源接线

试验流程：人为切断电源1模拟电源失电，UPS装置将自动切换至蓄电池供电；待UPS试验成功后，人为拉开UPS输出7QF7开关模拟UPS装置故障，此时静态切换器应自动切换至电源2供电。试验成功的标准是在整个切换过程中调压站系统PLC柜运行正常，ESD阀不关闭。

在进行调压站电源切换试验时，拉开电源1后，UPS装置进行电源切换，改由蓄电池供电，此时调压站运行正常。做静态切换器试验时，拉开7QF7开关后，静态切换器切换成功，但ESD阀跳闸。检查ESD阀已失电，检查图纸及现场接线，发现ESD阀电源接自UPS装置出口，电源2作为备用电源及静态切换器配置实际已失去了意义，即当UPS输出不正常，将导致ESD阀关闭，使所有机组跳闸。

3 调压站控制电源改造

为了保证电源1或电源2失电时不会造成机组全停，对电源回路进行改造，将ESD阀电源改接至静态切换器输出端。理论上，当电源1或UPS装置无输出后，经静态切换器切换至电源2供电后，ESD阀不会受影响(图1所示改造后接线部分)。

4 ESD阀跳闸原因分析

调压站控制电源接线改造完毕后重新进行切换试验，当拉开UPS装置输出电源7QF7开关时，静态切换器切换正常，但ESD阀仍跳闸。

初步判断为静态切换器切换时间过长，不能躲过ESD阀的自保持时间。但经录波分析，切换时间仅为10 ms，输出电压仅有小幅波动，满足设计要求。对ESD电磁阀控制回路(如图2所示)进行分析，ESD阀关闭的原因是电磁阀L0EKA10AS701，702失电，而电磁阀具备延时自保持关闭功能，在失电200 ms内不会自关，并且在电压低于85%额定电压时不会动作以躲过电源电压波动。但如果电磁阀控制电源失去时间过长，电磁阀仍会动作跳闸。

经检查，20KA41，42继电器为施耐德RXM4AB2P7型中间继电器，发生电压波动时立即动作返回，切断20KA41，42继电器的自保持回路与电磁阀回路，使电磁阀失电关闭，且需到就地PLC柜上按复位按钮使20KA41，42继电器重新带电后才能打开ESD阀。

5 ESD阀控制回路改造

本着尽量少改动原回路的原则，在回路中增加一失电延时返回的继电器20KA41-1(施耐德RE7RB13MW型时间继电器)，并将20KA41继电器更换为同类型继电器，整定时间为2 s，大于静态切换器动作时间。改造后20KA41，41-1，42中任两个继电器故障都不会使电磁阀动作，如图3所示。

图2 改造前的ESD阀控制回路

图3 改造后的ESD阀控制回路

6 结束语

通过一系列的回路改造，调压站双电源切换试验正常，提高了系统运行的安全、可靠性。