联合循环机组循环水泵出口液控蝶阀优化

林建业

（福建晋江天然气发电有限公司，福建晋江 362251）

0 引言

燃气—蒸汽联合循环机组以其启动快、调峰能力强的特点在电力系统中的应用日益广泛。某电厂采用美国GE公司生产的MS109FA燃气—蒸汽联合循环机组，汽轮机为GE公司生产的D10汽轮机，为三压、一次中间再热、单轴、双缸双排汽、（冲动式无抽汽）纯凝式机组。汽轮机采用全周进汽，不设调节级。由于汽轮机、燃气轮机和发电机同轴布置，燃气轮机启动时，汽轮机也跟随一起转动，随着转速的提高，汽轮机鼓风热量增加，汽轮机需要引入辅助蒸汽，用于冷却低压通流部分。汽室抽真空系统的作用是清除汽轮机凝汽器中的空气和非凝结气体。在汽轮机启动前以快速方式排除凝汽器中的空气和非凝结气体；在运行期间持续排出凝汽器中的空气和非凝结气体。循环水系统水源为台湾海峡海水，采用扩大单元制直流供水系统，即1台机组配2台循环水泵，一条供水压力管和一条排水沟，每2台机组供水压力管之间设联络阀。循环水系统向联合循环机组的低压缸排汽提供冷却水，同时也为开式冷却水系统提供冷却水源，用于闭冷器的冷却水。汽轮机排汽共有3台真空变送器，在机组运行转速＞300 r/min后，有任意2台真空变送器的真空值＜MARK VI（以VME为基础的SPEEDTRONIC燃气轮机和蒸汽轮机控制器，有Simplex（简化型）和TMR（三重冗余型）2种控制系统。配备了基于Windows NT的CIMPLICITY HMI和控制系统Toolbox）内部逻辑设定的定值，将会触发跳机以保证设备安全。当循环水泵失电停运时，循环水泵出口液控蝶阀自动按调定好的程序先快关截断大部分水流，起到止回阀的作用，然后慢关至全关，起到消除水锤危害、缓冲和截止的作用，具有水泵出口处闸阀和止回阀的功能。

1 循环水泵出口液控蝶阀工作原理

循环水泵出口液控蝶阀可单独开启和关闭，也可和水泵联动开启和关闭，实现自动控制该蝶阀靠液压驱动，按下开阀按钮时，油泵电机启动，油泵排出压力油，经单向阀、节流阀及高压油管进入液压缸，重锤随液压缸的动作而慢慢升起，蝶阀随之打开；当蝶阀开启至90°后即达到全开，电机停止运转。按下关阀按钮时，泄压电磁阀得电卸掉液压油，在重锤的势能作用下，蝶阀开始关闭。关阀时不需驱动电源，不会发生无驱动电源或者蝶阀意外故障使液压系统失压时蝶阀不能关闭的现象，可避免大量水体倒流、使管网系统失压、损坏水泵事故的发生。此外，配有电动和手动2套系统，操纵阀门的开启和关闭。液控蝶阀具有电气自动控制的开关阀系统、泵阀联动系统、远程控制、自动补油压力开关、泵阀联动行程开关等。

2 循环水泵出口液控蝶阀原设计的弊端及优化

由于燃气—蒸汽联合循环机组大多为2班制调峰运行，启停频繁，循环水泵出口液控蝶阀也跟着要频繁开关，再加上循环水泵出口液控蝶阀原设计存在的一些弊端，造成液控蝶阀故障率较高，严重影响机组的正常运行。

2.1 行程开关存在的问题及优化

循环水泵出口液控蝶阀全开、全关行程开关原采用的是机械式普通行程开关，由于液控蝶阀工作环境较为潮湿，机械式普通行程开关容易受潮生锈造成卡涩，在液控蝶阀开关过程中曾发生多起因行程开关无法正常反应阀门的实际开度而导致开关阀失败的事件，经多方调研，了解到全封闭的接近开关可靠性较好，反馈非常准确，且由于是全封闭的，不容易受外部潮湿环境影响，通过将循环水泵出口液控蝶阀全开、全关限位机械式普通行程开关改为全封闭的接近开关后，循环水泵出口液控蝶阀阀门各个主要位置的反馈准确性和可靠性得到很大提高，从而提高了循环水泵启泵成功率，大大提高了机组运行安全性。

2.2 增加液压油压力变送器

循环水泵出口液控蝶阀液压模块出口原来只安装一个压力表，当液控蝶阀开关出现异常时，运行人员要查看液压油压力时只能到现场查看，而循环水泵房远离集控室，从集控室到循环水泵房液控蝶阀阀门井，即便是坐电瓶车也要耗时近10 min，非常不方便，并且由于压力信号没有传到DCS（Distributed Control System，集散控制系统），也就没有历史趋势可查，很不利于阀门出现异常时的技术分析，鉴于以上所述原因，在液控蝶阀液压模块出口通过三通增加1个压力变送器，并将压力信号加入DCS的历史站，这样就便于远程查看液压油压力及调取历史趋势进行技术分析。

2.3 循环水泵出口液控蝶阀逻辑优化

取消循环水泵出口液控蝶阀开至15°就地行程开关，改成循环水泵出口液控蝶阀阀位模拟量信号送至DCS进行循环水泵出口液控蝶阀开至15°信号判断，通过DCS逻辑高、低判断确定循环水泵出口液控蝶阀开至15°信号动作值的阀位区间，减少原15°就地行程开关故障率较高问题；为防止关阀过程中出现中停情况，特在循环水泵出口液控蝶阀中停信号脉冲前加RS触发器，由循环水泵出口液控蝶阀开至15°置1，自动关至0。

在循环水泵出口液控蝶阀原设计逻辑中，“循泵液控蝶阀开至15°”综合信号在远程手动状态时对蝶阀开、关指令形成闭锁，造成液控蝶阀在手动状态下无法正常开关，存在手动试验液控蝶阀时，出现中停在25°的问题，为解决此问题，在循环水泵液控蝶阀“循泵液控蝶阀开至15°”综合信号判断条件中新增“与”逻辑判断条件：液控蝶阀在远程自动状态，通过此逻辑优化，液控蝶阀在远程手动状态下不再会发出“循泵液控蝶阀开至15°”综合信号，即达到在手动试验循环水泵出口液控蝶阀时，能正常开关液控蝶阀。

在循环水泵出口液控蝶阀原泵阀联控设计逻辑中，在循环水泵出口液控蝶阀开启至15°，循环水泵启动正常后，如发生循环水泵跳闸，液控蝶阀仍继续开启至全开位置后，再关闭。为防止循泵跳闸后，可能因液控蝶阀关闭时间过长造成循环水母管失压。改为在循环水泵跳闸后，液控蝶阀马上关闭。另外，还有一处不完善的逻辑为运行的循环水泵故障跳闸，备用的循环水泵联锁启动时，在循环水泵出口液控蝶阀开启至15°后备用的循环水泵合闸指令发出。为防止运行的循环水泵故障跳闸后，备用的循环水泵联锁启动时，循环水母管压力恢复时间可能过长，改为运行的循环水泵故障跳闸，备用的循环水泵联锁启动时，采用液控蝶阀离开阀门关位延时1 s后备用的循环水泵电机合闸指令发出。

在循环水泵出口液控蝶阀控制逻辑中，增加循环水泵出口液控蝶阀从全关至全开时间＞25 s报警，循环水泵出口液控蝶阀从全开至全关，时间＞15 s报警，循环水泵出口液控蝶阀从全关至15°，时间＞15 s报警，循环水泵出口液控蝶阀油泵打压时间间隔＜1 h报警，并在DCS画面上显示以上时间，相关点加入DCS的历史站，便于运行人员查看，及发现异常时提前通知检修人员对循环水泵液控蝶阀进行检查维护。

3 总结

结合电厂燃气—蒸汽联合循环机组运行实际情况，针对循环水泵出口液控蝶阀运行中出现的问题，敢于突破设备厂家的原有设计，通过对循环水泵出口液控蝶阀进行现场设备改造及控制逻辑优化，使循环水泵出口液控蝶阀故障率大大减少，提高了液控蝶阀的运行安全可靠性，循环水泵启动成功率得到很大提高，确保机组运行安全。