循环水泵出口液控蝶阀控制系统优化

1、46·技术改造·华北电力技术NOTHCHINAELECTICPOWENo22014循环水泵出口液控蝶阀控制系统优化匡张久洲磊，李涌斌，（广东大唐国际潮州发电有限责任公司，广东潮州515723）摘要：循环水系统将冷却水送至高低压凝汽器去冷却汽轮机低压缸排汽，以维持高低压凝汽器的真空，使汽水循环得以继续。循环水泵出口液控蝶阀与循环水泵存在着密切的联系，因此循环水泵出口液控蝶阀的安全性对循环水系统尤为重要。介绍了重锤式液控蝶阀的一般控制方式，分析了循环水泵出口液控蝶阀PLC控制逻辑存在的不足，提出将循环水泵出口液控蝶阀控制引入DCS系统的改造方法。设计了就地控制循环水泵出口液控蝶

2、阀的电气回路，就地控制电源改为220VAC，解决了信号远距离传送的问题，并提高了电源控制系统的可靠性。关键词：液控蝶阀；DCS；控制系统；改造中图分类号：TK32文献标识码：B9171（2014）02-0046-04文章编号：1003-TheControlSystemTechnologicalTransformationofHydraulic-controlledButterflyValvesforCirculatingWaterPumpsKuangLei，LiYong-bin，ZhangJiu-zhou（GuangdongDatangInternationalChaozhouPowerGen

3、erationCoLtd，Chaozhou515723，China）Abstract：Thecirculatingwatersystemprovidescoolingwatertothehighandlowpressuresteamturbinecondensertocoolexhauststeam，sothatitcanmaintainthevacuumofhighandlowvoltagecondenserandkeepthesteam-watercyclecontinueThereisclosecontactbetweenthehydraulic-controlledbutterflyv

4、alvesandthecirculatingwaterpump，sothesafetyofhydraulic-controlledbutterflyvalvesisparticularlyimportantforthecirculatingwatersystemThisarticledescribesthegeneralcontrolmethodsonheavyhammerhydraulic-controlledbutterflyvalves，andanaly-zesitsdeficiencyoncontrollingPLClogics，thenproposestheimprovementme

5、asuresthatusingDCSsystemtocontrolthehydraulic-controlledbutterflyvalvesInthisarticle，itdesignsanlocalelectriccontrolcircuitforthehydraulic-controlledbutterflyvalvesThelocalcontrolpowerhadbeenchangedto220VAC，itsolvedtheproblemoflong-dis-tancesignaltransmission，andimprovedthereliabilityofpowersupplyco

6、ntrolsystemKeywords：hydrauliccontrolledbutterflyvalves；DCS；controlsystem；technologicaltransformation0前言12号机组为600MW火力发电潮州发电厂1、2、3、4号4台循环水泵，1号机组用1、机组，配1、2号2台循泵，2号机组用3、4号2台循泵，每台2台机组循泵出机组的两台循泵互为联锁备用，口母管通过联络门可以互为备用。循泵出口蝶阀为长沙阀门厂生产的重锤式液控止回阀，控制装置为PLC控制。在实际应用中发现液控蝶阀控制存在不足，为提高循环水控制的可靠性，将液控蝶阀的控制引入到DCS系统，并在DCS逻

7、辑中对原有控制思想进行优化。改造前的液控蝶阀控制方式和存在的问题改造前的控制方式11该厂循环水泵与出口液控蝶阀之间的联锁逻辑做在DCS中，液控蝶阀自身的控制逻辑都通过PLC控制，就地开、关液控蝶阀指令也送至PLC。开启液控蝶阀和运行过程中补压通过启动油泵实现；关闭液控蝶阀时由电磁铁带电打开泄油通道，利用重锤自身重力关闭蝶阀。液控蝶阀2所示。油路图和控制原理图如图1、No22014华北电力技术NOTHCHINAELECTICPOWE47图1油路图图2液控蝶阀控制原理图12液控蝶阀控制系统存在的问题1液控蝶阀与循环水泵存在着密切的联系。从保护循环水泵和系统可靠性方面分析，该厂液图3所示，在关蝶阀时

8、，关指令存在，液压油泵不会联启。但是当蝶阀关到位后，关阀指令消失，若此时全开限位未脱开，油压低信号就会将油泵联启，把蝶阀开启，导致母管中循环水倒流，容易损坏循环水泵且严重影响机组安全；控蝶阀控制存在如下问题：（1）液控蝶阀掉锤判断条件单一，只用关向15°（即蝶阀已经关闭了75°）信号作为条件。若循环水泵在运行，关向15°信号误发，将导致循环水泵跳闸，真空下降，严重影响机组安全运行；（2）油压低联启油泵补油条件不合理。从图2的PLC原理图中可知，补油逻辑可简化如图3油压低联锁启油泵条件48华北电力技术NOTHCHINAELECTICPOWENo22014图6液压油泵

9、和泄油电磁阀控制（3）控制电源取自电源转换模块，且无冗余，一旦电源转换模块发生故障，液控蝶阀将失去控制电源，导致液控蝶阀在循环水泵事故配置跳闸时不能联锁关闭，同时也导致液控蝶阀在液压油压力不足时不能及时补油；（4）就地控制也是通过PLC实现，没有实现真正意义上的就地控制，如果PLC装置故障，液控蝶阀只能通过图1中的手摇泵和并联手动门开启和关闭蝶阀；（5）液控蝶阀采用PLC控制，液控蝶阀的PLC接收DCS或就地控制柜的开阀和关阀指令，其开阀、关阀、油压低联启油泵、油压高联停油泵逻辑均在PLC中实现。无法在线监视和强制逻辑，且不便于事故分析；（6）就地液控蝶阀无液压油压力变送器，DCS无法监视油压

10、，不利于运行人员提前判断液控蝶阀是否工作正常。2阀之间）急剧上升。故可将循环水泵出口压力的高限值（暂取015MPa）作为一个掉锤判断条件。更改后逻辑如下图4所示。图4优化后掉锤判断条件（2）油压低联锁启油泵条件优化。油压低联锁启油泵条件中加入开阀指令，开阀指令发出后由S触发器保持住，不妨碍油泵的正常联锁启。关阀时，关阀指令将开指令复位，无论全开反馈是否存在都不会联启油泵。更改后逻辑如图5所示。221改造方案内容和实施逻辑优化（1）掉锤判断条件优化。若液控蝶阀掉锤，图5油压低联锁启油泵条件会引起循环水泵出口压力（测点在循环水泵与蝶No22014华北电力技术NOTHCHINAELECTICPOWE

11、49图7液控蝶阀就地控制电气原理图22液控蝶阀控制进入DCS该厂采用的DCS为日立的H5000M系统，H5000M系统采用双冗余配置的控制器、二重化环状冗余网络和全冗余的电源系统，具有较高的可靠性。液控蝶阀控制思想改为DCS逻辑后更直观，且可以在线监视逻辑和修改相关参数。在液控蝶阀控制中，主要涉及：（1）循环水泵与液控蝶阀的联锁。启循环水泵时，若单台机组两台循环水泵均未运行时，蝶阀开15°后才联锁启动循环水泵；若单台机组任一循环水泵已运行，蝶阀与循环水泵同步启动。停循环水泵时，蝶阀关闭75°后联锁停止循环水泵。如此设计可有效防止循环水倒流和循环水泵倒转现象发生；（2）将原来

12、送至PLC的油压高、油压低、油温高、循环水泵急停、控制电源消失等信号送至DCS系统；（3）增加液控蝶阀液压油压力变送器，将油压模拟量信号上传DCS系统并在DCS画面上做压力显示点；（4）液控蝶阀液压油泵以及泄油电磁阀的控DCS逻辑如图6。DCS逻辑包含了原PLC逻制，辑的控制思想并进行了优化，增加了油压模拟量高于14MPa停油泵的保护。23就地电气控制回路设计改造前，蝶阀控制电源取自电源模块（220VAC/24VDC），电源模块损坏，液控蝶阀就失去控制。取消PLC后，就地控制电源改为220VAC直接控制，消除了危险集中在电源模块上的问题，提高了控制系统的可靠性。因无可匹配的由220VAC供电的泄油电磁阀型号，且24VDC供电的电磁阀使用寿命较长，故保留原有的电源模块和泄油电磁阀，电源模块只为泄油电磁阀供电，电气原理图设计如图7。3结论2011年1、2号机组小修期间，对液控蝶阀控4台液控蝶阀的控制进入DCS制系统进行改造，系统，液控蝶阀控制系统试运成功。经过逻辑优化后，消除了液控蝶阀运行不可靠而造成设备损3坏和危及机组安全运行的