浅谈国产200mw机组旁路控制系统的改进

浅谈国产200mw机组旁路控制系统的改进

0旁路控制系统秦皇岛能源有限公司（以下简称秦电）一级200mw机组旁路系统是连接电压路系统的第二个侧路系统，由高压侧路站和低压侧路站组成。高压侧路站安装在汽车压力段旁边的管道上。当机组启动和陡峭降至低压时，主蒸汽将流入再热器。压站安装在低压装置旁边的管道上。当机组启动和陡峭降至低压时，再热蒸汽将流入储液装置。高低压旁路站均装有带电动执行器的减压阀和喷水阀各一个,减压阀用来降低蒸汽压力,喷水阀用来控制减压后的蒸汽减温用的冷却水水量。旁路控制系统就是用来控制上述4个阀门的控制回路。它可以实现对减压阀、喷水阀的开度及联锁控制,主要实现以下功能:(1)缩短机组启动时间:改变高压旁路或低压旁路进口的蒸汽压力和出口的蒸汽温度,使机组迅速而安全地启动。(2)溢流稳定汽压:当机组负荷变化剧烈,主蒸汽压力短时超过设定值时,旁路阀门开启进行泄压,压力恢复后,关闭旁路阀门。(3)安全保护作用:当机组突然甩负荷时,主汽压急剧升高,旁路阀门先于锅炉安全门动作,起超压保护作用。但由于旁路容量有限,如阀门全开后汽压仍然过高,安全门还会动作。1旁路控制系统维护分析秦电200MW机组旁路控制系统采用可编程控制器进行顺序控制,是一套独立的顺控系统,由于各种原因,投产运行近13年,自动控制功能一直不能投入,即使投入也不能满足运行工况的要求,且故障率高,存在的主要问题如下:(1)设备老化。控制系统所用接触器、热继电器等在运行十几年后都不同程度地存在老化现象,接触器有剩磁、热继电器电流延时定值失准,触点接触不良等现象时有发生。(2)控制逻辑缺少维护手段。日立产可编程控制器属已停产产品,备件订购困难且无逻辑监视检查手段,一旦出现故障就无办法处理,系统将陷入无法维护状态。(3)寄生电路影响维护。自动功能长期无法投入,与其相应的各种控制设备都处于闲置状态,多年的闲置使这些设备失去了维护,形成寄生电路,为消缺检查带来很多不必要的麻烦。(4)技术培训困难。由于旁路系统一般只有在机组启停过程中投入使用,日常运行中很少投入,使维护人员的重视程度偏低。加之控制系统设计复杂,在一定程度上成为技术难点,成为无人问津地带,即使进行技术培训,由于系统内存在闲置回路,学习起来需要区分,对新学者来说也较困难。这给系统的维护带来了很多不便。(5)控制柜内接线方式不符合目前电力安全生产规格要求,接触器、热继电器等接线端子每个端子接两到三根线,且整改起来很不方便。上述原因造成旁路控制系统的日常维护与消缺都越来越困难,与之相应,系统的使用功能也越来越差,几乎每次启停机过程都会出现这样那样的缺陷,检查起来十分困难,严重时甚至延误启机。基于设备的这种现状,经过公司领导、技术人员研究决定,在适应现有运行工况、满足现有系统功能的前提下,以简化设备、优化控制原理为目的,更新改造200MW机组的旁路控制系统,使系统趋于简化,便于维护。2优化改造的总体思路200MW机组旁路系统实际控制的是高压旁路站减压、喷水阀和低压旁路站减压、喷水阀4个电动执行器的开度,用来调节高、低压旁路管道内蒸汽的压力和温度,要满足的功能是在启停机和陡降负荷时运行人员能方便、可靠地操作和使用汽机旁路系统,稳定机组的运行。改造的基本思路是围绕上述宗旨,取缔多年废置不用的寄生电路,更换顺序控制可编程控制器为日本OMRONC200H,简化控制逻辑,更新设备,在满足运行要求的前提下维持运行人员手动操作功能。通过控制逻辑的简化和设备的更新提升设备的使用效果,简化维护手段。下面简要介绍改造后系统的主要原理和控制方法。2.1监视阀门的开度手操器是阀门的操作端,手操器面板安装在汽机控制盘上,面板布置如图1。运行人员在手操器上进行开关门操作,阀门的开度反馈信号为4～20mA模拟量信号,送到手操器面板上的指示表头显示,运行人员在开关操作阀门的同时可以直观地监视阀门的开度。将原手操器面板更换为不锈钢板,安装美观整洁,新设计中增加了阀门开、关到位指示灯和电机过载指示灯,可监视阀门是否开、关到位,改变了以往要求运行人员到就地确认阀门到位状态的现象。过载指示灯可以直观地监视阀门电机是否因过流而停止转动。另外,在手操器面板上安装一个电源切换按钮,运行人员可以根据运行工况的要求,进行旁路控制系统控制电源的切送操作。需要解决的问题是:手操器的电源等级为直流24V,输出的指令信号不能直接控制交流220V接触器,必须将该信号进行转化,使之能够参与交流220V电源控制回路的控制。解决方法是在手操器与接触器之间增加一个可编程控制器C200H,可接受直流24V输入信号,输出交流220V信号。详细方法见2.2节。2.2普通真空开、关闭低旁实电可编程控制器选型为日本OMROMC200H,经多年使用验证性能可靠,质量良好。可编程控制器及其交流220V输出卡使用以往改造生成的库存备件,在满足现场使用质量要求的同时可节省大量的改造资金。可编程控制器内写入阀门的联锁逻辑,系统有自动程控保护功能,可有效避免运行人员的误操作。主要联锁包括:(1)低旁喷水阀未关允许开低旁减压阀。即投入低压旁路站时必须先进行开低旁喷水阀的操作,当低旁喷水阀有了一定的开度后,开低旁减压阀的操作才能生效。(2)低旁减压阀未关允许开高旁减压阀。即必须在低旁减压阀有一定开度后才能开高旁减压阀,否则此操作不能生效。(3)真空低停旁路系统。即凝汽器真空低时联锁关闭高旁、低旁减压喷水阀。可编程控制器内的每个阀门的控制原理和联锁逻辑相同,图2是其中一个阀门的控制逻辑梯形图,逻辑包含了上述联锁同时根据输入信号的状态输出开关门的指令和阀门状态灯信号。为解决手操器信号与接触器电源等级不匹配的问题,可编程控制器输入卡使用电源等级为直流24V的DI212卡,接收手操器的直流24V开、关门指令和阀门行程、力矩开关的触点信号,可编程控制器输出卡使用电源等级为交流220V的OC225卡,这样,经过可编程控制器的输入、输出、逻辑转换,输出的开、关门指令可以直接参与交流220V控制回路的控制,触发交流220V接触器线圈,使线圈带电,接触器的主触点接入交流380V动力回路,给阀门电机供电,完成电机的开、关操作。电机控制原理图见图3。图3中,虚线框内的信号即为经可编程控制器转化输出的指令信号。2.3电机的控制原理将原两面旁路控制柜全部拆除,包括内部的控制器件,将4台电动执行器的动力回路和控制回路整合在一面控制柜里,更新控制器件,在选型方面遵循优质可靠的原则。图3为电机的控制原理图,包括220V控制回路和380V动力回路两部分,控制回路中0400、0401为经逻辑运算后的开、关阀指令,当该指令为“1”时即触发控制回路中的开、关阀门接触器,接触器的主触点闭合将380V交流电源接通(见动力回路),电机带电转动。改变三相交流电的相序可实现电机的正反转即开、关两个方向的操作。动力回路里的电机过热保护继电器采用LG热继电器,可对电机实行过流和断相保护。3通过系统改造的必要性改造后的2号机旁路控制系统将比原系统具备如下优点:(1)电机的控制功能进一步完善,LG热继电器可准确、可靠地实现电机的过热和断相保护,有效避免电机的不正常烧损。接触器换型为最新施耐德产品,动作可靠,质量良好。(2)控制逻辑简化,但控制功能没有减弱,便于学习和掌握。(3)有效取缔了原控制系统的寄生电路,简化了设备,为日后的维护方便奠定了基础。(4)解决了设备老化和控制回路端子接线不规范的问题。4简化控制技术本方案是在原系统的控制理念下重新进行设计的