淺談國產(chǎn)200mw機組旁路控制系統(tǒng)的改進

淺談國產(chǎn)200mw機組旁路控制系統(tǒng)的改進

0旁路控制系統(tǒng)秦皇島能源有限公司（以下簡稱秦電）一級200mw機組旁路系統(tǒng)是連接電壓路系統(tǒng)的第二個側路系統(tǒng)，由高壓側路站和低壓側路站組成。高壓側路站安裝在汽車壓力段旁邊的管道上。當機組啟動和陡峭降至低壓時，主蒸汽將流入再熱器。壓站安裝在低壓裝置旁邊的管道上。當機組啟動和陡峭降至低壓時，再熱蒸汽將流入儲液裝置。高低壓旁路站均裝有帶電動執(zhí)行器的減壓閥和噴水閥各一個,減壓閥用來降低蒸汽壓力,噴水閥用來控制減壓后的蒸汽減溫用的冷卻水水量。旁路控制系統(tǒng)就是用來控制上述4個閥門的控制回路。它可以實現(xiàn)對減壓閥、噴水閥的開度及聯(lián)鎖控制,主要實現(xiàn)以下功能:(1)縮短機組啟動時間:改變高壓旁路或低壓旁路進口的蒸汽壓力和出口的蒸汽溫度,使機組迅速而安全地啟動。(2)溢流穩(wěn)定汽壓:當機組負荷變化劇烈,主蒸汽壓力短時超過設定值時,旁路閥門開啟進行泄壓,壓力恢復后,關閉旁路閥門。(3)安全保護作用:當機組突然甩負荷時,主汽壓急劇升高,旁路閥門先于鍋爐安全門動作,起超壓保護作用。但由于旁路容量有限,如閥門全開后汽壓仍然過高,安全門還會動作。1旁路控制系統(tǒng)維護分析秦電200MW機組旁路控制系統(tǒng)采用可編程控制器進行順序控制,是一套獨立的順控系統(tǒng),由于各種原因,投產(chǎn)運行近13年,自動控制功能一直不能投入,即使投入也不能滿足運行工況的要求,且故障率高,存在的主要問題如下:(1)設備老化?？刂葡到y(tǒng)所用接觸器、熱繼電器等在運行十幾年后都不同程度地存在老化現(xiàn)象,接觸器有剩磁、熱繼電器電流延時定值失準,觸點接觸不良等現(xiàn)象時有發(fā)生。(2)控制邏輯缺少維護手段。日立產(chǎn)可編程控制器屬已停產(chǎn)產(chǎn)品,備件訂購困難且無邏輯監(jiān)視檢查手段,一旦出現(xiàn)故障就無辦法處理,系統(tǒng)將陷入無法維護狀態(tài)。(3)寄生電路影響維護。自動功能長期無法投入,與其相應的各種控制設備都處于閑置狀態(tài),多年的閑置使這些設備失去了維護,形成寄生電路,為消缺檢查帶來很多不必要的麻煩。(4)技術培訓困難。由于旁路系統(tǒng)一般只有在機組啟停過程中投入使用,日常運行中很少投入,使維護人員的重視程度偏低。加之控制系統(tǒng)設計復雜,在一定程度上成為技術難點,成為無人問津地帶,即使進行技術培訓,由于系統(tǒng)內(nèi)存在閑置回路,學習起來需要區(qū)分,對新學者來說也較困難。這給系統(tǒng)的維護帶來了很多不便。(5)控制柜內(nèi)接線方式不符合目前電力安全生產(chǎn)規(guī)格要求,接觸器、熱繼電器等接線端子每個端子接兩到三根線,且整改起來很不方便。上述原因造成旁路控制系統(tǒng)的日常維護與消缺都越來越困難,與之相應,系統(tǒng)的使用功能也越來越差,幾乎每次啟停機過程都會出現(xiàn)這樣那樣的缺陷,檢查起來十分困難,嚴重時甚至延誤啟機?；谠O備的這種現(xiàn)狀,經(jīng)過公司領導、技術人員研究決定,在適應現(xiàn)有運行工況、滿足現(xiàn)有系統(tǒng)功能的前提下,以簡化設備、優(yōu)化控制原理為目的,更新改造200MW機組的旁路控制系統(tǒng),使系統(tǒng)趨于簡化,便于維護。2優(yōu)化改造的總體思路200MW機組旁路系統(tǒng)實際控制的是高壓旁路站減壓、噴水閥和低壓旁路站減壓、噴水閥4個電動執(zhí)行器的開度,用來調(diào)節(jié)高、低壓旁路管道內(nèi)蒸汽的壓力和溫度,要滿足的功能是在啟停機和陡降負荷時運行人員能方便、可靠地操作和使用汽機旁路系統(tǒng),穩(wěn)定機組的運行。改造的基本思路是圍繞上述宗旨,取締多年廢置不用的寄生電路,更換順序控制可編程控制器為日本OMRONC200H,簡化控制邏輯,更新設備,在滿足運行要求的前提下維持運行人員手動操作功能。通過控制邏輯的簡化和設備的更新提升設備的使用效果,簡化維護手段。下面簡要介紹改造后系統(tǒng)的主要原理和控制方法。2.1監(jiān)視閥門的開度手操器是閥門的操作端,手操器面板安裝在汽機控制盤上,面板布置如圖1。運行人員在手操器上進行開關門操作,閥門的開度反饋信號為4～20mA模擬量信號,送到手操器面板上的指示表頭顯示,運行人員在開關操作閥門的同時可以直觀地監(jiān)視閥門的開度。將原手操器面板更換為不銹鋼板,安裝美觀整潔,新設計中增加了閥門開、關到位指示燈和電機過載指示燈,可監(jiān)視閥門是否開、關到位,改變了以往要求運行人員到就地確認閥門到位狀態(tài)的現(xiàn)象。過載指示燈可以直觀地監(jiān)視閥門電機是否因過流而停止轉動。另外,在手操器面板上安裝一個電源切換按鈕,運行人員可以根據(jù)運行工況的要求,進行旁路控制系統(tǒng)控制電源的切送操作。需要解決的問題是:手操器的電源等級為直流24V,輸出的指令信號不能直接控制交流220V接觸器,必須將該信號進行轉化,使之能夠參與交流220V電源控制回路的控制。解決方法是在手操器與接觸器之間增加一個可編程控制器C200H,可接受直流24V輸入信號,輸出交流220V信號。詳細方法見2.2節(jié)。2.2普通真空開、關閉低旁實電可編程控制器選型為日本OMROMC200H,經(jīng)多年使用驗證性能可靠,質(zhì)量良好?？删幊炭刂破骷捌浣涣?20V輸出卡使用以往改造生成的庫存?zhèn)浼?在滿足現(xiàn)場使用質(zhì)量要求的同時可節(jié)省大量的改造資金?？删幊炭刂破鲀?nèi)寫入閥門的聯(lián)鎖邏輯,系統(tǒng)有自動程控保護功能,可有效避免運行人員的誤操作。主要聯(lián)鎖包括:(1)低旁噴水閥未關允許開低旁減壓閥。即投入低壓旁路站時必須先進行開低旁噴水閥的操作,當?shù)团試娝y有了一定的開度后,開低旁減壓閥的操作才能生效。(2)低旁減壓閥未關允許開高旁減壓閥。即必須在低旁減壓閥有一定開度后才能開高旁減壓閥,否則此操作不能生效。(3)真空低停旁路系統(tǒng)。即凝汽器真空低時聯(lián)鎖關閉高旁、低旁減壓噴水閥。可編程控制器內(nèi)的每個閥門的控制原理和聯(lián)鎖邏輯相同,圖2是其中一個閥門的控制邏輯梯形圖,邏輯包含了上述聯(lián)鎖同時根據(jù)輸入信號的狀態(tài)輸出開關門的指令和閥門狀態(tài)燈信號。為解決手操器信號與接觸器電源等級不匹配的問題,可編程控制器輸入卡使用電源等級為直流24V的DI212卡,接收手操器的直流24V開、關門指令和閥門行程、力矩開關的觸點信號,可編程控制器輸出卡使用電源等級為交流220V的OC225卡,這樣,經(jīng)過可編程控制器的輸入、輸出、邏輯轉換,輸出的開、關門指令可以直接參與交流220V控制回路的控制,觸發(fā)交流220V接觸器線圈,使線圈帶電,接觸器的主觸點接入交流380V動力回路,給閥門電機供電,完成電機的開、關操作。電機控制原理圖見圖3。圖3中,虛線框內(nèi)的信號即為經(jīng)可編程控制器轉化輸出的指令信號。2.3電機的控制原理將原兩面旁路控制柜全部拆除,包括內(nèi)部的控制器件,將4臺電動執(zhí)行器的動力回路和控制回路整合在一面控制柜里,更新控制器件,在選型方面遵循優(yōu)質(zhì)可靠的原則。圖3為電機的控制原理圖,包括220V控制回路和380V動力回路兩部分,控制回路中0400、0401為經(jīng)邏輯運算后的開、關閥指令,當該指令為“1”時即觸發(fā)控制回路中的開、關閥門接觸器,接觸器的主觸點閉合將380V交流電源接通(見動力回路),電機帶電轉動。改變?nèi)嘟涣麟姷南嘈蚩蓪崿F(xiàn)電機的正反轉即開、關兩個方向的操作。動力回路里的電機過熱保護繼電器采用LG熱繼電器,可對電機實行過流和斷相保護。3通過系統(tǒng)改造的必要性改造后的2號機旁路控制系統(tǒng)將比原系統(tǒng)具備如下優(yōu)點:(1)電機的控制功能進一步完善,LG熱繼電器可準確、可靠地實現(xiàn)電機的過熱和斷相保護,有效避免電機的不正常燒損。接觸器換型為最新施耐德產(chǎn)品,動作可靠,質(zhì)量良好。(2)控制邏輯簡化,但控制功能沒有減弱,便于學習和掌握。(3)有效取締了原控制系統(tǒng)的寄生電路,簡化了設備,為日后的維護方便奠定了基礎。(4)解決了設備老化和控制回路端子接線不規(guī)范的問題。4簡化控制技術本方案是在原系統(tǒng)的控制理念下重新進行設計的