摘要：简述330MW亚临界机组在超低排放改造中对锅炉PCV阀进行升级改造的过程，用PLC控制回路取代了原有的继电器硬接线回路，编译简单可靠，增加了系统的安全性和可维护性。
关键词：330MW PCV阀 控制回路
1.引言
压力控制阀又名PCV阀（Pressure Control Valve）是火力发电机组系统安全的重要组成部分，是机组蒸汽压力超压保护的第一道防线，它的起跳压力设定得比安全阀要低，当过热蒸汽压力过高时，它自动开启泄压，保证了压力在正常的范围内，为汽机侧的操作争取了时间，避免了汽轮机超速甚至飞车等严重事故的发生；当压力降到回座压力以下时，它自动复位，在保障机组安全的情况下避免了机组过多的功耗损失，确保了机组的经济效益。
2.改造前的基本情况介绍
某厂#6机组锅炉采用的是东方锅炉厂生产的亚临界四角切圆燃烧自然循环炉，ECR工况下过热蒸汽出口压力17.2MPa、温度540℃。原PCV阀装于锅炉炉顶过热器管道上，于2007年投入使用，采用美国Crosby公司生产的E0L114N7BWRA5P1型双气缸泄放阀，整定压力18.06MPa，排放量79500kg/h，回座比2%。阀门控制系统由valvtechnologies公司按EPAR3056-DC图纸设计，气动控制部分采用一个双线圈两位五通电磁阀，电磁阀装在就地控制箱内，电气控制部分由压力测量回路、就地及远方操作盘以及继电器判断回路组成，当控制按钮打到“手动控制”，由就地及远方操作盘上的开关按钮实现对阀门的控制，当控制按钮打到“自动控制”，阀门接受DCS信号和自身压力测量回路信号的控制，独立的测量回路保证了PCV阀在DCS回路出现问题的时候也能正常动作，保证了系统的稳定性和安全性。在#6机组超低排放停机改造过程中，因阀体长时间蒸汽冲刷、控制回路复杂等问题，阀门灵活性可靠性逐渐变差，出于机组安全性能的考虑决定对阀门进行整体更换。
3.阀门改造的过程
3.1阀门的选型
新阀门采用PENTAIR公司生产的SEP系列弹簧加载型泄放阀，并配套相应的控制系统。泄放阀由单缸单进气型A160气动执行机构带动，受一个单线圈两位三通电磁阀控制，当线圈带电时，气缸进气带动阀门开启，线圈失电气缸排气，靠弹簧的弹力使阀门关闭。泄放阀只有在A160气动执行机构作用下才能打开，当控制回路故障时，阀门相当于一个普通的安全阀，其弹簧的动作值比PCV阀起跳压力高5%～10%，保证了泄放阀不会因为控制失灵而误动影响机组的正常运行。
PCV阀的系统图如图一所示，主要由阀体及控制回路两部分组成，其中阀体主要包括主阀、气动执行机构等，控制部分主要包括压力取样测量单元、控制电磁阀、限位开关、就地控制箱STE8.PE和远方控制面板PBP。
图一
3.2气动控制部分改造
PENTAIR SEP系列泄放阀采用的是气开型单缸执行机构，电磁阀采用两位三通控制直接附在执行机构上，与旧阀门双气缸两位五通型气动控制不同，故要对其进行改造，取消原有的导气管路，直接把一路气源引到电磁阀进气口。
3.3电气控制部分改造
电气控制部分主要由信号输入回路、PLC控制单元以及信号输出回路组成，其中信号输入回路包括操作按钮、阀门反馈装置、压力测量回路，信号输出回路包括电磁阀的控制电压、指示灯、与DCS的信号传输等。对于信号输入回路，原有的远方操作面板由BTG盘提供220VAC电源，现有的远方操作面板采用24VDC由控制箱直接供电，故取消了原有的电源，重新铺设从就地控制柜到远方操作面板的控制电缆；压力测量回路延用原来的压力测量管道，更换了新的压力变送器及二次仪表。对于信号输出回路，保持了跟DCS通讯部分不变，铺设了一段从控制箱到电磁阀的电缆。而控制单元部分集成为一个控制箱，采用PLC控制单元取代了原有的继电器控制回路，简化了系统的结构，增加的系统的稳定性、可靠性和防护性。
4.阀门的调试
阀门就地控制箱STE8.PE、BTG盘控制面板PBP以及DCS系统接线完成后，检查接线无误后对系统进行送电，控制箱电源指示灯正常，阀门关到位信号灯亮，点击“试灯”按钮，各指示灯常亮。
4.1阀门手动调试
将自动投退旋钮打到“off”状态，分别在就地控制箱、BTG盘和DCS操作系统点击开阀按钮，阀门动作灵敏，开关顺滑无顿挫，阀门反馈指示正常。在机组运行过程中过热蒸汽压力很大，PCV阀长时间开启可能会导致蒸汽管道震动，甚至阀杆飞出的严重事故，所以控制按钮均采用点动的形式，按钮释放阀门自动复位，DCS系统通过发短脉冲信号的形式实现该功能。
4.2阀门自动调试
PCV阀自动状态下的起跳压力和回座压力均有严格要求，起跳压力设定不得等于高于同级安全阀的设定压力；回座压力的设定，回座比通常严格设定在3%，不得低于2%和大于4%。
通过查阅厂家配套的泄压阀资料结合#6炉的设计参数，起跳压力设定为18.06MPa，取回座比为3%，设定回座压力为17.52MPa。此次更换的PCV阀控制系统有两套组相互独立的自动控制信号输入，一路由其独立压力变送器和二次仪表组成的压力测量回路提供，另一路采用机组DCS信号测点，通过DCS逻辑判断把开关量信号送至PCV阀控制单元。
4.2.1独立测量回路自动调试
PCV阀控制系统自带的独立测量回路采用E+H PMP51型压力传感器（量程0-40MPa）测量过热蒸汽压力，并将4-20mA电流信号送至E+H RIA45型二次仪表，二次仪表将开关量信号送至PLC控制单元，当蒸汽压力大于起跳压力设定值时，二次仪表输出继电器Relay1动作，阀门开启；当压力降至回座压力设定值以下时，二次仪表输出继电器Relay2动作，阀门关闭。将就地控制箱和远方控制面板上的自动投退旋钮均打到“on”状态，用信号发生器模拟压力信号对阀门进行静态试验，当输出电流升至11.22mA时，阀门迅速开启，缓慢降低输出电流信号，当电流降至11.00mA时，阀门关闭。重复试验多次，阀门动作正常，电流信号偏差不超过±0.01mA。
4.2.2DCS测量回路自动调试
DCS测量回路的控制逻辑采用锅炉主汽压力测点（量程0-25MPa）进行判断，当测点质量为好点且数值高于18.06MPa时，输出开阀信号至PLC控制单元；当测点质量为好点且数值低于17.52MPa时，输出关阀信号至PLC控制单元。将就地控制箱和远方控制面板上的自动投退旋钮均打到“on”状态，用信号发生器模拟压力信号对阀门进行静态试验，当输出电流升至15.56mA时，阀门迅速开启，缓慢降低输出电流信号，当电流降至15.21mA时，阀门关闭。重复试验多次，阀门动作正常，电流信号偏差不超过±0.01mA。
值得注意的是在自动状态下，手动开启阀门按钮仍然起作用，保证了在自动投退旋钮出现故障的情况下，操作人员依然保持着对阀门的控制，保障机组的安全。
总结
这次PCV阀改造延用了原来的压力测量管路和控制回路电缆，对核心的阀体、传感器、操作面板、控制回路等进行了全面更换，在缩短了改造工期的同时保证了改造的质量。其中控制回路部分由原来的继电器硬接线回路改成现在的PLC控制回路，使整个回路更加的简单，减少了系统的故障点，并且编程操作灵活，便于维护人员对控制回路进行监视和修改。改造至今，PCV阀运行状态良好，没有发生拒动、误动等影响机组正常稳定运行的现象，停机期间对阀门进行静态试验，阀门动作正常。
参考文献：
[1]电厂锅炉原理及设备（第三版）叶江明 中国电力出版社
[2]火电厂自动控制理论基础 于希宁、刘红军 中国电力出版社
论文作者:何大圣
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/8
标签：回路论文; 阀门论文; 压力论文; 控制箱论文; 信号论文; 机组论文; 测量论文; 《电力设备》2019年第6期论文;