关键词：二级抽汽调门 热网 效率
Abstract: After the analysis of the motion of the valve and the differential of the butterfly valve for the second class, it has found the cause of the anomalous movement, and has been able to solve the problem, and the safety of the device has been solved, which is the principle of the automatic control of the thermal net system, which has been introduced to the first class pump, the secondary pump, the valve, the principle of the butterfly valve, and the analysis of the other firm's PLC and the efficiency of the heat grid has a certain significance to it.
Keywords: Secondary exhaust valve heat network efficiency
0 前言
天然气发电作为一种新型、清洁、高效的发电方式在国内外发展很快，燃气轮机及其联合循环正是最适合于燃用天然气的动力装置。用燃气轮机排气通过余热锅炉产生蒸汽，代替燃煤（油、气）蒸汽锅炉，联合循环电厂具有整体循环效率高、对环境污染小、调峰性能好、启停快捷、占地面积少、水消耗量小、建设周期短、单位功率投资省、厂用电率低、运行人员少等优点。在冬季，联合循环机组为调节热负荷，其主要靠控制联通管蝶阀及一二抽调门的开度实现。故在冬季供热期间，联通管蝶阀及抽汽调门的状态直接影响机组的电负荷及热负荷，其任意出现故障则可导致热网系统退出运行，甚至导致机组非停事件的发生。因此，为保证机组安全稳定的运行，阀门处于正常可控状态显得尤为重要[1]。
1 故障现象
北京太阳宫燃气热电有限公司（以下简称京阳公司）安装1套780 MW级二拖一燃气-蒸汽联合循环机组，热网系统配置两台尖峰热网加热器、两台基本热网加热器、一台尖峰热网疏水加热器、一台基本热网疏水加热器。热网加热器加热蒸汽来自于汽轮机抽汽，。第一级抽汽来自中压缸7级后，抽汽压力0.6316MPa，温度353.1℃，流量250t/h。第二级抽汽来自中压缸9级后，抽汽压力0.2758MPa，温度284.1℃，流量374.4t/h。2017年2月出现左侧联通管蝶阀全关现象，在PID调节下，右侧联通管蝶阀迅速全开，2018年2月出现左侧二级抽汽调门全关现象，热网负荷由1337.4GJ/h快速下降至929.9 GJ/h。
1.1 左侧联通管蝶阀故障过程
2017年2月10日05:38，机组总负荷500MW，基本热网投入运行，联通管蝶阀处于阀控方式，左侧连通管无规律关小，波动几次后全关，右侧连通管全开，热网负荷由1028GJ/h降至703GJ/h。整个过程的曲线见图1。
图1 左右侧联通管蝶阀动作过程曲线
1.2 左侧二级抽汽调门故障过程
2018年02月19日20:30，机组“二拖一”带供热运行，#1号机组负荷168MW，#2号机组负荷169MW，#3号机组负荷146MW，机组总负荷483MW，供热负荷为1337.4GJ/h，DCS出现报警，#3机组左侧二级抽气调门给定与反馈偏差大报警，DCS上左侧二级抽气调门显示为7.2%并为坏点。左侧二级抽气调门后压力由65KPa瞬间涨至104KPa，联通管蝶阀由32%开至53%。#3机组负荷由146MW升至163 MW , #1号机组负荷158MW，#2号机组负荷159MW，供热负荷降至929.9 GJ/h。机组维持“二拖一”带供热运行。
2 问题分析
2017年2月10日左侧联通管蝶阀故障发生后，就地根据报警信息，分析故障可能由位置速度调节器引起，经过开票更换调节器故障现象依旧，之后对所有电磁阀、比例阀及DCS指令、阀位反馈回路摇绝缘检查，绝缘均合格。最后对电源系统进行检查，发现电源输出电压偏低，大概18vDC左右，降低系统负载后位置速度调节器故障灯消失，判断电源老化导致输出电压无法使位置速度调节器正常工作。经过更换新电源，上电后故障灯报警消除，阀门传动正常。
2018年2月19日左侧二级抽汽调门故障发生后，就地检查控制箱内PLC状态，发现PLC上RUN信号灯消失，FAULT红灯闪烁，使用笔记本电脑连接就地PLC控制器，发现PLC运行状态为FAULTED，对故障信号进行清除后，PLC运行正常。但2月26日晚，该现象再次出现，经过对PLC电源模块输出电压测量，发现电压不太稳定，有毛刺现象，遂对PLC电源模块进行更换，更换完成后，阀门传动正常，至今此现象未再发生。
3 京阳公司热网控制系统优化方向
3.1 控制系统硬件优化方向
热网控制系统在连续发生上述两次故障后，可以明显看出是由于就地控制箱内电源模块老化造成，而电源模块为单一设计，这就造成了即使模块上口电源为可靠的UPS系统供电，但是由于电源模块的不稳定而造成整个系统异常。
3.1.1 电源模块改造
原控制箱内PLC电源模块由单个设计改为冗余设计，电源冗余装置由两个电源模块及一个冗余模块组成，接线方式如图2所示，原电源模块220V交流电源取自UPS机柜，新增电源模块上口电源取自汽机保安段，两个电源模块输出接入冗余模块，冗余模块输出作为负载24V电源使用。为保证电源在线更换，能够可靠隔离，接线采用接线短接端子方式。此项改造完成后提高了机组电源系统稳定性，单个电源模块损坏或上口电源断电，均不会造成控制系统失电，规避了设备误动的风险。
图2 电源模块接线方式
3.1.2 控制箱改造
热网抽汽调门及联通管蝶阀控制箱均在就地，由于厂房内环境较差，温度波动较大，尤其在夏季期间，控制箱温度能够高达40℃，加之控制箱内空气流通差，温度较高极易导致控制箱内包括电源在内的重要硬件设备损坏，为保证设备安全可靠运行，可将就地控制箱进行改造，在控制箱上方打孔，安装冷却风扇，保证夏季期间对控制箱的强制冷却，对主要设备降温，确保箱内设备安全、稳定运行。
3.2 控制系统逻辑优化方向
3.2.1 联通管蝶阀自动控制
为提高热网经济性，提高供热效率，保证汽机低负荷下最大供热量，应实现压力自动控制回路，联通管蝶阀控制一抽调阀前压力不低于定值（与主汽压力相关函数曲线，如表一所示）和二抽调阀前压力不低于定值（与主汽压力相关函数曲线，如表二所示），故联通管蝶阀控制目标为一抽调阀前压力或二抽调阀前压力。两个控制回路PID输出进行小选后，作为当前联通管阀位，但需同时保证联通管蝶阀后压力低于要求值（试验得到最小压力曲线，如表三所示）时，对联通管阀位控制进行禁降，同时为防止联通管全关，应设置联通管蝶阀最小阀位，从而达到控制目的。
主汽压力 0 5 5.7 6.1 6.96 8.35 9 9.82 10.6 11.6 13
二抽压力 10 90 90 90 131 206 227 258 286 310 310
3.2.2 抽汽压力自动控制
抽汽压力的自动控制，通过一级抽汽调门和二级抽汽调门来实现。运行人员手动给定压力目标，经过速率变化形成设定值，与实际值进行比较，从而实现一抽和二抽压力闭环控制。
一抽调阀通过PID回路调节一抽调阀后母管压力，调阀前压力低（最小压力曲线如表四所示）闭锁阀门开大，即阀门禁增。
二抽调阀通过PID回路调节二抽调阀后母管压力，左右侧二抽开度应一致，使用同一套PID即可，调阀前压力低（最小圧力曲线如表五所示）闭锁阀门开大，即阀门禁增。
3.2.3 改造效果评估
热网系统投入自动控制，不仅极大的减轻了运行人员的操作量，并且由于阀门动作更加贴近机组边界曲线运行，机组供热能力有了显著提高，680MW工况机组供热能力由1500GJ/h提高至1775GJ/h；400MW工况机组供热能力由950GJ/h提高至1200GJ/h。各负荷点机组供热能力均较之前提高250GJ/h左右。机组冬季供热期经济性显著提高。
4 结束语
随着热电联产机组的广泛建设使用，热网在冬季保证供热，关系民生发挥着不可替代的作用，因此提高热网控制系统的可靠性与经济性有着非常重要的意义。本文经过对两次阀门异动情况进行分析，找到了导致阀门异动的原因，并对此提供了切实可行的技改方案，保证了设备的安全运行，通过将热网系统投入自动控制，提高了机组供热效率，提高了机组经济性，杜绝了人为误操作的发生，对热电联产机组热网系统经济性与可靠性提高有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1] 孙勇.工业远程控制下的热网自动控制系统.大连海事大学，2015
[2] 张振宇，李德．热网控制系统中换热器阀门的PID调节．电站系统工程，2012?
作者简介：李壮（1993— ），男，北京人，2015年毕业于华北电力大学自动化专业，从事发电厂控制系统维护检修工作；
论文作者:A Study on the reliability and
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年13期
论文发表时间:2019/11/8
标签：机组论文; 调门论文; 压力论文; 负荷论文; 蝶阀论文; 控制箱论文; 阀门论文; 《当代电力文化》2019年13期论文;