压力控制阀保护装置改造与功能仿真

李新建

(华电潍坊发电有限公司，山东 潍坊 261204)

1 压力控制阀(PCV)使用情况

潍坊发电有限公司Ⅱ期2台670 MW机组的PCV控制装置包括就地控制箱、压力变送器、执行阀门和集控室控制站。就地控制柜由Red Lion PAX系列1/8DIN面板仪表、继电器以及接线端子组成，Red Lion PAX系列1/8DIN面板仪表把就地变送器来的模拟量信号转换为开关量信号；集控室(就地控制箱)控制站由指示灯和选择开关组成，如图1所示。

图1 就地控制箱及继电器、电磁阀

PCV是通过压力变送器检测并由电磁阀控制的气动泄压装置，当工况压力达到阀门打开的设定压力(26.7 MPa)时阀门打开进行泄压，当工况压力降到阀门关闭压力(25.89 MPa)时阀门关闭。PCV既可以通过手动开关进行控制，也可以通过压力变送器进行控制。

当集控室控制站的选择开关打到MAN位时，手动按下控制站开按钮，电磁释放阀(ERV)开线圈带电，汽缸两端错气PCV打开进行泄压，控制站开到位，红色指示灯变亮；手动按下控制站关按钮，ERV关线圈带电，汽缸两端错气PCV关闭，控制站关到位，绿灯变亮。

当控制站的选择开关打到AUTO位时，PCV的动作情况由Red Lion PAX系列1/8DIN面板仪表的继电器触点和分散控制系统(DCS)指令继电器触点来决定：当工况压力达到启座压力时常开触点闭合，ERV开线圈带电，汽缸两端错气PCV打开进行泄压；当工况压力达到启座压力时常关触点闭合，ERV关线圈带电，汽缸两端错气PCV关闭。

集控室控制站和就地控制站作用相同，两者是并联的关系，PCV手动/自动状态通过闭锁继电器具有自保持功能，从就地控制柜手动/自动切换开关和集控室立盘上操作器手动/自动切换开关都可以对PCV进行手动/自动切换，PCV手动/自动状态保持在最后一次操作状态上。该继电器是实现集控室控制站和就地控制站并联的关键，在AUTO位时通过超驰继电器实现DCS指令比Red Lion PAX仪表指令的优先级高。

2 存在的问题

2007年，#3锅炉压力变送器因电伴热失去，压力测量管受冻，变送器压力达到正向最大值，超过PCV安全门联开定值，导致PCV误动。运行人员根据DCS画面上主蒸汽压力左、右管道的4个压力测点判断PCV误动，手动将PCV关闭，避免了更大的损失。由于只在就地Red Lion PAX系列1/8DIN面板上显示PCV压力变送器数值，运行人员无法监视，不可靠的测量信号不用于重要保护，并尽量避免单点信号用于保护。

3 PCV改造方案

3.1 设计思路

保留原手动控制设备，取消了就地单一的PCV压力变送器和Red Lion PAX系列1/8DIN面板仪表控制回路。将主蒸汽管道上的4台压力变送器检测信号在模拟量控制系统(MCS)经软件4选2逻辑判断后输出PCV启座和回座指令，改为在自动状态下由DCS实现对主蒸汽压力的保护，这样不仅接线简单，可靠性也大大提高。取消超驰继电器功能，把PCV另一副行程触点通过该继电器引入DCS，实现BTG盘和DCS画面的双重监控。

3.2 组态逻辑修改

将2路主汽压力测量变送器4～20 mA信号送至MCS，分别经高、低报警功能块处理(高报警值为26.70 MPa，低报警值为25.89 MPa)后输出高、低报警信号。当2台压力变送器压力值大于26.70 MPa时，MCS输出PCV启座指令，开PCV泄压；当2台压力变送器压力值小于25.89 MPa时，即发出回座指令，控制PCV关闭。

3.3 增加变送器故障报警

在输入值偏差大或输入信号品质坏的情况下，输出“PCV变送器故障”光字牌报警，提醒运行人员处理。此时运行人员应将辅助机炉电(BTG)监控盘上PCV手操器开关切至“MAN”位置，由运行人员监视主汽压力，手动开关PCV并及时联系热工人员处理变送器故障。

4 PCV功能仿真

4.1 XDPS-400仿真系统的建立

新华XDPS仿真系统的建立过程：首先配置好D:xdpsx2binVdpu.cfg文件，设置分散处理单元(DPU)节点号[NODE]、用户名[USERNAME]、总体描述[IOSTATION]等字段；然后运行NETWIN和虚拟DPU程序，组态登录时DPU号、用户名、密码按Vdpu.cfg文件中的设置填写；IP地址填写正在使用的计算机网卡的地址或已经设置好的虚拟网卡的地址，然后下装逻辑组态，就可实现组态仿真。

4.2 PCV控制面板仿真

图2为PCV控制面板仿真，包括仿真集控室、就地控制箱、手动/自动切换按钮、手动方式下集控室开关指令和就地开关指令、自动方式下DCS逻辑组态开关指令和仪表联锁开关指令。“阀门开”和“阀门关”代表PCV的状态：PCV开状态时，“阀门开”显示红色，“阀门关”显示灰色；PCV关状态时，“阀门开”显示灰色，“阀门关”显示红色。

图2 PCV控制面板仿真

4.3 PCV控制功能仿真

图3为PCV现场接线图，图4为PCV功能逻辑图。

图3 PCV现场接线图

图4 PCV逻辑图

(1)用RS触发器仿真闭锁继电器，可在集控室和就地实现手动、自动自如切换。

(2)自动方式下，DCS指令信号的优先级比仪表指令信号高。

根据PCV的功能逻辑图，利用NETWIN的DPU组态程序建立PCV仿真组态，用简单数字手操器D/MA功能码设置PCV开关按钮；用RS功能码实现阀开指令置位PCV开到位信号，阀门关指令复位PCV开到位信号，PCV关到位信号相反。组态完成后，下装到虚拟DPU，分别丛集控室、就地、DCS面板上操作，PCV动作正常。

5 结论

通过对PCV保护装置的不断改进，提高了锅炉主蒸汽压力保护的可靠性，实现了保护正确动作率100%的要求，改造后安全门未发生过误动和拒动现象。多次机组系统故障安全门均启、回座动作正常，有效地保证了机组的安全性和经济性，降低了维护量和维护费用。通过对PCV的仿真学习，对其特点有了深入的了解，热工人员对可能出现的故障了如指掌；同时，应对PCV气源取样管加强防冻措施，定期对电磁阀进行试验，防止拒动。