循环水泵出口蝶阀电气回路及控制程序优化

王志成，赵峰，张德本，黄锡宏

（深圳妈湾电力有限公司，广东省 深圳市 518052）

0 引言

循环水泵及出口蝶阀是火力发电厂重要的辅助设备之一。循环水泵能否安全、稳定运行直接影响循环水系统的正常运行，进而影响机组的安全稳定运行。而循环水泵出口蝶阀控制回路系统设计完善与否对循环水泵系统的安全、稳定又起着决定性的作用[1-5]。

循环水泵出口蝶阀往往成套采购，且蝶阀本身会自带可编程逻辑控制器(programmable logic controller，PLC)控制系统，所以远程指令和就地操作均由PLC系统输出。而实际运行过程中，PLC系统本身的不稳定性会造成蝶阀失去控制，如果液控蝶阀启停不正常，将影响机组凝汽器真空甚至跳机，严重影响机组的安全、稳定运行，因此出口蝶阀电气及控制程序的优化十分必要[6-11]。

本文针对循环水泵出口蝶阀实际运行过程中存在的不足，进行电气回路和控制程序的优化调整，从而为循环水泵的安全、稳定运行提供一条可参考模式。

1 项目概况

某电厂3期机组为2×330MW的燃煤发电机组，每台机组配置2台循环水泵，每台循环水泵出口设置了出口蝶阀，出口蝶阀原来的电气回路与控制程序分别如图1、图2所示。

出口蝶阀的控制方式分为就地控制和远程控制。就地控制一般在设备检修后调试使用，正常运行时一般是采用远程控制。

在正常情况下，远程控制的开启程序如下：1）蝶阀控制柜内PLC接到开阀命令，则蝶阀开阀电磁阀带电，蝶阀开始打开；2）当蝶阀开到25°时，KA4继电器动作发出“蝶阀开至25°”的信号给热工分布式控制系统(distributed control system，DCS)，联锁启动循环水泵；3）蝶阀继续开阀至全开位置，PLC发出全开到位信号，启动过程结束。

在正常情况下，远程控制的关闭程序如下：1）程序先发出关阀命令，当蝶阀控制柜内 PLC接到关阀命令，则蝶阀关阀电磁阀带电，蝶阀开始关闭；2）蝶阀关至 65°(开阀 25°)时，KA4继电器动作会发出“蝶阀关至 65°”的信号给热工DCS，联锁停止循环水泵；3）蝶阀继续关阀至全关位置，PLC发出全关到位信号。

图1 循环水泵出口蝶阀电气回路一Fig. 1 Electrical circuit 1 of outlet butterfly valve for circulating water pump

图2 循环水泵出口蝶阀电气回路二Fig. 2 Electrical circuit 2 of outlet butterfly valve for circulating water pump

2 电控系统存在的问题

电控系统存在的问题包括以下几点：

1）出口蝶阀开至 25°和关至 65°的信号，仅可通过值班室监控画面获取，运行值班员在现场无法及时掌握设备的实时运行状态。

2）出口蝶阀在静态状态下进行调试，即循环水泵6kV开关放在试验位置，循环水母管内无水，此时进行循环水泵与其出口蝶阀之间的联锁试验，控制起停没有问题。但在动态状态下调试时，程控发起启动循环水泵流程，会先发出开阀命令，当蝶阀开至25°时，蝶阀就地控制箱会反馈“蝶阀开至25°”信号，热工接收到此信号后，发出启动循环水泵命令，此时会出现蝶阀不能够按照预定程序继续开阀，而是停留在25°位置，从而造成循环水泵已正常运行，而出口蝶阀开度未到达设定位置。

3）原控制程序内“开阀25°延时T38”与蝶阀开阀的速度在配合上存在问题，导致T38的常开接点已断开；而“开阀 25° I1.1”常闭接点没有恢复闭合，导致开阀无法继续，造成PLC内显示蝶阀一直处于25°状态。

3 电气回路及控制程序优化

3.1 电气回路优化

为保证运行值班员能实时掌握设备运行状态，在电气回路中增加开阀25°和关阀65°信号指示灯，并将其安装在就地控制柜的柜门上。优化后的出口蝶阀电气回路如图3所示。蝶阀已开阀至 25°和蝶阀已关阀至 65°时，指示灯 HL6亮，从而根据有效的指示，运行值班员现场可判断蝶阀在开、关的过程中所处的状态。

图3 优化后的出口蝶阀电气回路Fig. 3 Optimized electrical circuit of outlet butterfly valve

图4 增加“蝶阀开至25°”逻辑Fig. 4 Added logic of “butterfly valve open to 25 degree”

图5 增加“蝶阀关至65°”逻辑Fig. 5 Added logic of “butterfly valve close to 65 degree”

3.2 控制逻辑优化

增加“蝶阀开至25°”和“蝶阀关至65°”的逻辑分别如图4、图5所示。

增加“蝶阀开至 25°时发出连锁启泵信号(Q0.4/KA4)”给热工。在开阀到25°时，开阀25°信号 I1.1带电，I1.1常开接点接通，开阀 25°延时T38带电3s后，T38常开接点闭合，常闭接点断开，同时开阀25°继电器Q0.4也带电，给热工发出启泵信号。

增加“关阀至 65°时连锁停泵的信号(Q0.6/KA6)”给热工。在关阀到 65°时，关阀 65°信号I1.1带电，I1.1常开接点接通，关阀 65°计时器T41带电，T41常闭接点延时3s断开，同时关阀65°继电器Q0.6也带电，给热工发出停泵信号。

3.3 开阀程序修改

在开阀程序中，增加T38常开接点，启动“开阀25°延时T51”时间继电器(如图6所示)时，T51线圈带电，接点即刻转换；线圈失电，接点延时3s转换。T51动作特性与T38不同，其常开接点并接在“程控开阀 I0.5”常开接点上。

图6 增加“开阀25°延时T51”时间继电器Fig. 6 Added time relay of "open valve 25 degree delay T51"

修改后的新开阀程序如图7所示。

图7 修改后的新开阀程序Fig. 7 New valve opening procedure

当蝶阀开至 25°时，执行过程不变。蝶阀转动离开 25°度位置，原程序(见图 4)中，“开阀25°I1.1”常开接点已断开，“开阀 25°度延时 T38”继电器线圈断电，T38常开接点瞬时断开，而I1.1常闭接点没有及时闭合，致使开阀继电器无法自保持而断电，停止开阀。修改程序后(见图6、7)，“开阀25°延时T38”继电器线圈断电，“开阀25°延时T51”常开接点仍然闭合，延时3s断开，使得开阀回路接通。实际观察可发现，此时间内“开阀 25° I1.1”常闭接点可恢复闭合，蝶阀继续开阀至全开位置。

4 结论

1）通过有针对性的控制程序逻辑优化调整，蝶阀控制程序的功能得到有效的加强，保证了控制系统的稳定运行，进而能够保证设备的动作更加安全可靠，有效地避免了因循环水泵出口蝶阀启动故障引起的重大事故发生。

2）通过改进电气回路，提高了运行人员及现场巡检人员的工作效率，有效避免了因操作不及时造成的事故发生。