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 循环水泵及其出口蝶阀实现远方控制研究及应用

摘 要:介绍循环水泵及其出口蝶阀原就地控制系统存在的问题,通过在DCS系统增加一远程I/O机柜,实现了远方控制和监视功能,提高了系统的可靠性和操作性。

关键字:循环水泵 出口蝶阀 DCS系统


1 概述

循环水泵是电厂重要的辅机,循环水系统的运行情况直接关系到机组的安全运行。湛江电厂4×300MW火电机组,循环水泵设置为一机两泵,其中I期(#1、2机组)或II期(#3、4机组)两台机组循环水母管之间联络管设置有一、二次联络电动门,以方便机组大修隔离。I期(#1、2机组)或II期(#3、4机组)两台机组均运行时,循环水泵根据不同季节、不同负荷、不同循环水温度等情况可实现两机两泵、两机三泵、两机四泵等运行方式。由于循环水泵为斜流泵,因此在启动过程中需先将出口蝶阀开启至25%开度才能启动,该功能原来在循环水泵房控制屏实现。基于循环水泵的特点及出口蝶阀的控制难度,进行远方控制是降低控制难度的重要措施,对于提高控制效果和满足控制需要具有重要作用,因此开展本次控制系统的研究十分重要。

2 原就地控制系统存在的问题

改造前,循环水泵及其出口蝶阀的热控和电气控制逻辑均为就地硬接线搭接而成(接线原理如图1所示),操作也为硬操作,与DCS系统没有任何联系,主要存在以下问题。

图1 循环水泵出口蝶阀控制接线原理图

(1)集控无法控制循环水泵及其出口蝶阀,缺少对循环水泵房设备参数的监视。

(2)继电器硬触点易老化、松动,常出现触点接触不良而导致控制系统故障,且硬接线较多,故障查找困难。

(3)循环水泵及出口蝶阀启停指令无三取二,可靠性低,易导致设备误动或拒动。

(4)无故障历史记录,不利于事故原因查找和分析。

(5)控制不完善,监视声光报警不明显。

(6)单机运行时,在一机一泵运行方式下,一旦出现运行循环水泵跳闸,就需手动启动备用泵。而循环水泵岗位只有一名值班员,同时要负责综合泵房巡检及相关运行操作,如果在值班员进行现场巡检时跳泵,那么备用泵将无法及时启动,按常规循环水中断,影响机组凝汽器真空,甚至使机组在一分钟内因真空低至-76kPa而跳机。由此可知,在单机运行中应考虑设备的运行状态及运行需要,根据控制需要来选择控制方式,保证控制效率达到预期目标。

3 远方控制改造具体实施

通过在循环水泵房增加远程I/O机柜,经通信光缆远传至DCS的电子间(因循环水泵房与电子间距离较远,约600m,故这段距离通过冗余的光缆传输)后,与DCS系统的环路相连。同时,为了保证系统的安全运行,远程I/O柜电源、控制器、通信光缆都是采用冗余结构。此外,还要根据设备控制的实际需要,选择具体的控制方式,,达到提高控制效果得目的。

3.1 DCS逻辑设计

改造后的循环水泵及其出口蝶阀控制逻辑如图2所示。

图2 循环水泵及其出口蝶阀控制逻辑图

(1)出口蝶阀开关控制(阀开、关指令采用继电器三取二配置后再送至电气回路),蝶阀没有开的允许条件,而关允许条件为循环水泵停止运行,联锁开的条件为联锁开关投入与上循环水泵联锁启,联关条件为循环水泵事故跳闸。

(2)防泵倒转关阀回路,当开启蝶阀指令发出一段时间后,如泵运行反馈和电流正常信号均没有来时,说明循环水泵电机没有联启,则发出关阀门指令,以关闭出口蝶阀,防止异常情况下循环水泵倒转损坏设备,影响真空。为了保证控制效果,应考虑控制效果和控制过程,最终提高控制效率。

(3)循环水泵启停控制(泵启、停指令采用继电器三取二配置后再送至电气回路),启动允许条件为泵出口蝶阀25%开度成立(蝶阀开度取三个信号在逻辑中实现三取二防止开关拒动)。泵的联锁启动条件为联锁开关投入同时运行泵停运状态存在或运行状态不存在。再加上泵出口蝶阀25%开度成立,泵的保护停条件为泵在运行中泵出口蝶阀关至75%开度3s,以保证正常停运和故障停运时循环水泵电机均能可靠停运。在循环设备控制中,应对循环水泵的启停控制过程进行重点监控,保证循环设备在控制过程中达到预期效果。

3.2 监控画面组态

循环水泵温度、出口压力、泵电机电流、开关出口蝶阀各出口蝶阀开度状态均引入DCS系统,在CRT“公共系统→循环水系统”画面显示,并保存在历史数据库;同时,该画面可实现循环水泵的启停、出口蝶阀的开关及联锁功能、顺控启动、顺控停止等功能。在监控画面中,可体现整个控制过程,并对具体的控制流程进行展现,以达到提高控制效果的目的。

3.3 报警组态

(1)#1~#4循环水泵在故障跳闸时均发“循环水泵跳闸”光字报警,恢复正常时报警消失。

(2)循环水泵冷却水断水保护投切及保护动作报警监控画面。

3.4 其它功能

I期循环水泵及其出口蝶阀引入DCS集控室远方控制项目实施后保留原控制功能外,还实现了以下功能。

(1)循环水泵可在集控室进行远方启、停操作,两台循环水泵互为联锁。

(2)循环水泵出口蝶阀在集控室单独操作,并实现与循环泵的联动控制。

(3)循环水泵在故障跳闸时实现均发出“循环水泵跳闸”光字报警。

(4)循环水泵冷却水系统(电机冷却水和轴承冷却水)在集控室实现监控报警功能。

(5)可监视循环水泵及其出口蝶阀工作状态、电机的线圈温度、电机的轴承温度、循环泵出口压力和循环水母管压力等相关参数,能提高参数控制效果,满足设备运行控制要求。

(6)循环水泵冷却水中断保护在DCS系统实现。

(7)循环水泵房高位水箱补水流量监控。

(8)循环水泵及其出口蝶阀状态、其它参数均有历史记录,方便事故原因调查和事故分析。其中,在具体的控制过程中应根据控制目的细化控制要求,使控制过程能达到预期目标。

4 结束语

循环水泵及其出口蝶阀引入DCS集控室远方控制项目成功实施后,经过一段时间的运行,系统满足远方控制要求,工作状况良好,稳定可靠,达到了预期的效果,为全厂机组的安全、经济运行提供了可靠的技术保障。

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