热网自动控制系统的汽源改造

　2012年5月

内蒙古科技与经济

M ay 2012

　第9期总第259期

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热网自动控制系统的汽源改造

白银峰,宋海霞,张美清

(内蒙古国电能源投资有限公司新丰热电厂,内蒙古丰镇　012100)

摘　要:一般的火力发电机组要想在原有系统基础上改造为热电联产的热电机组,汽源的改造是热网控制系统第一步,文章介绍了如何选择热网汽源管道位置,热网汽源所增设阀门的自动控制原理,以及保障机组主蒸汽温度、压力不受影响的方法。

关键词:热网;汽源;自动控制;调节蝶阀;抽气止回阀;内蒙古

中图分类号:T U995(226) 文献标识码:A 文章编号:1007—6921(2012)09—0099—02 内蒙古国电能源投资有限公司新丰热电厂热网系统主要由4台加热器、4台疏水泵、4台循环泵组成。首先通过循环泵把化学热网水箱的水打入加热器中,热网汽源在加热器中把水加热,供厂外热网用户使用。热交换后,加热器中的凝结水通过疏水泵打回凝结水箱,以便再次利用。内蒙古国电能源投资有限公司新丰热电厂原本是单纯发电机组,要想在原有火电厂的基础上实现既能发电又能利用锅炉产出的多余蒸汽供暖,首先需要改造出热网所需的汽源。这是改造项目的第一步。

热网汽源的压力、温度根据负荷要求决定,因内蒙古国电能源投资有限公司新丰热电厂热网是为整个丰镇市区供热,故压力、温度比较高,一般压力为1M Pa ,温度在400℃左右完全可以满足用户需求。那么,从机组管道中的何处分出一路作为汽源,即不影响机组运行,同时满足热网压力温度要求,是文章需要解决的问题。

1　热网汽源改造的位置选择1.1　改造前系统概图

改造前的系统见图1

所示。

图1　改造前系统

从图1中可见,煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽,通过过热器加热之后,过热蒸汽进入

高压缸,高压缸排气进入再热器进行二次加热,所产生出的再热汽冲转中压缸,中压缸排气进入低压缸,低压缸排汽到凝汽器。汽轮机旋转的机械能带动发电机发电把机械能转换为电能。1.2　热网汽源分支位置的选择方法

在单纯的发电机组中,过热器加热后的蒸汽,即为主蒸汽,它的温度、压力是运行时严格控制的,也是保障机组稳定运行的关键参数,它的波动将带来不可估量损失。温度、压力控制不好很有可能造成水冷壁爆管、汽轮机汽蚀等严重后果。如果从主蒸汽管道上分出一路供热网汽源,一定会造成主蒸汽的波动,加重了运行人员的调节负担,使操作变得更加复杂。所以,要想分出一路汽源供热网是坚决不能考虑在进入汽轮机之前的这部分。冲转中压缸的再热蒸汽,同样也面临和主蒸汽一样的境遇,其温度、压力同样是我们最复杂的调控的对象之一,通过中压主汽门、中压调门来控制负荷、转速,在此处最好不做任何改造,以保证机组稳定运行。

在整个系统中我们可见只有中压缸排汽到低压缸之间没有任何阀门,不需要调节,直接冲转低压缸。如果在此处分出一路汽源供热网系统,是不会改变原有系统的任何操作,而且温度、压力也完全可以满足热网系统的需求,所以在此处分出一路供热网汽源是最为理想的办法。

2　热网汽源改造中需解决的问题和办法

如果从中压缸排汽到低压缸的管路分出一路供热网汽源,面临以下难题:首先势必会影响到冲转低压缸的汽压和凝汽器的真空;同时,还需考虑故障情况下的应急处理办法,当故障发生时以隔离热网系统,保障机组稳定运行为首要条件。为解决这一问题,我们采用了在分支后加装调节阀用来控制热网汽压,在热网汽源管道上加装快关阀用来保障故障时快速关闭,隔离热网系统的作用,再装一个止回阀用来防止汽或者冷凝水倒流。通过以上措施完全解决了汽源压力控制,和故障情况下的隔离热网系统的需求。

改造后的系统见图2所示。

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99・ 收稿日期:2012-03-12

　总第259期 内蒙古科技与经

济

图2　改造后系统

改造后增加3个阀门,分别为调节蝶阀、弹簧蓄能快速关闭阀、快速关闭抽汽止回阀。这3个阀门将中压缸排汽分流为两部分,一部分保证冲转低压缸的汽源,另部分提供热网汽源。3　阀门的自动控制原理

3.1　弹簧蓄能快速关闭调节蝶阀的自动控制3.1.1　用途

调节阀门它安装于汽轮机中、低压联通管上能够自动调整供热抽汽流量,保证提供符合要求的供热抽汽压力。当系统出现故障需要关闭时,接到关闭指令能快速做出反应,迅速关闭阀门,确保系统运行安全可靠。

3.1.2　工作原理及图解(见图3所示

)

图3　弹簧蓄能快速关闭调节蝶阀液压工作原理

根据图3我们了解了控制原理,并通过采用DCS 控制系统对其进行自动控制,DCS 系统输出4-20M A 信号至阀门控制器,控制器做出反映给调节控制阀,调节阀通过进油、回油来控制阀门的开度,具体情况介绍如下:

3.1.2.1　开启时:快关电磁阀不带电,压力油P 经快关电磁阀至插装阀控制腔,插装阀闭合;调节控制阀接受开阀信号,调节控制阀内部进油通路接通,压力油经调节控制阀,进入油缸底部。活塞工作并压缩弹簧(弹簧蓄能),阀门开启。

3.1.2.2　关闭时:快关电磁阀不带电,压力油P 经电磁阀至插装阀控制腔,插装阀闭合;调节控制阀接受关阀信号,调节控制阀内部回油通路接通,油缸与油箱形成通路,此时弹簧释能,活塞在弹簧力作用下工作,油从油缸底部经比例阀回入油箱,阀门正常关

闭。

3.1.2.3　快速关闭时:快关电磁阀得电,压力油进入电磁阀的油口封闭,插装阀控制腔内的油经电磁阀回到油箱,插装阀打开,同时弹簧释能,活塞在弹簧力作用下快速工作,液压油自油缸经插装阀快速流回油箱,完成阀门快速关闭。

3.1.2.4　调节功能:快关电磁阀不带电,压力油P 经电磁阀至插装阀控制腔,插装阀闭合;调节控制阀接受阀位指令信号,进油(回油)通路或通或断,以实现阀位调节控制功能。

3.1.3　调节蝶阀自动控制(模拟信号控制)

根据调节蝶阀液压工作原理,我们采用新华DCS 远程发出4mA ～20m A 信号来控制阀门的开度,从而控制汽源的压力。调节方法是,以汽源压力的设定值与实际值做偏差,经过PID 运算,输出阀门指令,通过DCS 系统的AO 卡件,输出4mA ～20mA 电流信号到图4所示的调节控制阀,调节控制阀通过控制进入阀门执行机构的油量来控制阀门的开度,4m A 为全关位置,20mA 为全开位置。

3.2　弹簧蓄能快速关闭阀的自动控制原理(见图4所示

)

图4　弹簧蓄能快速关闭阀液压工作原理

弹簧蓄能快速关闭阀的自动控制也由DCS 系统通过DO 卡件发出指令完成,因为是全开、全关的阀门,控制指令只需开指令和关指令,外加一个快关指令即可。开关指令为一对节点,通过节点闭合、断开来控制图4中电磁阀1,闭合时电磁阀1带电,压力油经电磁阀1进入油缸底部,活塞工作并压缩弹簧(弹簧蓄能),阀门开启;断开时电磁阀1失电,使得油缸与油箱连通,此时弹簧释能,活塞在弹簧力作用下工作,油从油缸经1进入油箱,阀门正常关闭。当故障时需要快速关闭时DCS 发出一个开关量指令来控制图4中的电磁阀3,电磁阀3得电,插装阀2控制腔内的油经3回到油箱,插装阀2打开,同时弹簧释能,活塞在弹簧力作用下快速工作液压油自油缸经插装阀2快速流回油箱,完成阀门快速关闭。3.3　快速关闭抽气止回阀工作原理

抽气止回阀的作用是当汽轮机紧急关闭时,此阀门用来防止管路系统蒸汽和冷凝水倒流导致汽轮机损坏。当阀门需要开启时,电磁阀中电磁铁带电,气源进入气缸有杆腔推动活塞向上移动,阀瓣在正向介质作用力下打开,管路畅通。一旦出现事故,阀瓣会在反向介质力、重力的双重作用下自行关闭,防止介质倒流。

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