循环水液控蝶阀异常晃动事件分析及处理方法

循环水液控蝶阀异常晃动事件分析及处理方法

发表时间：2018-07-05T15:21:32.383Z 来源：《电力设备》2018年第6期作者：王翚

[导读] 摘要：循环水系统在火力发电厂中占据着举足轻重的地位，关系着机组的安全稳定运行。

（皖能合肥发电有限公司安徽合肥 230041）

摘要：循环水系统在火力发电厂中占据着举足轻重的地位，关系着机组的安全稳定运行。分析了工作中循环水系统液控蝶阀开启异常晃动的原因，并介绍了处理方案和预防措施。

关键词：循环水系统；液控蝶阀；晃动；控制逻辑

引言

发电厂循环水系统的作用是将冷却水送至高、低压凝汽器去冷却汽轮机低压缸排汽，以维持高、低压凝汽器的真空，使汽水循环得以继续。循环水系统破坏性最大的事故为水锤，水锤发生时，管内水压突然发生大幅度波动，引起管道和设备的振动，严重时会造成管道及设备的损坏。循环水出口蝶阀作为循环水系统中的重要设备，其能否正常工作决定了汽轮机组的安全稳定运行。

一、设备情况简介

皖能合肥发电有限公司的2×630MW机组，单台机组循环水配备两台型号为SEZ1800-1650/1300的立式混流水泵，泵流量(高速/低速)9.34/ 8.55m3/s；转速(高速/低速)370/330r/min。出口门采用型号为HD7Q42R-6Q的全液控止回蝶阀，液压油站工作压力16MPa，该型号蝶阀是由PLC自动控制，液压站提供高压油，油压推动液动装置上的油缸活塞杆伸出或缩回，带动阀轴及蝶板做90°旋转来实现蝶阀开启和关闭，从而达到接通和截断水流的目的。

二、液控系统原理

开阀时，蝶阀油站油泵启动，YV1电磁阀得电，关阀时，蓄能器供油，YV2和YV3电磁阀得电。液压站有两种情况补压：一是蓄能器补压，二是蝶阀在全开或全关位时补压，若蓄能器内压力低于14MPa，压力继电器SP1复位，启动油泵向蓄能器补压，压力升至16MPa压力继电器SP2断开，油泵停止工作，补压结束。全开补压：当蝶阀处于全开位置时，如果油缸开阀腔内压力低于3MPa，压力继电器SP3复位，其接点接通，YV1、YV3得电向油缸补压，延时5秒，补压结束。全关补压：当蝶阀处于全关位置时，如果油缸关阀腔内压力低于

3MPa，压力继电器SP4复位，其接点接通，YV2、YV3得电向油缸补压，延时5秒，补压结束（详见图1）。

图1 液压原理图

三、异常事件经过

运行人员执行定期切换实验，启动备用A循环水泵，但DCS显示其出口蝶阀全关信号始终存在，就地检查蝶阀在缓慢开启，蝶阀油站油泵由于系统压力低自启动，在蝶阀全开后，又突然关闭至80%左右，之后蝶阀开度在80%至100%之间来回晃动，关闭A循环水泵出口蝶阀，停运A循环水泵。热控专业更换A循环水泵出口蝶阀全关信号接近开关，重新开启A循环水泵运行，A循环水泵出口蝶阀及蝶阀液压油泵动作正常，蝶阀油压正常。

四、原因分析

根据DCS系统历史记录，在蝶阀开启之前，关反馈信号始终为1，在不到2分钟的时间内，蝶阀关反馈信号共计波动21次，图2中绿色线即为关反馈信号：

图2 历史数据

查阅PLC内的控制逻辑图，发现以下未在说明书中描述的功能（红色方框），如图3所示，主要信号说明见表1：

图3 PLC控制逻辑图

图4 PLC控制逻辑图2

表1 逻辑图中主要信号说明

图3中红色方框所示的控制逻辑，其设计初衷是当蝶阀从全开位置运行到全关位置时，启动关阀补压程序，确保关阀腔内有足够的油压。蓝色方框所示的控制逻辑，为蝶阀处于关闭状态时，关阀腔内油压低于3MPa，触发补压程序。

综合历史记录和控制逻辑，我们发现全关反馈接近开关故障后，信号发生波动，而此时蝶阀正在开启过程中且无全开位置反馈，满足上图中红色方框内的判定条件，关阀启动，YV2和YV3电磁阀带电动作，蓄能器开始向关阀侧供油，蝶阀向关闭方向动作，5秒后，补压结束，YV2和YV3电磁阀失电，由于蝶阀始终未收到全开反馈，因此开指令依然存在，YV1电磁阀依然带电，开阀侧进油，蝶阀又向开启方向动作。在蝶阀未收到全开反馈时，关反馈信号再次发生波动，重复上述动作过程，最终导致蝶阀在80%～100%开度之间往复运动，同时开阀腔与关阀腔内的压力油频繁与回油接通，导致管路及蓄能器内的压力油全部回到油箱，油箱油位异常升高。在开指令被运行人员复位之后，关反馈信号不再波动，始终为1，不再满足图3中红色方框内的条件，蝶阀停止晃动。当开指令消失后，%M1恢复为0，常闭节点接通，而之前YV1电磁阀动作时，关阀腔内的油已被泄至油箱，SP4压力开关动作，满足上图中蓝色方框内的判定条件，最后一次启动关阀补压程序，蝶阀全关。

综上所述，虽然蝶阀全关信号接近开关损坏是导致异常工况发生的直接原因，但PLC内的控制逻辑未能对类似的异常工况进行有针对性的优化，无法规避类似的风险。同时当蝶阀处于关闭状态时，其全关信号本来就应该发出，若此时接近开关发生故障，内部电气回路不是断路而是短路，将导致其信号输出始终为1，进一步增加其隐蔽性，只有等待下一次开启蝶阀时才可能被发现。而到那个时候，蝶阀晃动的异常情况将再次发生。

五、处理方案

由于运行中只发生了关反馈接近开关故障导致的蝶阀晃动，那么开反馈接近开关故障是否也存在类似现象呢？通过模拟试验发现，开反馈接近开关故障，蝶阀同样会在全关位置附近发生震荡。

考虑到蝶阀的重要性，我们决定必须采取技术措施，杜绝这一重大设备隐患。设想是在PLC控制逻辑中增加一个闭锁信号，当阀门从全开位置向全关位置移动时，闭锁开阀腔的补压功能，即只允许关阀腔补压，直到下一次阀门开启，反之亦然。

增加的闭锁信号在逻辑中定义为中间变量%M3，当开指令%M1发出后，置中间变量%M3为1，当关指令%M2发出后，置中间变

量%M3为0，优化后的PLC控制逻辑如图5：

图5 修改后的PLC控制逻辑1

同步修改开阀补压程序，将%M3加入控制逻辑，如图6所示，其中%Q.2为综合判断后的开反馈信号，%I0.11为SP3压力开关信号，%TM1为开阀补压延时控制模块，出口直接控制YV1电磁阀，延时时间为5秒。根据修改后的控制逻辑，只有当蝶阀最近一次的动作是开阀时，%M3才能为1，也才能够实现后续的%TM1补压功能。

图6 修改后的PLC控制逻辑2

修改后的关阀补压程序，同样将%M3加入控制逻辑，如图7所示：

图7 修改后的PLC控制逻辑3

六、结语

控制逻辑修改后，我们经过反复试验，未再出现之前的阀门异常晃动现象，彻底消除了这一安全隐患。经过优化PLC控制逻辑，有针对性的规避了接近开关损坏这样常见故障所能引起设备异常的风险，提高了设备运行的安全性。整个优化过程花费较少，单纯从PLC控制逻辑下手，未对油路改动，也未增加新的控制设备，有效的控制了成本。经过与厂家技术人员的沟通，也认可了我们的修改方案，从目前情况分析，修改后的控制逻辑更加适应现场实际工况。

参考文献

[1] HD型液控蝶阀使用说明书[Z].辽宁:铁岭阀门（集团）特种阀门有限责任公司.