汽泵再循环气动开关门的改造
摘 要：大唐国际托克托发电公司600MW机组2号机汽泵再循环气动开关门是由ASCO551单控两位五通电磁阀控制的双作用气动开关门，经过长时间运行实践，发现汽泵再循环气动开关门在进行操作时无法控制阀门的开关速度与阀门开度，会导致再循环流量剧烈波动，有影响机组稳定运行的风险和隐患，改为气动调门更为符合机组稳定运行的要求。气动开关门不能控制再循环流量的多少与变化，而气动调节门能通过控制门的开度，来调节控制再循环流量，通过调节流量来达到保障机组安全运行的目的。在改造过程中，发现由于原气动门气缸过大，单纯依靠定位器实现阀门控制会导致阀门动作过慢，动作时间过长，经讨论研究决定加入气体流量放大器以此缩短阀门动作时间。因此将原气动开关门的电磁阀与行程开关取消，加入西门子定位器与气体流量放大器以达到调节功能，并在汽缸出入口加入电磁阀，以实现紧急工况下调门快开与快关的控制效果。
关键词：气动开关门;气动调节门;改造;快开快关
1.前言
大唐国际托克托发电公司2号机组是600MW机组，自投产以来汽泵再循环门一直是气动开关门，以压缩空气为工作介质，通过ASCO551电磁阀控制压缩空气的进出，行程开关控制反馈，来实现阀门的开关动作。ASCO551电磁阀是单控两位五通电磁阀，只能通过开、关行程反馈开关来判断阀门位置，控制压缩空气的进气与排放。开关反馈信号由两个行程开关得到，开关动作由一个ASCO551电磁阀控制，以此实现阀门控制。而在长期的生产运行中发现，汽泵再循环阀门在开、关的切换过程中，状态转换快，进而导致再循环流量波动巨大，给机组运行造成严重扰动。汽泵再循环阀门以开关门的形式存在，将给机组安全稳定运行带来很大的安全隐患，因此决定将汽泵再循环开关门改为汽泵再循环调节门。
2.汽泵再循环气动开关门改造可靠性研究
汽泵再循环开关门气缸较大，气缸为直径630MM，高320MM的圆柱体，体积与气囊容积远大于一般汽动执行机构，如果按一般情况直接使用西门子定位器，将造成阀门开关动作缓慢，动作时间过长的后果，对运行人员调整机组运行状态不利，也会造成DCS系统调门自动调节曲线线性度不好、难以优化的问题。因此需在西门子定位器两路出气管后分别加入气体流量放大器，以加快阀门动作，减少阀门动作时间。另外，在特殊工况下，例如在汽前泵运行时，再循环流量低，这时需要快开汽泵再循环调门，否则当汽前泵运行与上再循环流量低。且汽泵再循環调门未开三个条件同时满足，DCS将会发出汽前泵跳闸指令，会出现负荷突降现象，将会对汽包水位等机组重要运行参数造成影响，有可能引起更严重的机组安全运行事件，因此我们需要在进入气缸的气路中，再加上一路由电磁阀控制的压缩空气气路，以此来达到特殊工况下对汽泵再循环气动调节门进行快速关闭或者快速开启的操作目的，完成对再循环流量的快速操控变化。
3.改造过程
3.1 光缆选型及敷设
光缆总共需敷设1根，从一单元13.7米工程师站处敷设光缆到机侧5层除氧器顶部汽泵再循环调门处。敷设的光缆至少是4芯，AO指令两路，AI指令两路，本次改造敷设6芯光缆，有两路光缆芯作为备用芯。考虑到电厂厂房内温度较高，且调门位置位于除氧器顶部，夏天可能达50余度，所以光缆选型要选用耐高温型。同时厂房内高电压强电设备多，启停频繁，干扰源多，故所选用的光缆还必须有屏蔽层，抗电磁干扰。另外光缆在厂房内电缆桥架某些地方可能会受力变形，所以要选用带外铠防护层的光缆，用以保证光缆里光纤不受力，数据传输通畅。
3.2 定位器的安装与气路改造
定位器选用西门子阀门定位器，该系列定位器通过SIMATIC PDM编程;高质量控制归于在线自适应程序，稳态操作时耗气量可忽略，拥有“紧密关闭”功能（确保对阀座的最大定位压力），可动部件少，因此对振动不敏感，基于现场环境因素、机组运行及阀门操作的动作要求，因此选用6dr5020西门子定位器。
气路基于现场高温环境的影响，以及压缩空气就地压力的考量，选用ø14不锈钢金属硬管。具体改造思路为在西门子定位器后加入两个气体流量放大器，在两个气体流量放大器另一进气路前加入过滤减压阀，在两个气体流量放大器出气路后加入一个气动保卫阀。至此气体流量放大器有两路进气一路出气，一路进气由西门子定位器提供进入气体流量放大器，另一路进气由压缩空气直接提供，通过过滤减压阀后进入气体流量放大器，两路进气通过气体流量放大器后变成一路进入气动保卫阀，通过气动保卫阀进入汽缸。气动保卫阀的作用是：当压缩空气消失，或定位器气源供给出现问题时，保卫阀能自动断开定位器输出与再循环调门气室之间的通道，使再循环调门的阀位保持原来的控制位置，以保证调节回路中的再循环流量的被调作用不中断。在保卫阀后加入三通接头，三通接头一路连电磁阀，一路连保卫阀，一路连再循环气动调门上下气缸。平时操作时电磁阀气路关闭，再循环调门通过保卫阀气路动作，在特殊工况下电磁阀气路动作，实现再循环调门的快开与快关功能。
3.3 DCS逻辑修改
将气动开关门改成气动调门，在实现可调节控制的同时，通过控制电磁阀实现快速开启与快速关闭的功能.
DCS逻辑设计思路为：通过PID数据模块进行阀门自动调节，输入量为SP与PV值，输出指令为汽泵再循环气动调节门开度，输出指令至MASTATION算法模块（M/A站），运行人员操作画面，控制汽泵再循环气动调节门的手动、自动切换，由MASTATION算法模块（M/A站）完成，再循环流量低于240t/h，优先开启汽泵再循环气动调节门，与逻辑条件切手动控制，通过MAMODE算法模块实现，MAMODE算法模块输出至MASTATION算法模块（M/A站），汽泵再循环气动调节门的手自动切换与优先开功能，由MAMODE算法模块与MASTATION算法模块（M/A站）共同完成，MASTATION算法模块（M/A站）输出指令至汽泵再循环气动调节门调节调门开度。
PID模块参数设置：为防止阀门线性调节不好，阀门指令反馈摆动大，以积分时间越长积分作用越弱为根据，将积分时间放长。为满足阀门动作速度要求，将比例作用放大，加强比例作用，从而加快阀门动作速度，将PID参数初步设置。完成PID参数初步设置后，将阀门投入试运，通过阀门开度指令曲线、反馈曲线及再循环流量调节曲线，逐步小幅调整PID参数进行优化，直至阀门调节曲线线性度良好，指令反馈跟踪曲线平滑正常，汽泵再循环流量自动调节曲线正常。
3.4 传动
DCS与SIS画面显示正常后，联系运行人员传动。汽泵再循环调门操作正常，调门反馈与指令一致，机组正常运行时，可以通过调节汽泵再循环调门开度，控制汽泵再循环流量。一旦系统异常，需要快开或快关汽泵再循环调门时，DCS系统或SIS操作画面发出指令，电磁阀快速动作达到快开或快关的动作效果。
4.结论
通过该项改造，保证了汽泵再循环流量的平稳控制，在操作汽泵再循环调门时，加强了机组运行的安全稳定，减少了操作风险。该项改造已经在内蒙古大唐国际托克托发电公司2号机组中成功完成。
作者简介：
杨木杭（1992.06.04），男，助理工程师，毕业于昆明理工大学自动化专业，现任内蒙古大唐托克托发电有限责任公司设备部热控室专责工。