概述

    汽泵小流量控制包括流量信號FT2102-1、FT2102-2差壓變送器和調(diào)閥CV2108，汽動給水泵小流量調(diào)節(jié)的被控對象為小流量調(diào)節(jié)閥，其位置位于25米除氧器平臺，汽泵出口到除氧器的再循環(huán)管路上，通過調(diào)整小流量調(diào)節(jié)閥的開度，以保證汽動給水泵在啟動或低負(fù)荷工況下，流經(jīng)泵的流量大于其允許的小流量。

    汽動給水泵小流量閥控制也就是再循環(huán)控制，目的是不使汽動給水泵的工作點(diǎn)變壞，使得冷卻水量不夠，造成汽動給水泵的汽蝕，如圖1所示。

圖1 給水系統(tǒng)P＆ID

    1、控制系統(tǒng)

    流經(jīng)汽動給水泵的給水流量通過如圖2所示的單沖量、閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)的控制，保證大于小流量，通過控制小流量閥的開度來實(shí)現(xiàn)，汽泵入口流量經(jīng)過邏輯運(yùn)算，作為測量值與運(yùn)行人員的設(shè)定值比較，其偏差送入PI調(diào)節(jié)器，去改變小流量閥的開度，根據(jù)自動/手動切換邏輯，小流量閥可進(jìn)行手動操作。

圖2 小流量閥控制系統(tǒng)

    汽動給水泵小流量是由兩個流量變送器（FT2108-1和FT2108-2）輸出信號取平均后得到的，當(dāng)兩個流量變送器的測量值偏差過大（10t/h）時，產(chǎn)生報(bào)警信號；調(diào)節(jié)器為反作用，當(dāng)入口流量高于給定值時，控制器輸出減小，使汽動給水泵小流量調(diào)門關(guān)小，減小再循環(huán)的水量，從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)汽動給水泵入口流量逐漸增大時，小流量調(diào)門逐漸關(guān)小。

    2、邏輯分析

    運(yùn)行人員按下自動按鈕，小流量閥采用自動方式，如果運(yùn)行中出現(xiàn)2個入口流量變送器都故障，或汽泵入口流量指令＞0，汽泵入口流量閥位＞0，同時，指令與閥位偏差≥10%，使小流量為手動控制。

    當(dāng)PLW1/10信號成立時，調(diào)門進(jìn)入超馳關(guān)閉方式，全關(guān)汽動給水泵小流量調(diào)門，PLW1/10 信號成立的條件為：CV2108的位置反饋值小于5%、MFT、給水泵A運(yùn)行時入口流量大于X三個條件有任何一個條件成立；當(dāng)PLW2/10信號成立時，調(diào)門進(jìn)入超馳打開方式，全開汽動給水泵小流量調(diào)門，PLW2/10 信號成立的條件為：給水泵A運(yùn)行時入口流量小于Y或有強(qiáng)制快開A側(cè)汽動給水泵小流量調(diào)門信號到來兩個條件有任何一個條件成立。當(dāng)控制器輸出的控制指令與位置反饋偏差過大或兩側(cè)入口流量變送器同時故障成立時，則發(fā)出MRE/10信號將軟手操站強(qiáng)切手動。

    汽泵入口流量閥位＞0的情況下，如果汽泵入口流量≤140t/h，則發(fā)出汽泵小流量閥故障信號，送至SCS，以發(fā)出跳汽泵信號。

圖3 小流量閥控制邏輯

   汽泵運(yùn)行的情況下，如果入口流量≥240t/h，則快關(guān)，如果入口流量≤140t/h，則快開，電磁閥電源停電，小流量閥快開。

圖4 快開功能接線

    3、管路配置

    小流量閥管路配置如圖5。

圖5 小流量閥管路配置

    一路氣源經(jīng)過過濾減壓閥調(diào)整為150kPa后，進(jìn)入電氣轉(zhuǎn)換器，電氣轉(zhuǎn)換器接收4～20mA.DC信號，輸出20～100kPa標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號，控制定位器的輸出，另一路氣源經(jīng)過過濾減壓閥調(diào)整為350kPa后，分別進(jìn)入定位器和繼動放大器，定位器的輸出經(jīng)過電磁閥控制繼動放大器的輸出，繼動放大器的輸出通過增容放大后，控制小流量閥的開度。

    4、3572型定位器和2625型繼動放大器

    氣動閥門定位器零點(diǎn)調(diào)整、滿度調(diào)整、噴嘴調(diào)整一般不調(diào)，由于零點(diǎn)、滿度調(diào)整好后，中間線性較差，呈S型，調(diào)試時應(yīng)非常仔細(xì)。

    用于472-1-CAV4型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的3572型定位器，接收來自電氣轉(zhuǎn)換器的氣動輸出信號，通過管路接至定位器波紋管，為便于闡述，假定信號增加，波紋管膨脹，并移動杠桿，其旋軸圍繞一個固定點(diǎn)，遮擋輸出噴嘴，噴嘴壓力增大，通過增容作用，該壓力大于相應(yīng)位置的彈簧力，產(chǎn)生向下位移，改變閥位，如圖6。

圖6 3572型定位器原理

    在3572型定位器內(nèi)，活塞運(yùn)動通過量程彈簧反饋給連接在活塞延長桿的杠桿，當(dāng)活塞延長桿向下位移，量程彈簧拉伸，直到杠桿力矩與儀用波紋管產(chǎn)生的力矩平衡。

    調(diào)整步驟：

    1）偏差彈簧。用于零點(diǎn)調(diào)整，決定于閥門行程的起始點(diǎn)。
    2）量程彈簧。用于滿度調(diào)整，決定于輸入信號范圍的閥門全行程。
    3）噴嘴調(diào)整。決定于穩(wěn)態(tài)定位器輸出壓力。

    2625型繼動放大器應(yīng)用于控制閥定位器，以增加動作速度，放大器存在一個固定死區(qū)，由供排氣連接底座尺寸控制，通過現(xiàn)場組裝調(diào)試設(shè)定如圖7所示，另外，繼動放大器結(jié)合軟座結(jié)構(gòu)和一個積分旁路限制，以消除因沒有抗飽和特點(diǎn)而產(chǎn)生的飽和問題，調(diào)整積分旁路限制對于系統(tǒng)穩(wěn)定性來說是必要的，此調(diào)整不影響放大器死區(qū)，但允許控制閥響應(yīng)來自定位器較小輸入信號的變化，降低靜態(tài)的的性，如果產(chǎn)生較大迅速的輸入信號變化，也允許放大器產(chǎn)生較快動作的較高輸出。

圖7 2625型繼動放大器原理

    供氣壓力P包括閥門不平衡力、啟座力和摩擦力，如（1）式和（2）式，（1）式以bar為單位，（2）式以psig為單位。

    P=［98（P1＋P2＋P3）＋0.7］（bar）…………………………………………（1）
    P=［（P1＋P2＋P3）/S＋10］（psig）…………………………………………（2）

    其中，P1—閥門不平衡力，kg/pound，P2—啟座力，kg/pound，P3—摩擦力，kg/pound，S—執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞面積，mm2/inches2。

    5、存在問題分析

    5.1 運(yùn)行期間，兩次發(fā)汽泵小流量閥故障信號，導(dǎo)致汽泵兩次跳閘，調(diào)出趨勢線檢查發(fā)現(xiàn)，小流量閥故障信號確實(shí)發(fā)出兩次，經(jīng)過對閥位信號、汽泵入口流量、手自動狀態(tài)、設(shè)定值進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)其原因是：在自動狀態(tài)下，運(yùn)行人員把設(shè)定值設(shè)定在150t/h（規(guī)定應(yīng)設(shè)定在220t/h左右），由于定值較低，在動態(tài)調(diào)節(jié)過程中，當(dāng)流量低于148t/h，并且閥位反饋信號達(dá)到0%時，小流量閥故障信號就發(fā)出，引起電泵跳閘。

    5.2 #3機(jī)組小流量閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)檢查情況

    2005年5月23日晚上，在做#3機(jī)組汽泵小流量閥開啟操作時，發(fā)現(xiàn)開啟不動卡澀現(xiàn)象，5月24日，及時辦理工作許可手續(xù)，對該調(diào)門進(jìn)行檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)關(guān)閉小流量閥的前、后截門，調(diào)門工作正常，打開截門后，仍然不能開啟。

    對存在的問題，5月26日，生技部組織汽機(jī)隊(duì)、熱工隊(duì)有關(guān)人員進(jìn)行了分析討論，根據(jù)會議精神，熱工隊(duì)積極行動，認(rèn)真落實(shí)會議要求，在汽機(jī)隊(duì)、熱工隊(duì)有關(guān)人員大力支持與配合下，做好各項(xiàng)**技術(shù)措施的情況下，首先對小流量閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了更換，并由汽機(jī)隊(duì)管閥技術(shù)人員對閥門零點(diǎn)、滿度進(jìn)行了定位調(diào)整，熱工隊(duì)主要進(jìn)行了以下項(xiàng)目的檢查與調(diào)試，情況如下：

    1）指令信號0～100%對應(yīng)卡件4～20mA.DC信號輸出正常；
    2）電氣轉(zhuǎn)換器接受指令信號4～20mA.DC，轉(zhuǎn)換為20kPa～100kPa壓力信號輸出正常；
    3）定位器接受20kPa～100kPa壓力信號，轉(zhuǎn)換為0～350kPa輸出正常；
    4）減壓閥壓力調(diào)整符合設(shè)備運(yùn)行要求；
    5）反饋信號調(diào)整與指令信號誤差符合工作要求，系統(tǒng)靜態(tài)開關(guān)方向，零點(diǎn)、滿度調(diào)試良好，無卡澀和振蕩等現(xiàn)象，檢查各部件緊固接觸良好，系統(tǒng)恢復(fù)，從靜態(tài)調(diào)試情況看，熱控回路工作正常。

    純從熱控回路與設(shè)備原理分析，靜態(tài)調(diào)試工作正常的設(shè)備，能夠大限度確保零點(diǎn)、滿度與線性范圍合格，并能滿足運(yùn)行要求，而動態(tài)中對設(shè)備的任何調(diào)整都會破壞零點(diǎn)、滿度與線性范圍，影響設(shè)備的正常運(yùn)行，因此運(yùn)行中各部件的調(diào)整是不可行的；在系統(tǒng)截門未完全恢復(fù)的情況下，對小流量閥進(jìn)行小范圍開啟試驗(yàn)，開啟仍不正常。

    6、改進(jìn)

    汽泵小流量閥原設(shè)計(jì)速開和速關(guān)功能是，當(dāng)汽泵再循環(huán)流量低到148t/h時，汽泵小流量閥通過電磁閥進(jìn)行速開功能，防止前置泵汽化損壞，當(dāng)汽泵再循環(huán)流量高到240t/h時，汽泵小流量閥通過電磁閥進(jìn)行速關(guān)功能，實(shí)現(xiàn)大效率的上水，但在#3機(jī)組168試運(yùn)時，在調(diào)試汽泵小流量閥過程中，發(fā)現(xiàn)此功能在動作過程中，干擾了汽泵小流量閥自動調(diào)節(jié)效果。

    通過對設(shè)備和系統(tǒng)的**了解，對問題原因的分析和試驗(yàn)，進(jìn)一步深入研究執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與原理，咨詢供貨方技術(shù)人員對該現(xiàn)象的認(rèn)識，用性能可靠的ABB TZID-C定位器進(jìn)行改造，其管路配置如圖8。

(a) 原設(shè)計(jì)小流量閥調(diào)試          (b) 改進(jìn)后的汽泵小流量閥
圖8

    TZID-C型ABB定位器技術(shù)要求如下，型號為18345 1010511001，軟件為1.10版本，供氣壓力范圍1.4～6 bar（20～90psi），輸入模擬量信號 4～20mA.DC，雙端輸出，斷氣和斷電信號保位，模擬量反饋，由德國ABB自動化公司生產(chǎn)。

    必備的配件和要求包括，定位器需配有與直行程氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換連接器、固定支架，以及安裝壓力表的輸入/輸出氣路模塊和壓力指示表。

    由于電磁閥長期帶電，容易發(fā)熱損壞，更改為利用DCS軟件實(shí)現(xiàn)快開快關(guān)功能，其組態(tài)如圖9。

圖9 DCS實(shí)現(xiàn)快開快關(guān)功能

    當(dāng)超弛關(guān)閉信號發(fā)生時，8065自適應(yīng)塊接收8063切換塊輸出的8060常數(shù)塊的值S1=0，將5319 APID塊的量程參數(shù)S16=105修正為0，從而控制輸出變?yōu)?，達(dá)到關(guān)閉閥門的目的，反之，當(dāng)超弛打開信號發(fā)生時，8064自適應(yīng)塊接收8062切換塊輸出的8061常數(shù)塊的值S1=100，將5319 APID塊的零位參數(shù)S17=0修正為100，從而控制輸出變?yōu)?00，實(shí)現(xiàn)打開閥門的目的。