再熱器安全門控制技術(shù)在百萬機(jī)組中的應(yīng)用

孫德波，陳朝榮

（神華浙江國華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧海 315612）

再熱器安全門控制技術(shù)在百萬機(jī)組中的應(yīng)用

孫德波，陳朝榮

（神華浙江國華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧海 315612）

介紹帶電氣控制的彈簧安全閥在神華國華寧海電廠 B 廠 1 000 MW 超超臨界機(jī)組中的應(yīng)用。該安全閥可以實(shí)現(xiàn)再熱器超壓等異常工況的快開功能，試驗(yàn)?zāi)Ｊ较驴蛇M(jìn)行安全電磁閥動(dòng)作回路試驗(yàn)，為百萬機(jī)組安全運(yùn)行提供了保障，可供同類機(jī)組參考。

鍋爐；安全門；快開；可靠性；控制

0 引言

鍋爐安全門是預(yù)防鍋爐超壓的主要保護(hù)設(shè)施，其作用是當(dāng)鍋爐蒸汽超壓時(shí)，安全閥動(dòng)作排出多余的蒸汽，以保證鍋爐在安全壓力下運(yùn)行。主要有彈簧式安全門（全量型安全門）、 電動(dòng)泄壓閥（又稱PVC 閥）及重錘式安全門 3 種。600MW 及以下亞臨界機(jī)組通常安裝機(jī)械式安全門， 1 000MW超超臨界鍋爐的額定再熱器壓力更高，對鍋爐超壓保護(hù)控制的要求更加精確，對再熱器安全閥機(jī)械制造和控制功能的要求也越來越高[1]。

目前已投產(chǎn)的 1 000 MW 機(jī)組中，采用彈簧式安全門的有大唐潮州電廠 1 000 MW 超超臨界π型爐等，屬于機(jī)械控制；而采用帶電氣控制的彈簧安全閥目前國內(nèi)還比較少，僅有神華國華寧海電廠 B 廠 （以下簡稱寧電 B 廠）2 臺 1 000MW機(jī)組塔式爐及上海外高橋三期 1 000 MW 機(jī)組。

由于機(jī)組參數(shù)及管路布置差異，再熱器安全閥的控制方式也不盡相同。上海外高橋三期機(jī)組的安全閥控制功能，僅在開關(guān)時(shí)需要，沒有中間狀態(tài)[2]。 而寧電 B 廠再熱器安全門 控制功能則 比較完善，可以實(shí)現(xiàn)安全快開和調(diào)節(jié)等多種功能，有利于百萬機(jī)組的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

1 安全門功能

1.1 設(shè)備概述

寧電 B 廠鍋爐型號 SG3091/27.56-M54X，為超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐、全懸吊結(jié)構(gòu)塔式布置。 機(jī)組安裝了 4 路 100%高壓旁路系統(tǒng)和 65%低壓旁路系統(tǒng)串聯(lián)，再熱器出口管道上裝設(shè)4臺帶電氣控制的彈簧安全閥，4臺再熱器出口安全閥的總排放量為 BMCR 工況時(shí)主蒸汽流量加上高旁的噴水量， 再熱器安全門 RH1和 RH3同在左側(cè)再熱器出口，RH2和 RH4同在右側(cè)再熱器出口。

1.2 安全門工作過程

正常情況下，安全閥在壓縮空氣與彈簧力共同作用下處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)再熱器出口壓力升高、觸發(fā)壓力保護(hù)開關(guān)動(dòng)作時(shí)，安全電磁閥失電，由入口蒸汽壓力和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的提升空氣共同作用實(shí)現(xiàn)4只安全門同時(shí)開啟，也可手動(dòng)按鈕開啟閥門。 DCS 快開通過快開電磁閥勵(lì)磁實(shí)現(xiàn) ， DCS 快 開 時(shí) RH1/RH4、 RH2/RH3 將 同 步 執(zhí)行， 在 RH1/RH4 開度 達(dá) 到 70%后 ， RH2/RH3 可被打開。調(diào)節(jié)狀態(tài)時(shí)，由負(fù)荷對應(yīng)的再熱器壓力設(shè)定值與實(shí)際值的偏差控制閥門開度。如壓縮空氣 系統(tǒng)故障或壓縮空氣失去，當(dāng)安全閥入口蒸汽壓力超限時(shí)，蒸汽壓力將推動(dòng)閥門克服彈簧力打開。

再熱器安全門上氣缸3路氣源分別經(jīng)安全電磁閥（Y10．1/2/3）、 快速控制閥(Y8．1/2/3）至上氣缸， 另一加載氣源經(jīng)加載電磁閥（Y55）與安全電磁閥（Y10．2）出口經(jīng)同一管路進(jìn)入上氣缸。 下氣缸4 路氣源分別經(jīng)安全電磁閥（Y10．1/2/3）、 快速控制閥(Y9．1/2/3）至下氣缸， 另一氣源經(jīng)比例電磁閥（Y50）與并聯(lián)的快開電磁閥（Y39）經(jīng)同一管路進(jìn)下氣缸。正常狀態(tài)再熱器安全門氣缸上缸進(jìn)氣加載，下缸通大氣，再熱器安全門處于關(guān)閉狀態(tài)。

1.3 安全門實(shí)現(xiàn)的功能

（1）安全功能。 當(dāng)再熱器出口聯(lián)箱任一壓力高于開關(guān)定值時(shí)，開關(guān)動(dòng)作（MT5356 柜壓力開關(guān)定值 ＞7．5 MPa）， 再熱器安全門氣缸上缸通大氣，下缸進(jìn)氣，再熱器安全門在壓縮空氣與蒸汽壓力的共同作用下迅速打開，防止再熱器超壓。

（2）快開功能。 當(dāng)再熱器出口壓力＞6．27MPa、再熱器出口壓力上升速率大于＞1 MPa/min 或高旁出口最高溫度 ＞450℃時(shí)， DCS 發(fā)指令至控制柜， 控制再熱器安全門 RH1/RH4 氣缸下缸進(jìn)氣， 實(shí)現(xiàn)快開。 當(dāng) RH1/RH4 任一閥門開度大于70%時(shí)， 再熱器出口壓力 ＞6．9 MPa 或再熱器出口壓力上升速率大于 ＞ 1．7 MPa/min， 安 全門 RH2/ RH3快開。

（3）正常打開。 此時(shí)再熱器安全門氣缸下缸進(jìn)氣由比例閥控制， 根據(jù) DCS 指令將再熱器安全門開至用戶需要的開度。

（4）試驗(yàn)?zāi)Ｊ健?試驗(yàn)?zāi)Ｊ较拢?任一再熱器安全門的壓縮空氣進(jìn)氣管可通過測試電磁閥單獨(dú)隔離。 在 MT5356 柜操作可進(jìn)行任一再熱器安全門的任一安全電磁閥動(dòng)作回路試驗(yàn)，通過觀察試驗(yàn)壓力表判斷安全電磁閥動(dòng)作是否正常。

2 主要控制設(shè)備

2.1 空壓機(jī)系統(tǒng)

再熱器安全門旁裝有空壓機(jī)及儲氣罐，為再熱器安全門提供 1．2～1．5 MPa 的壓縮空氣。 空壓機(jī)控制面板可以實(shí)現(xiàn)對空壓機(jī)的啟停操作，監(jiān)視排氣壓力?？諌簷C(jī)運(yùn)行、綜合故障、出口壓力低信號將送到運(yùn)行畫面進(jìn)行監(jiān)視和故障報(bào)警。

2.2 測量試驗(yàn)裝置 M T5356

測量試驗(yàn)裝置與受控式安全閥的組合用于蒸汽鍋爐和容器的壓力保護(hù)，并于日常運(yùn)行中檢查安全閥和有關(guān)控制部分的安全功能。 MT5356 與EPC5400 組合在一起作為控制裝置。

MT5356 配備了三重冗余布置的壓力連接管路，只要3個(gè)壓力開關(guān)中的一個(gè)達(dá)到設(shè)定壓力就執(zhí)行安全功能。三重冗余的壓力開關(guān)通過儀表管直接與再熱器管道相連。在試驗(yàn)狀態(tài)，壓力開關(guān)可以通過與管道連接的鎖緊條，從蒸汽系統(tǒng)中隔離，且保證只有壓力開關(guān)連接管路中的關(guān)斷閥閉鎖時(shí)與系統(tǒng)管路斷開。MT5356 柜內(nèi)部也有通過鎖緊條與蒸汽系統(tǒng)斷開壓力連接的指示，柜門作為操作面板，配有供試驗(yàn)安全閥所用的對應(yīng)開關(guān)和按鈕。

2.3 電氣控制單元 EPC5400

電氣控制單元 EPC5400 實(shí)現(xiàn)電信號到氣信號的轉(zhuǎn)換。若3個(gè)連接管路中的一路達(dá)到設(shè)定壓力， 則對應(yīng)的壓力開關(guān)通過安全電磁閥 （Y10）實(shí)現(xiàn)安全功能。每個(gè)壓力開關(guān)通過電氣回路直接與其所連安全閥的安全電磁閥連接。在安全模式下， 與 MT5356 相連的所有安全閥由入口蒸汽壓力和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的提升空氣共同作用而開啟。當(dāng)再熱器蒸汽壓力下降到低于動(dòng)作壓力開關(guān)的切換值時(shí)， 對應(yīng)的安全電磁閥（Y10）再次通電， 此時(shí)可通過比例電磁閥控制氣缸內(nèi)的壓縮空氣壓力， 同時(shí)控制系統(tǒng)按 DCS 的要求調(diào)節(jié)安全閥的閥位。

2.4 再熱器安全門控制柜

再熱器安全門控制柜提供系統(tǒng)正常工作所需要的電源，通過控制回路將再熱器安全門的開關(guān)指令轉(zhuǎn)換成 EPC5400 的控制信號， 控制相應(yīng)的電磁閥。再熱器安全門控制柜同時(shí)作為再熱器安全門系統(tǒng)與其它系統(tǒng)連接的接口，接收 DCS 系統(tǒng)對再熱器安全門的控制信號以及將再熱器安全門系統(tǒng)的信號輸出至 DCS。

3 系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性

（1）控制系統(tǒng)具有可靠的供電電源。 左右側(cè)再熱器安全門控制柜分別由兩路 AC220V 電源供電， 一路取自 UPS， 一路取自保安段，在控制柜內(nèi)實(shí)現(xiàn)冗余切換。

（2）再熱器安全門設(shè)有獨(dú)立于 DCS 的硬手操按鈕，在 DCS故障或異常情況下，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)快開功能。同時(shí)運(yùn)行人員可在 CRT 畫面點(diǎn)擊快開按鈕，實(shí)現(xiàn)快開功能。

（3）控制系統(tǒng)配有單獨(dú)的空壓機(jī)， 為再熱器安全門提供一定壓力的氣源，使安全門始終處于投入狀態(tài)。

（4）邏輯設(shè)計(jì)合理， 可以保證在高旁出口溫度過高或再熱器壓力上升過快時(shí)，安全門能快速開啟。

（5）如壓縮空氣失去， 當(dāng)安全閥入口蒸汽壓力超限時(shí)，蒸汽壓力將推動(dòng)閥門克服彈簧力打開。

圖1為寧電B廠一次風(fēng)機(jī) RB過程中再熱器安全門正常動(dòng)作的響應(yīng)曲線。

從圖1可以看出，當(dāng)機(jī)組發(fā)生 RB時(shí)， 負(fù)荷急劇下降，再熱器壓力快速上升，觸發(fā)再熱器安全門快開信號， 再熱器安全門 RH1和 RH4安全快開。當(dāng)再熱器壓力正常后，再熱器安全門關(guān)閉復(fù)位。因此可以看出，帶電氣控制的再熱器安全門可以實(shí)現(xiàn)可靠的控制調(diào)節(jié)功能。

圖1 再熱器安全門運(yùn)行響應(yīng)曲線圖

4 結(jié)語

介紹了寧電B廠再熱器安全門的基本功能和系統(tǒng)可靠性應(yīng)用情況，可以為百萬機(jī)組再熱器安全門控制功能的優(yōu)化提供參考。隨著帶電氣控制的彈簧安全閥在百萬機(jī)組的廣泛應(yīng)用，再熱器安全門控制技術(shù)的研究將會進(jìn)一步深入。

[1]于 達(dá) 仁 ， 徐 志 強(qiáng).超 臨 界 機(jī) 組 控 制 技 術(shù) 及 發(fā) 展[J].熱 能動(dòng)力工程，2001，16（3）：115-121.

[2]徐雪元，姚丹花.不同容量汽輪機(jī)旁路分析比較和外高橋三期旁路系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮[C].第八屆鍋爐專業(yè)委員會第二次學(xué)術(shù)交流會議論文集，2005.

（本文編輯：李文娟）

Application of Reheater Safety Valve Control Technology in 1 000 MW Unit

SUN De-bo，CHEN Chao-rong
（Shenhua Guohua Zheneng Generation Co.Ltd.， Ningbo 315612， China）

This paper introduces the application of the electrically-controlled spring safety valve to 1 000 MW ultra-supercritical unit in Shenhua Guohua Ninghai B power plant.It′s easy to realize the quick open function under the abnormal conditions such as reheater overpressure，and the loop test of any safety solenoid valve action can also be done in testmode.These provide guarantee for the 1 000 MW unit safety running and offer a reference for other units of the same type.

boiler；safety valve；quick open；reliability；control

TK223.6+2

： B

： 1007-1881（2010）06-0027-03

2009-09-08

孫德波 （1972- ）， 男， 遼寧營口人， 工程師， 主要從事火力發(fā)電廠熱工控制技術(shù)研究工作。