概述

    汽泵小流量控制包括流量信號FT2102-1、FT2102-2差壓變送器和調閥CV2108，汽動給水泵小流量調節(jié)的被控對象為小流量調節(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，通過調整小流量調節(jié)閥的開度，以保證汽動給水泵在啟動或低負荷工況下，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現(xiàn)，汽泵入口流量經(jīng)過邏輯運算，作為測量值與運行人員的設定值比較，其偏差送入PI調節(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，當兩個流量變送器的測量值偏差過大（10t/h）時，產(chǎn)生報警信號；調節(jié)器為反作用，當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門關小，減小再循環(huán)的水量，從而實現(xiàn)當汽動給水泵入口流量逐漸增大時，小流量調門逐漸關小。

    2、邏輯分析

    運行人員按下自動按鈕，小流量閥采用自動方式，如果運行中出現(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PLW1/10信號成立時，調門進入超馳關閉方式，全關汽動給水泵小流量調門，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運行時入口流量大于X三個條件有任何一個條件成立；當PLW2/10信號成立時，調門進入超馳打開方式，全開汽動給水泵小流量調門，PLW2/10 信號成立的條件為：給水泵A運行時入口流量小于Y或有強制快開A側汽動給水泵小流量調門信號到來兩個條件有任何一個條件成立。當控制器輸出的控制指令與位置反饋偏差過大或兩側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

   汽泵運行的情況下，如果入口流量≥240t/h，則快關，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)過過濾減壓閥調整為150kPa后，進入電氣轉換器，電氣轉換器接收4～20mA.DC信號，輸出20～100kPa標準氣壓信號，控制定位器的輸出，另一路氣源經(jīng)過過濾減壓閥調整為350kPa后，分別進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調整、滿度調整、噴嘴調整一般不調，由于零點、滿度調整好后，中間線性較差，呈S型，調試時應非常仔細。

    用于472-1-CAV4型氣動執(zhí)行機構的3572型定位器，接收來自電氣轉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，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)，活塞運動通過量程彈簧反饋給連接在活塞延長桿的杠桿，當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。

    調整步驟：

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

    2625型繼動放大器應用于控制閥定位器，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)場組裝調試設定如圖7所示，另外，繼動放大器結合軟座結構和一個積分旁路限制，以消除因沒有抗飽和特點而產(chǎn)生的飽和問題，調整積分旁路限制對于系統(tǒng)穩(wěn)定性來說是必要的，此調整不影響放大器死區(qū)，但允許控制閥響應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)行機構活塞面積，mm2/inches2。

    5、存在問題分析

    5.1 運行期間，兩次發(fā)汽泵小流量閥故障信號，導致汽泵兩次跳閘，調出趨勢線檢查發(fā)現(xiàn)，小流量閥故障信號確實發(fā)出兩次，經(jīng)過對閥位信號、汽泵入口流量、手自動狀態(tài)、設定值進行觀察，發(fā)現(xiàn)其原因是：在自動狀態(tài)下，運行人員把設定值設定在150t/h（規(guī)定應設定在220t/h左右），由于定值較低，在動態(tài)調節(jié)過程中，當流量低于148t/h，并且閥位反饋信號達到0%時，小流量閥故障信號就發(fā)出，引起電泵跳閘。

    5.2 #3機組小流量閥執(zhí)行機構檢查情況

    2005年5月23日晚上，在做#3機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)，對該調門進行檢查，檢查中發(fā)現(xiàn)關閉小流量閥的前、后截門，調門工作正常，打開截門后，仍然不能開啟。

    對存在的問題，5月26日，生技部組織汽機隊、熱工隊有關人員進行了分析討論，根據(jù)會議精神，熱工隊積極行動，認真落實會議要求，在汽機隊、熱工隊有關人員大力支持與配合下，做好各項**技術措施的情況下，首先對小流量閥執(zhí)行機構進行了更換，并由汽機隊管閥技術人員對閥門零點、滿度進行了定位調整，熱工隊主要進行了以下項目的檢查與調試，情況如下：

    1）指令信號0～100%對應卡件4～20mA.DC信號輸出正常；
    2）電氣轉換器接受指令信號4～20mA.DC，轉換為20kPa～100kPa壓力信號輸出正常；
    3）定位器接受20kPa～100kPa壓力信號，轉換為0～350kPa輸出正常；
    4）減壓閥壓力調整符合設備運行要求；
    5）反饋信號調整與指令信號誤差符合工作要求，系統(tǒng)靜態(tài)開關方向，零點、滿度調試良好，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，從靜態(tài)調試情況看，熱控回路工作正常。

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

    6、改進

    汽泵小流量閥原設計速開和速關功能是，當汽泵再循環(huán)流量低到148t/h時，汽泵小流量閥通過電磁閥進行速開功能，防止前置泵汽化損壞，當汽泵再循環(huán)流量高到240t/h時，汽泵小流量閥通過電磁閥進行速關功能，實現(xiàn)大效率的上水，但在#3機組168試運時，在調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節(jié)效果。

    通過對設備和系統(tǒng)的**了解，對問題原因的分析和試驗，進一步深入研究執(zhí)行機構的結構與原理，咨詢供貨方技術人員對該現(xiàn)象的認識，用性能可靠的ABB TZID-C定位器進行改造，其管路配置如圖8。

(a) 原設計小流量閥調試          (b) 改進后的汽泵小流量閥
圖8

    TZID-C型ABB定位器技術要求如下，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)行機構轉換連接器、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軟件實現(xiàn)快開快關功能，其組態(tài)如圖9。

圖9 DCS實現(xiàn)快開快關功能

    當超弛關閉信號發(fā)生時，8065自適應塊接收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)?，達到關閉閥門的目的，反之，當超弛打開信號發(fā)生時，8064自適應塊接收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，實現(xiàn)打開閥門的目的。