一個發電企業，特別是具有較高DCS控制系統的發電廠，其各個設備的高可靠性運行與安全運行都是非常重要的。因此對電廠重要輔機中控制系統較低的設備有必要對其進行升級改造，使其能滿足整個電廠的安全運行。
1 概述
某廠共有 12台循環水泵。從2000年機組開始投入商業運行以來，因循環泵出口閥控制不可靠多次出現循環泵和出口蝶閥啟停不正常，影響機組凝汽器真空甚至跳機，嚴重影響機組的安全穩定運行，因此循環泵出口蝶閥控制系統的改造勢在必行。
循環水泵及液控蝶閥控制邏輯如下：
1.1循環泵工作原理（具體見接線圖）:
1.1.1手動啟泵：將立盤上控制開關打到手動啟動位，控制開關相應接點接通、信號迴路送至6KV 開關櫃，觸發6KV 開關櫃內啟動繼電器帶電，循環水泵啟動，同時立盤上運行指示等亮，循環泵啟動后，啟動迴路複位。
1.1.2手動停泵：將立盤上控制開關打到手動停止位，控制開關相應接點閉合、信號迴路送至6KV 開關櫃，觸發6KV 開關櫃內跳閘繼電器帶電，循環水泵停運，同時立盤上停止指示等亮。
1.1.3事故緊停：按下就地事故按鈕，信號迴路送至6KV 開關櫃，觸發6KV 開關櫃內跳閘繼電器帶電，循環水泵停運，同時立盤上停止指示等亮。
1.1.4兩台泵的聯鎖：當一台循環泵正常啟動后，在立盤上將另一台循環泵的控制開關選擇在預選位、聯鎖開關選擇在聯鎖位，此時重動繼電器迴路具備啟動條件，當運行中循環泵運行信號消失，重動繼電器迴路接通，在聯鎖位循環泵啟動繼電器帶電，備用循環泵啟動。同時，立盤事故報警啟動。
1.1.5泵閥聯鎖：將液控止回閥的單動/聯動轉換開關SA2打到聯動位，循環泵啟動后，6KV開關合閘，其輔助常開觸點VKF接通，這樣時間繼電器KT2延時5S，其常開點接通，使得中間繼電器KA1、KA2帶電，電磁閥YV1、YV2帶電，止回閥開啟；同樣，在水泵停泵時，6KV開關跳閘，其輔助常閉觸點VKF接通，使得中間繼電器KA3得電，KA3的兩個常閉觸點斷開分別使中間繼電器KA1、KA2失電，電磁閥YV1、YV2失電，關閉液控止回閥，這樣就實現了水泵與閥門的聯鎖。
1.1.6閥關聯鎖跳循環泵：將液控止回閥的單動/聯動轉換開關SA2打到聯動位，當閥門關到70度時，位置開關SQ4動作，其常開結點閉合，接通循環泵跳閘聯鎖迴路，循環泵跳閘；
1.2循環泵出口液控蝶閥
循環泵出口閥採用液控的方式，以較大的動作力矩和較快的動作時間實現對大管徑管路的關斷，可以按一定的關係實現與泵的聯鎖，能很好地減輕泵啟、停過程中的水錘現象，對泵起到保護的作用。
1.2.1液控蝶閥的工作原理：
油泵電機啟動，壓力油經單向閥流向系統，電磁閥YV1、YV2失電，閥門關閉。打開截止閥，油泵向蓄能器供油。當壓力升至17Mpa時 ，壓力控制器9發出信號，電機停轉；當系統壓力降至13MPa時，壓力控制器發出信號，油泵啟動，補壓至17MPa停泵，油泵補充蓄能器損失的壓力油，蓄能器作為壓力油源，電磁閥YV1、YV2同時得電，壓力油使插裝閥關，壓力油進入無桿腔，推動活塞桿伸出去開啟蝶閥，有桿腔油經節流閥，電磁閥流回油箱。調整節流閥可調開閥時間。閥門打開后，液壓系統蓄能器保壓，壓力上限值為17MPa，當油壓降到13MPa時，壓力控制器發出信號啟油泵，補到17MPa后停泵。閥門關閉時，同樣方法實現保壓。閥動作過程中，如電磁閥YV1得電，YV2失電，閥門即停在任意位置。當YV1、YV2電磁閥失電，壓力油經插裝閥、單向閥到油缸有桿腔，無桿腔回油經尾部快關調速閥、插裝閥流回油箱，實現快關，調快關調速閥可得到不同的快關時間；閥關至一定角度，無桿腔油經慢關調速閥回油，調節慢關調速閥可得到不同慢關時間。不同的快、慢關切換角度可通過調缸尾部的調節閥得到。
1.2.2液控蝶閥控制邏輯
液控蝶閥控制分為單動和連鎖兩種控制方式
單動開、關閥過程：
單動開閥：單動/聯動轉換開關SA2置單動位，操作開按鈕SB3，KA1、KA2得電且自保持，YV1、YV2得電，閥門開啟，開至15角時，行程撞塊壓下行程開關SQ1，SQ1開關動作，中間繼電器KA1失電，電磁閥YV2失電，閥門暫停；行程開關SQ1壓下同時KT1得電延時2S，2S后，KA1，YV2得電，閥門繼續開啟至全開位置，開限位開關SQ2動作，就地全開指示燈HL3亮，同時中間繼電器KA5得電，送出遠方開到位指示燈。
單動關閥：操作關閥按鈕SB1，中間繼電器KA1、KA2失電，電磁閥YV1、YV2失電，閥門關閉；全關時，行程撞塊壓下行程開關SQ3，SQ3開關動作，就地全關指示燈HL2亮，同時中間繼電器KA4得電，送出遠方關到位指示燈
停閥：在開關閥過程中，操作停閥按鈕SB2，中間繼電器KA1失電，KA2得電，電磁閥YV1得電，YV2失電，閥門停止（此功能只在調試、檢修時用）。
聯動開、關閥
聯動開閥：將萬能轉換開關SA2置聯鎖位置，循環泵啟動后，循環泵輔助觸點VKF接通，時間繼電器KT2延時，中間繼電器KA1、KA2得電，電磁閥YVQ、YV2得電，閥門開啟，其工作過程與單動一樣。
聯動關閥：正常停運循環泵時，當循環泵運行信號消失時，中間繼電器KA1、KA2得電，電磁閥YVQ、YV2失電，閥門正常關閉。
自動補油：電源開關SA3閉合，電源指示HL5亮，接通油泵開關SA1。如油壓低於13MPa，則泵啟動。油泵運行指示燈HL4亮，系統補油。補至17MPa，壓力控制器觸點SP打開，KM失電，停泵。
1.3液控蝶閥啟停與循環泵啟停的相關邏輯見表1。
表1
條件
控制邏輯
循環泵停運，蝶閥聯鎖開關投入
循環泵啟動→聯鎖開啟蝶閥
循環泵運行，蝶閥聯鎖開關投入
循環泵停運→聯鎖關閉蝶閥
循環泵運行，蝶閥聯鎖開關投入
蝶閥關至75°→聯跳循環泵
循環泵停運，蝶閥聯鎖開關未投入
蝶閥可單動操作
系統存在的主要問題有：
⑴ 繼電器硬觸點易老化、鬆動，經常出現觸點接觸不良而導致控制系統故障。由於硬接線較多，故障查找困難。
⑵ 原系統交直流兩路供電切換不可靠，交流失去時，直流迴路不能及時可靠投入運行。
⑶ 一次元件測量不準，運行不可靠，如原系統油泵啟停採用國產壓力開關來控制，經常導致蝶閥開、關不正常。
⑷ 控制邏輯不完善。原設計循環泵運行時，當蝶閥關至75°時，連跳循環泵邏輯中對電源監視點選擇不合理。
2 DCS改造
2.1 改造方案論證
考慮到系統的穩定與完善，因此對循環泵一併納入改造計劃。
某廠機組採用西門子T-XP DCS系統，該系統具有先進的組態功能與強大的接入功能，採用西門子的標準配置，通過在循環泵房增設一面機櫃，安裝遠程I/O模件，（西門子SIM模件）通過通訊模件經通訊電纜遠傳至DCS的電子間，（因泵房與電子間距離較遠，約700米，故這段距離通過光纜傳輸）與DCS的AP相連。循環泵6KV開關櫃安裝於汽機房，與其它可操作的6KV開關一樣，留有和DCS留有的介面。因此將循環泵系統納入DCS系統控制，是完全可以實現的。同時，為了保證系統的安全運行，遠程I/O櫃電源採用機側UPS兩路供電。
通過對DCS各AP負荷進行測試，並進行資源優化后確定循環泵及相關係統所佔用的AP及具體槽位。選擇汽機側CJJ22機櫃的AP336。考慮到AP冗餘在電子間加裝了EG185機架，以實現AP主從切換時，不影響對循環泵房的監控。下結構圖為遠程I/O配置圖。
DCS電子間
循環泵房
結構圖
2.2 DCS組態
原循環泵與泵出口液控蝶閥的啟停控制在泵房值班室實現，原DCS畫面只能看到循環泵啟停狀態。因而，必需對DCS增加的模件與畫面進行組態。
⑴通過原循環泵6KV開關和DCS留有的介面，通過DCS冗餘的FUM210模件直接連接，實現循環泵遠方操作，並在DCS中通過組態實現聯鎖功能。
⑵ 在原DCS冷卻水畫面 （COOLING WATER）增加了兩幅畫面，一幅為循環泵系統工藝畫面（CIRCULATING WTR SYS）另一幅為兩台泵本體溫度、振動、液位監視畫面（CWP MONITER）。現循環泵系統各設備的操作、監視。
⑶ 循環泵房相關設備的控制和各子系統內部的聯鎖功能（如冷卻水系統、液控蝶閥各部件之間的聯鎖），由DCS實現，所有溫度信號，壓力信號，液位,振動信號通過SIM模件遠傳至AP。
新加AP配置圖
2.3 就地設備改造
⑴、 原循環泵出口碟閥控制迴路全部拆除，只留主接觸器迴路。
⑵、 原油站壓力開關更換為壓力變送器遠傳到DCS，使測量更加精確。
⑶、 冷卻水塔手動補水門，更換為電動補水門.。
⑷、 加裝泵振動檢測裝置（採用日本新川振動裝置）。
⑸、 循環泵電機冷卻水泵和軸承冷卻水泵迴路改造。
⑹、 安裝冷卻水塔、循環泵前池液位計。
2.4 改造后功能
改造后保留原控制功能外，實現了
⑴ 循環泵由機組長在集控室進行啟停操作、並實現兩台循環泵的聯鎖。
⑵ 液控蝶閥油泵在集控室單獨操作並實現聯鎖操作。
⑶ 液控蝶閥在集控室單獨操作並實現與循環泵的聯動操作。
⑷ 循環泵冷卻水系統（電機冷卻水泵和軸承冷卻水泵）在集控室進行啟停操作。
⑸ 實現補水電動門的遠方操作。
⑹ 監視相關參數：電機的線圈溫度，電機的軸承溫度，循環泵的振動，液控蝶閥 的工作狀態，前池液位，冷卻水壓力等信號。
⑺ 液控蝶閥各部件之間的聯動及冷卻水系統之間的聯動在DCS實現。
⑻ 泵啟閥不開保護停泵功能（原系統不具備）。
⑼ 液控蝶閥兩個電磁閥單獨操作功能（原系統不具備）。
3 改造效果
從 2004年4月開始對2機循環泵及其蝶閥控制系統改造之後，到2005年12月，已完成四台機組8台循環泵與其蝶閥的DCS改造，在不改變原功能的情況下，實現了循環泵，蝶閥及其附屬設備的遠方DCS操作與相關參數監視，改造后的系統有以下特點：
⑴ 系統運行穩定，可靠性高，安全性好。經過一年多的實踐證明，改造后循環泵蝶閥控制系統故障率降低到零，未出現因蝶閥控制故障引起循環泵啟停失敗的現象。
⑵ 用DCS進行編程方便，易於達到所需控制目的。
⑶ DCS先進的事故記錄及查詢功能，大大減輕了維護人員的工作量。
⑷ 全部循環泵改造完成後，循環泵房即可實現無人值班，減少了運行人員的投入量。
4 總結
循環泵是電廠重要輔助設備，其運行情況好壞直接決定機組能否正常、安全、經濟運行。隨著競價上網的改革及創國際一流電廠的需要，機組必須安全、經濟穩定運行才能適應這一要求。這就要求循環泵及其出口蝶閥控制系統可靠、穩定運行，從而保證循環泵正常運行。事實證明，經過改造的循環泵及其出口蝶閥控制系統能達到此要求。為機組的安全、經濟運行提供可靠的技術保障。
