电动执行机构在中低压联通管蝶阀的应用

高晓晨 马奔腾

摘要：随着环保减排需要的加大，对发电厂采暖供热需求也日益增强，将汽轮机中低压联通管蝶阀由液动改为电动执行机构可解决因振动引起EH油泄漏造成机组非停的安全隐患，有效提高机组和供热可靠性。

关键词：中低压联通管蝶阀，电动执行机构，可靠性

1 引言

华电渠東发电有限公司（以下简称渠东公司）一期2×330MW机组汽轮机为上海汽轮机厂生产的CC330/264-16.7/1.0/537/537型亚临界、一次中间再热、高中压缸分缸、单轴、三缸两排汽、双抽可调整抽汽冲动凝汽式汽轮机，机组额定出力为330MW，中低压缸联通管蝶阀（以下简称EGV）是由上海汽轮机厂成套提供的TYCO公司生产的90度角行程调节阀，主要由阀门本体、EH油液控系统和就地PLC控制柜三部分组成，其中EH油控制系统接入汽轮机EH油系统，与汽轮机调速阀门共用EH油，PLC控制柜接受DEH系统指令，转换为液控比例阀指令来控制EGV开度。

当进入冬季采暖供热期后，需要逐步关闭EGV来使更多的蒸汽进入热网加热器进行换热，随着EGV关小，产生汽流激振，引起汽轮机中低压联通管道振动，传递至EGV阀体后又进一步引起了EGV的EH油管道振动，易造成EH油管断裂，使整个EH油系统泄漏，引起发电机组强迫停运。另外，EGV的EH管路靠近高温热源，容易造成EH油酸值升高^[1]，以上问题严重威胁机组和对外供热的安全运行。为了减小振动，需要维持较高的EGV开度，影响了机组的供热能力，而为了尽可能提高供热能力，需要提高机组整体负荷来增加抽汽量，造成电负荷偏离电力调度下达的负荷曲线，造成两个细则考核。

通过分析调研和论证，对原厂设备进行改造，拆除原有EGV的EH油液控系统和就地PLC控制柜，更换为智能分体式电动执行机构，可彻底杜绝管道振动引起EH油泄漏造成机组非停的安全隐患，确保了冬季采暖供热期对外供热的安全运行，并使机组在满足供热量的前提下负荷调整余度增大，更好的贴合电力调度负荷曲线，避免了两个细则下限考核，产生较大经济价值。

2 主要做法

结合其他同类型机组EGV发生的缺陷，分析改造为分体式电动执行机构的优势如下：首先使精密的执行机构控制部分与振动的管道脱开，彻底消除了EH油泄漏造成机组非停的安全隐患;其次，电动执行机构精密控制部分可以安装在运转层平台，远离热源，降低故障率且维护方便;另外取消了就地PLC，由DEH直接发送控制指令到执行机构，减少中间故障环节;最后，电动执行机构在断电、断信号时可以设置为保持原位，相对液控阀门系统安全性高。另外，在当发生供热系统故障热网解列时，相对液控执行机构快速泄压使EGV迅速开启，电动执行机构动作平缓，可使进入低压缸的蒸汽逐步增加，对汽轮机叶片冲击较小。因EGV全关时尚有30%通流面积，结合热网加热器进汽阀动作时间分析，当发生热网解列时，一分钟内全开即可实现热网加热器紧急泄压以保证热网系统安全。

液控蝶阀更改为电动执行机构一般选用减速机直接连接阀门的方式，或采用减速机带动连杆、连杆驱动阀门的方式。经方案比对分析，采用减速机带动连杆，连杆驱动阀门的方式无法避免阀门振动传导至减速机的问题，因增加连杆中间环节，受管道传导来的振动影响，可能造成连杆固定螺丝松动脱落问题，并且可能发生因连杆强度不足造成阀门动作时连杆弯曲的问题。最终确定采用分体式电动执行机构，减速机和执行机构电机直接与阀门连接，执行机构控制部分安装于汽机房运转层的方案。

根据EGV说明书和厂家要求核算确定执行机构技术参数，最终选用德国DREHMO公司MSG型减速机和SMC型执行机构。根据方案，关闭并封闭EGV的EH油进油和回油管路，拆除原EGV的油动机等控制部件，将减速机和执行机构电机部分与EGV连接，减速机和阀门的连接键根据现场测绘进行加工制作。将执行机构的控制部分安装于汽机房运转层，与执行机构电机部分使用专用线缆连接，并沿汽轮机车衣钢架固定，防止线缆受重力影响松脱。将DEH控制系统输出至EGV的4-20mA控制指令和紧急开门ESD指令直接接至执行机构的控制部分，阀门开度反馈信号直接送回DEH控制系统，越过原EGV的PLC控制柜，简化控制结构，消除中间环节，原PLC控制柜停电备用。设定电动执行机构断信号保护，当指令和反馈信号任一丢失时阀门保持原位，并发出报警至DEH控制系统警示运行人员。设定执行机构紧急动作功能，当DEH控制系统来ESD信号触发时阀门自动全开。执行机构就地操作旋钮增加闭锁装置防止人员误碰。DEH控制系统侧保持原EGV相关逻辑不变，主要联锁保护为当热网解列时触发EGV紧急开门ESD指令，并将阀门模拟量指令置于100%实现紧急开门。

3 应用成效

渠东公司于2018年完成本项目改造，通过2018-2020年冬季两个采暖供热期的运行，在安全价值、经济价值等方面均取得了较大成效：

1. 在设备安全性方面，EGV可根据供热实际需要安全关闭至30%以下，最低开度降至20%。通过将EGV与汽轮机EH油系统隔离，消除了重大设备安全隐患，避免了机组因EH油管路振动造成泄露引起的强迫停运，产生重大直接安全效益和间接的经济效益;

2. 在供热能力和经济价值方面，随着冬季采暖供热期EGV开度减小，单元机组小时平均抽汽量同比提高约27%，供热能力提升效果显著，可以满足更大供热面积需要，也提升了机组运行的经济型。另外随着机组供热能力的提升，机组电负荷调节能力进一步加强，机组负荷率得以更好的拟合电力调度下达的负荷曲线，有效减少两个细则的下限考核。

4 结论

本项目可适用于采用双抽可调整抽汽式汽轮机的同类型供热机组，对中低压联通管蝶阀采用液控蝶阀，且液控系统驱动油接自汽轮机EH油系统的情况，通过本创新成果项目改造，可有效消除因联通管振动引起EH油管路泄露造成的机组强迫停运的安全隐患，解决制约冬季采暖供热期机组和热网系统安全运行的重大问题。

参考文献

[1] 于永杰， 宋端强. 300 MW机组EH油油质控制经验浅析[J]. 东方汽轮机， 2016（2）：48-50.