盛 暉

（中石油克拉瑪依石化公司動(dòng)力廠）

中石油克拉瑪依石化公司動(dòng)力廠汽機(jī)車間給水系統(tǒng)原有7臺(tái)電動(dòng)給水泵和1臺(tái)汽動(dòng)給水泵，2018年拆除1#電動(dòng)給水泵，改建2#汽動(dòng)給水泵。使用汽動(dòng)給水泵可以克服在投入和切出時(shí)啟動(dòng)電流大、廠用電負(fù)荷變化大的缺點(diǎn)，也可以避免使用電動(dòng)給水泵時(shí)因廠用電中斷給鍋爐運(yùn)行帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，3.5MPa中壓蒸汽經(jīng)過(guò)主汽門和調(diào)節(jié)閥進(jìn)入汽缸沖動(dòng)葉輪葉片做功后的排汽可以直接作為煉油用的1.0MPa低壓蒸汽，不需要將3.5MPa中壓蒸汽經(jīng)過(guò)減溫減壓處理后再外供，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

1 2#汽動(dòng)給水泵控制系統(tǒng)

2#汽動(dòng)給水泵控制系統(tǒng)主要由B0.55-3.5/1.4型背壓蒸汽汽輪機(jī)泵、美國(guó)新一代WOODWARD505控制器和橫河CS3000型集散控制系統(tǒng)（DCS）組成。

1.1 背壓蒸汽汽輪機(jī)泵

背壓蒸汽汽輪機(jī)泵中的調(diào)速系統(tǒng)、保安系統(tǒng)和潤(rùn)滑油系統(tǒng)與2#汽動(dòng)給水泵控制系統(tǒng)密切相關(guān)。

1.1.1 調(diào)速系統(tǒng)

調(diào)速系統(tǒng)由WOODWARD505控制器、WOODWARD電液式執(zhí)行器TG17E、調(diào)節(jié)汽閥連桿及組合汽閥等部件構(gòu)成，其中組合汽閥由速關(guān)主汽門和調(diào)節(jié)汽閥組成，二者構(gòu)成一體，并用螺栓裝配在汽缸上。WOODWARD505控制器、進(jìn)入WOODWARD505控制器的兩個(gè)轉(zhuǎn)速和WOODWARD電液式執(zhí)行器TG17E實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速的閉環(huán)自動(dòng)控制。

1.1.2 保安系統(tǒng)

保安系統(tǒng)是保證汽輪機(jī)安全運(yùn)行，防止發(fā)生意外事故的重要裝置，主要由危急遮斷連桿操縱油缸、危急遮斷電磁閥、危急保安器和危急遮斷部件組成。其中，危急保安器為飛錘式，裝在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的接長(zhǎng)軸上，在正常轉(zhuǎn)速時(shí)，飛錘產(chǎn)生的離心力小于彈簧的預(yù)緊力，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到汽輪機(jī)的脫扣轉(zhuǎn)速時(shí)，離心力將大于彈簧預(yù)緊力而擊出，打在危急遮斷連桿的擊出桿上，使主汽門脫扣而迅速關(guān)閉。危急遮斷電磁閥為兩位兩通式電磁閥，接收現(xiàn)場(chǎng)控制柜緊急停機(jī)按鈕、WOODWARD505控制器和DCS停機(jī)信號(hào)。

潤(rùn)滑油系統(tǒng)主要向汽輪機(jī)滑動(dòng)軸承供送潤(rùn)滑油，起潤(rùn)滑減磨和冷卻作用，保證汽輪機(jī)能夠長(zhǎng)期連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。它有兩臺(tái)油泵裝置，一臺(tái)為主油泵，另一臺(tái)為輔油泵。當(dāng)油站供油總管油壓降到輔油泵啟動(dòng)值0.12MPa（三取二）時(shí)，輔油泵啟動(dòng)并報(bào)警。若供油總管油壓繼續(xù)下降到0.07MPa（三取二）達(dá)到汽輪機(jī)停機(jī)值時(shí)，聯(lián)鎖停機(jī)。潤(rùn)滑油系統(tǒng)的報(bào)警、控制與聯(lián)鎖通過(guò)橫河DCS實(shí)現(xiàn)。

1.2 WOODWARD505控制器

WOODWARD505控制器是以微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字式轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，專用于汽輪機(jī)的控制，可根據(jù)汽輪機(jī)的特性和控制參數(shù)在WOODWARD505人機(jī)界面上進(jìn)行組態(tài)。WOODWARD505控制器功能較多，2#汽動(dòng)給水泵只應(yīng)用了其中一部分端子，包括與現(xiàn)場(chǎng)儀表（電液式執(zhí)行器TG17E和兩個(gè)轉(zhuǎn)速探頭）直接連接的端子、與DCS連接的端子以及與繼電器連接的端子，主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)啟停汽輪機(jī)、控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、緊急停機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試組態(tài)功能。

1.3 橫河CS3000型集散控制系統(tǒng)（DCS）

中石油克拉瑪依石化公司動(dòng)力廠現(xiàn)改建2#汽動(dòng)給水泵，考慮到目前DCS機(jī)柜測(cè)點(diǎn)已滿的情況，需要對(duì)1#機(jī)爐的DCS進(jìn)行擴(kuò)容，在現(xiàn)有的DCS機(jī)柜間增加一個(gè)ANR10D-425/CU2U型遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)單元，包括3塊16通道模擬量輸入卡（AI）、1塊16通道模擬量輸出卡（AO）、1塊32通道數(shù)字量輸入卡（DI）和1塊32通道數(shù)字量輸出卡（DO），并與原控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。2#汽動(dòng)給水泵控制系統(tǒng)中除了將汽輪機(jī)的兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)、電液轉(zhuǎn)化器信號(hào)引入WOODWARD505控制器外，其他信號(hào)均引入橫河DCS，橫河DCS與OODWARD505控制器通過(guò)硬線連接方式連接，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速升降速設(shè)定、停機(jī)控制，并監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)速和WOODWARD505控制器的狀態(tài)。

2 2#汽動(dòng)給水泵手動(dòng)啟停

當(dāng)具備工藝流程條件后，用WOODWARD505控制器人機(jī)界面啟動(dòng)汽輪機(jī)，按“START”鍵開(kāi)機(jī)，升速到暖機(jī)點(diǎn)1（800r/min）保持20min；按“繼續(xù)”鍵，升速到暖機(jī)點(diǎn)2（1 600r/min）保持20min；接著再按“繼續(xù)”鍵，升速到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速下限2 400r/min后，通過(guò)“導(dǎo)航”鍵選中綠色“調(diào)整數(shù)值”鍵，繼續(xù)升速到額定轉(zhuǎn)速2 980r/min，或者按工藝要求升到合適轉(zhuǎn)速。當(dāng)需要正常停機(jī)時(shí)，直接按“STOP”鍵停機(jī)，轉(zhuǎn)速給定值將自動(dòng)逐步減小至0，主汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度隨即逐步關(guān)閉，直至0%，同時(shí)主汽門關(guān)閉。

3 2#汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速控制

2#汽動(dòng)給水泵實(shí)際使用了4個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，均安裝在汽動(dòng)泵轉(zhuǎn)子的軸頭上。其中兩個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)直接輸入WOODWARD505控制器，經(jīng)比較后取高值，并與設(shè)定的轉(zhuǎn)速值（WOODWARD505面板設(shè)定或DCS設(shè)定）進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PID控制模塊運(yùn)算處理后輸出一個(gè)20～160mA的電信號(hào)給TG17E執(zhí)行器，使之帶動(dòng)調(diào)節(jié)汽閥連桿運(yùn)動(dòng)，從而將調(diào)速器輸出的角位移轉(zhuǎn)換為調(diào)節(jié)汽閥的開(kāi)度，達(dá)到調(diào)節(jié)汽輪機(jī)蒸汽流量的目的，控制汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。另一個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)過(guò)變送器輸入到現(xiàn)場(chǎng)控制柜的轉(zhuǎn)速表內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)顯示，剩余一個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)過(guò)變送器輸入到橫河DCS。

4 2#汽動(dòng)給水泵緊急停機(jī)

2#汽動(dòng)給水泵現(xiàn)場(chǎng)控制柜有兩個(gè)緊急停機(jī)按鈕。一個(gè)是WOODWARD505控制器人機(jī)界面的“EMERGENCY STOP”緊急停機(jī)鍵，另一個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的紅色急停按鈕。這兩個(gè)按鈕都是通過(guò)硬聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)2#汽動(dòng)給水泵的緊急停機(jī)。當(dāng)需要緊急停機(jī)時(shí)，按下WOODWARD505控制器人機(jī)界面的“EMERGENCY STOP”緊急停機(jī)鍵，轉(zhuǎn)速給定值直接降至0，調(diào)節(jié)閥開(kāi)度也會(huì)直接降至0%，同時(shí)電磁閥失電打開(kāi)，主汽門脫扣關(guān)閉。若緊急停機(jī)時(shí)直接按下現(xiàn)場(chǎng)控制柜上的紅色急停按鈕，則電磁閥失電打開(kāi)，主汽門脫扣關(guān)閉，但主汽調(diào)節(jié)閥不會(huì)關(guān)閉，還需按下WOODWARD505控制器人機(jī)界面的“EMERGENCY STOP”緊急停機(jī)鍵后轉(zhuǎn)速給定值方可降至0，主汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度隨之降至0%。

橫河DCS中還設(shè)置了“DCS緊急停機(jī)按鈕”，通過(guò)軟邏輯和硬聯(lián)鎖相結(jié)合的方式遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)下的一鍵停止汽輪機(jī)功能。

5 2#汽動(dòng)給水泵聯(lián)鎖保護(hù)

5.1 軟邏輯

2#汽動(dòng)給水泵在DCS中共有6個(gè)聯(lián)鎖回路，分別是：

消費(fèi)者關(guān)于再制造產(chǎn)品的認(rèn)知程度、環(huán)保認(rèn)同度、價(jià)格差異接受度將直接影響其對(duì)再制造產(chǎn)品的支付意愿，從而引起市場(chǎng)需求的變化。對(duì)此，主要考慮以下問(wèn)題：認(rèn)知差異將如何影響再制造產(chǎn)品需求以及基于三者差異，支付意愿如何改變，對(duì)需求有何影響。根據(jù)研究需要，做如下假設(shè)：

a.潤(rùn)滑油總管壓力低聯(lián)鎖，聯(lián)鎖條件是3個(gè)潤(rùn)滑油總管壓力中的2個(gè)低于0.07MPa；

b.汽輪機(jī)前軸振動(dòng)高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖條件是汽輪機(jī)前軸兩個(gè)振動(dòng)幅值同時(shí)高于95μm；

c.汽輪機(jī)后軸振動(dòng)高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖條件是汽輪機(jī)后軸兩個(gè)振動(dòng)幅值同時(shí)高于95μm；

d.汽輪機(jī)自由端振動(dòng)高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖條件是汽輪機(jī)自由端兩個(gè)振動(dòng)幅值同時(shí)高于95μm；

e.汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速高聯(lián)鎖，聯(lián)鎖條件是3個(gè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速中的2個(gè)高于3 300r/min；

f.DCS緊急停車聯(lián)鎖，聯(lián)鎖條件是按下DCS緊急停車按鈕。

以上6個(gè)條件中的任何一個(gè)成立都會(huì)關(guān)閉2#汽動(dòng)給水泵主汽門和調(diào)節(jié)汽閥。

當(dāng)DCS中出現(xiàn)聯(lián)鎖條件發(fā)生聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)，DCS輸出的“DCS-STOP”信號(hào)傳送至控制柜接線端子并分成兩路，一路使繼電器KA10失電，危急遮斷電磁閥失電打開(kāi)，危急遮斷連桿的操縱油缸與回油管路接通，從而降低油缸內(nèi)壓力，驅(qū)動(dòng)危急遮斷連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，使主汽門脫鉤而迅速關(guān)閉；另一路進(jìn)入WOODWARD505控制器使轉(zhuǎn)速給定值降至0，調(diào)節(jié)汽閥開(kāi)度降至0%。

5.2 硬聯(lián)鎖

如圖1所示，現(xiàn)場(chǎng)控制柜急停按鈕、WOODWARD505停機(jī)信號(hào)和繼電器KA10失電三者串聯(lián)（失電串聯(lián)）在現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)電磁閥控制回路中，任何一個(gè)條件成立都能讓危急遮斷電磁閥失電打開(kāi)，主汽門脫鉤關(guān)閉。其中，2#汽動(dòng)給水泵現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)總電源失電和DCS聯(lián)鎖動(dòng)作都能使繼電器KA10失電，且輸出“DCS-STOP”信號(hào)的繼電器采用反邏輯常開(kāi)觸點(diǎn)。

圖1 硬聯(lián)鎖控制回路

6 2#汽動(dòng)給水泵控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法

在2#汽動(dòng)給水泵調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)，橫河DCS同一卡件上由WOODWARD505控制器輸出到DCS的主汽調(diào)閥的閥位設(shè)定開(kāi)度（HZI-2317）、WOODWARD505控制器的給定轉(zhuǎn)速（SVSPD-505）和WOODWARD505控制器實(shí)際轉(zhuǎn)速（SPD-505）3個(gè)信號(hào)始終保持一樣的變化幅度，且主汽調(diào)閥的閥位設(shè)置開(kāi)度信號(hào)會(huì)影響到另外兩個(gè)信號(hào)。解決方法是將以上3個(gè)信號(hào)加安全柵進(jìn)行信號(hào)隔離，經(jīng)過(guò)處理后3個(gè)信號(hào)均正常顯示。

運(yùn)行初期，2#汽動(dòng)給水泵速關(guān)主汽門開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)受蒸汽高溫影響一直顯示異常和報(bào)警，嚴(yán)重干擾了裝置的正常操作。解決方法是對(duì)主汽門的接近開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，改造前如圖2a所示，經(jīng)過(guò)改造后（圖2b）降低了蒸汽高溫的影響，主汽門開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示正常。

2019年5月30日，因2#機(jī)爐DCS控制柜內(nèi)風(fēng)扇故障導(dǎo)致相間短路造成2#機(jī)爐UPS的輸出開(kāi)關(guān)跳閘。因?yàn)?#機(jī)爐UPS的輸出為2#汽動(dòng)給水泵現(xiàn)場(chǎng)控制柜提供電源，所以當(dāng)輸出開(kāi)關(guān)跳閘后會(huì)導(dǎo)致繼電器KA10失電，危急遮斷電磁閥失電，WOODWARD505控制器失電，從而造成2#汽動(dòng)給水泵停機(jī)。解決方法是斷開(kāi)故障風(fēng)扇電源，閉合2#機(jī)爐UPS的輸出開(kāi)關(guān)，恢復(fù)2#汽動(dòng)給水泵現(xiàn)場(chǎng)控制柜正常供電，以保證2#汽動(dòng)給水泵的正常運(yùn)行。

圖2 主汽門接近開(kāi)關(guān)改造前后的結(jié)構(gòu)

2020年1月，汽機(jī)車間發(fā)現(xiàn)位號(hào)為PI-2101的2#汽動(dòng)給水泵主蒸汽進(jìn)汽壓力頻繁報(bào)警，經(jīng)過(guò)仔細(xì)核對(duì)，發(fā)現(xiàn)2#爐球磨機(jī)入口負(fù)壓的位號(hào)也是PI-2101且超過(guò)報(bào)警高值，因?yàn)殄仩t和汽機(jī)裝置一共有4套控制系統(tǒng)分成7個(gè)域已經(jīng)聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控汽機(jī)裝置的HIS0463、HIS0264、HIS0764操作站均安裝了多項(xiàng)目軟件包，能夠顯示4套控制系統(tǒng)的所有測(cè)點(diǎn)參數(shù)報(bào)警信息。此情況實(shí)際為2#爐球磨機(jī)入口負(fù)壓報(bào)警，但是在3個(gè)操作站卻顯示為2#汽動(dòng)給水泵主蒸汽進(jìn)汽壓力報(bào)警。解決方法是將2#汽動(dòng)給水泵主蒸汽進(jìn)汽壓力的位號(hào)修改為PI2101，修改后2#汽動(dòng)給水泵主蒸汽進(jìn)汽壓力報(bào)警消失。

2019年8月22日和2020年3月31日各出現(xiàn)一次由現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)速變送器輸入到DCS的轉(zhuǎn)速（SI-2353）超過(guò)聯(lián)鎖值3 300r/min的現(xiàn)象，導(dǎo)致原汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速高聯(lián)鎖（二取一）軟邏輯輸出跳閘信號(hào)，2#汽動(dòng)給水泵聯(lián)鎖停機(jī)?？紤]到單個(gè)轉(zhuǎn)速可能出現(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤的可能性，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)核對(duì)查找，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變送器輸入到DCS的轉(zhuǎn)速（SI-2353）和轉(zhuǎn)速變送器輸入到現(xiàn)場(chǎng)控制柜轉(zhuǎn)速表的轉(zhuǎn)速這兩個(gè)轉(zhuǎn)速的信號(hào)線均受到高溫烘烤，控制電纜的外層絕緣已經(jīng)熔化。解決方法是將兩根轉(zhuǎn)速信號(hào)線進(jìn)行絕緣處理，同時(shí)將控制柜轉(zhuǎn)速表的輸出信號(hào)（SI-2354）引入DCS，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速高聯(lián)鎖由二取一邏輯變更為三取二邏輯，在提高保護(hù)可靠性的同時(shí)，保證了2#汽動(dòng)給水泵的正常運(yùn)行。

7 結(jié)束語(yǔ)

2#汽動(dòng)給水泵從暖機(jī)啟動(dòng)到升速至額定轉(zhuǎn)速以及正常停機(jī)均完全由WOODWARD505控制器根據(jù)設(shè)定程序來(lái)完成，大幅降低了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了機(jī)組開(kāi)機(jī)和停機(jī)時(shí)間。在DCS操作站、WOODWARD505控制器人機(jī)界面和現(xiàn)場(chǎng)控制柜都能實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)，快速應(yīng)對(duì)突發(fā)事件。除2#汽動(dòng)給水泵本體機(jī)械安全保護(hù)裝置外，DCS與WOODWARD505控制器通過(guò)軟邏輯和硬聯(lián)鎖相結(jié)合的方式，保障了機(jī)組安全運(yùn)行。通過(guò)解決2#汽動(dòng)給水泵從建設(shè)調(diào)試到正常運(yùn)行出現(xiàn)的一些問(wèn)題，為2#汽動(dòng)給水泵今后安全運(yùn)行積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。