概述

    汽泵*小流量控制包括流量信号FT2102-1、FT2102-2差压变送器和调阀CV2108，汽动给水泵*小流量调节的被控对象为*小流量调节阀，其位置位于25米除氧器平台，汽泵出口到除氧器的再循环管路上，通过调整*小流量调节阀的开度，以保证汽动给水泵在启动或低负荷工况下，流经泵的流量大于其允许的*小流量。

    汽动给水泵*小流量阀控制也就是再循环控制，目的是不使汽动给水泵的工作点变坏，使得冷却水量不够，造成汽动给水泵的汽蚀，如图1所示。

图1 给水系统P＆ID

    1、控制系统

    流经汽动给水泵的给水流量通过如图2所示的单冲量、闭环反馈控制系统的控制，保证大于*小流量，通过控制*小流量阀的开度来实现，汽泵入口流量经过逻辑运算，作为测量值与运行人员的设定值比较，其偏差送入PI调节器，去改变*小流量阀的开度，根据自动/手动切换逻辑，*小流量阀可进行手动操作。

图2 *小流量阀控制系统

    汽动给水泵*小流量是由两个流量变送器（FT2108-1和FT2108-2）输出信号取平均后得到的，当两个流量变送器的测量值偏差过大（10t/h）时，产生报警信号；调节器为反作用，当入口流量高于给定值时，控制器输出减小，使汽动给水泵*小流量调门关小，减小再循环的水量，从而实现当汽动给水泵入口流量逐渐增大时，*小流量调门逐渐关小。

    2、逻辑分析

    运行人员按下自动按钮，*小流量阀采用自动方式，如果运行中出现2个入口流量变送器都故障，或汽泵入口流量指令＞0，汽泵入口流量阀位＞0，同时，指令与阀位偏差≥10%，使*小流量为手动控制。

    当PLW1/10信号成立时，调门进入超驰关闭方式，全关汽动给水泵*小流量调门，PLW1/10 信号成立的条件为：CV2108的位置反馈值小于5%、MFT、给水泵A运行时入口流量大于X三个条件有任何一个条件成立；当PLW2/10信号成立时，调门进入超驰打开方式，全开汽动给水泵*小流量调门，PLW2/10 信号成立的条件为：给水泵A运行时入口流量小于Y或有强制快开A侧汽动给水泵*小流量调门信号到来两个条件有任何一个条件成立。当控制器输出的控制指令与位置反馈偏差过大或两侧入口流量变送器同时故障成立时，则发出MRE/10信号将软手操站强切手动。

    汽泵入口流量阀位＞0的情况下，如果汽泵入口流量≤140t/h，则发出汽泵*小流量阀故障信号，送至SCS，以发出跳汽泵信号。

图3 *小流量阀控制逻辑

   汽泵运行的情况下，如果入口流量≥240t/h，则快关，如果入口流量≤140t/h，则快开，电磁阀电源停电，*小流量阀快开。

图4 快开功能接线

    3、管路配置

    *小流量阀管路配置如图5。

图5 *小流量阀管路配置

    一路气源经过过滤减压阀调整为150kPa后，进入电气转换器，电气转换器接收4～20mA.DC信号，输出20～100kPa标准气压信号，控制定位器的输出，另一路气源经过过滤减压阀调整为350kPa后，分别进入定位器和继动放大器，定位器的输出经过电磁阀控制继动放大器的输出，继动放大器的输出通过增容放大后，控制*小流量阀的开度。

    4、3572型定位器和2625型继动放大器

    气动阀门定位器零点调整、满度调整、喷嘴调整一般不调，由于零点、满度调整好后，中间线性较差，呈S型，调试时应非常仔细。

    用于472-1-CAV4型气动执行机构的3572型定位器，接收来自电气转换器的气动输出信号，通过管路接至定位器波纹管，为便于阐述，假定信号增加，波纹管膨胀，并移动杠杆，其旋轴围绕一个固定点，遮挡输出喷嘴，喷嘴压力增大，通过增容作用，该压力大于相应位置的弹簧力，产生向下位移，改变阀位，如图 6。

图6 3572型定位器原理

    在3572型定位器内，活塞运动通过量程弹簧反馈给连接在活塞延长杆的杠杆，当活塞延长杆向下位移，量程弹簧拉伸，直到杠杆力矩与仪用波纹管产生的力矩平衡。

    调整步骤：

    1）偏差弹簧。用于零点调整，决定于阀门行程的起始点。
    2）量程弹簧。用于满度调整，决定于输入信号范围的阀门全行程。
    3）喷嘴调整。决定于稳态定位器输出压力。

    2625型继动放大器应用于控制阀定位器，以增加动作速度，放大器存在一个固定死区，由供排气连接底座尺寸控制，通过现场组装调试设定如图7所示，另外，继动放大器结合软座结构和一个积分旁路限制，以消除因没有抗饱和特点而产生的饱和问题，调整积分旁路限制对于系统稳定性来说是必要的，此调整不影响放大器死区，但允许控制阀响应来自定位器较小输入信号的变化，降低静态的的性，如果产生较大迅速的输入信号变化，也允许放大器产生较快动作的较高输出。

图7 2625型继动放大器原理

    供气压力P包括阀门不平衡力、启座力和摩擦力，如（1）式和（2）式，（1）式以bar为单位，（2）式以psig为单位。

    P=［98（P1＋P2＋P3）＋0.7］（bar）…………………………………………（1）
    P=［（P1＋P2＋P3）/S＋10］（psig）…………………………………………（2）

    其中，P1—阀门不平衡力，kg/pound，P2—启座力，kg/pound，P3—摩擦力，kg/pound，S—执行机构活塞面积，mm2/inches2。

    5、存在问题分析

    5.1 运行期间，两次发汽泵*小流量阀故障信号，导致汽泵两次跳闸，调出趋势线检查发现，*小流量阀故障信号确实发出两次，经过对阀位信号、汽泵入口流量、手自动状态、设定值进行观察，发现其原因是：在自动状态下，运行人员把设定值设定在150t/h（规定应设定在220t/h左右），由于定值较低，在动态调节过程中，当流量低于148t/h，并且阀位反馈信号达到0%时，*小流量阀故障信号就发出，引起电泵跳闸。

    5.2 #3机组*小流量阀执行机构检查情况

    2005年5月23日晚上，在做#3机组汽泵*小流量阀开启操作时，发现开启不动卡涩现象，5月24日，及时办理工作许可手续，对该调门进行检查，检查中发现关闭*小流量阀的前、后截门，调门工作正常，打开截门后，仍然不能开启。

    对存在的问题，5月26日，生技部组织汽机队、热工队有关人员进行了分析讨论，根据会议精神，热工队积极行动，认真落实会议要求，在汽机队、热工队有关人员大力支持与配合下，做好各项**技术措施的情况下，先对*小流量阀执行机构进行了更换，并由汽机队管阀技术人员对阀门零点、满度进行了定位调整，热工队主要进行了以下项目的检查与调试，情况如下：

    1）指令信号0～100%对应卡件4～20mA.DC信号输出正常；
    2）电气转换器接受指令信号4～20mA.DC，转换为20kPa～100kPa压力信号输出正常；
    3）定位器接受20kPa～100kPa压力信号，转换为0～350kPa输出正常；
    4）减压阀压力调整符合设备运行要求；
    5）反馈信号调整与指令信号误差符合工作要求，系统静态开关方向，零点、满度调试良好，无卡涩和振荡等现象，检查各部件紧固接触良好，系统恢复，从静态调试情况看，热控回路工作正常。

    纯从热控回路与设备原理分析，静态调试工作正常的设备，能够*大限度确保零点、满度与线性范围合格，并能满足运行要求，而动态中对设备的任何调整都会破坏零点、满度与线性范围，影响设备的正常运行，因此运行中各部件的调整是不可行的；在系统截门未完全恢复的情况下，对*小流量阀进行小范围开启试验，开启仍不正常。

    6、改进

    汽泵*小流量阀原设计速开和速关功能是，当汽泵再循环流量低到148t/h时，汽泵*小流量阀通过电磁阀进行速开功能，防止前置泵汽化损坏，当汽泵再循环流量高到240t/h时，汽泵*小流量阀通过电磁阀进行速关功能，实现*大效率的上水，但在#3机组168试运时，在调试汽泵*小流量阀过程中，发现此功能在动作过程中，干扰了汽泵*小流量阀自动调节效果。

    通过对设备和系统的**了解，对问题原因的分析和试验，进一步深入研究执行机构的结构与原理，咨询供货方技术人员对该现象的认识，用性能可靠的ABB TZID-C定位器进行改造，其管路配置如图8。

(a) 原设计*小流量阀调试          (b) 改进后的汽泵*小流量阀
图8

    TZID-C型ABB定位器技术要求如下，型号为18345 1010511001，软件为1.10版本，供气压力范围1.4～6 bar（20～90psi），输入模拟量信号 4～20mA.DC，双端输出，断气和断电信号保位，模拟量反馈，由德国ABB自动化公司生产。

    必备的配件和要求包括，定位器需配有与直行程气动执行机构转换连接器、固定支架，以及安装压力表的输入/输出气路模块和压力指示表。

    由于电磁阀长期带电，容易发热损坏，更改为利用DCS软件实现快开快关功能，其组态如图9。

图9 DCS实现快开快关功能

    当超弛关闭信号发生时，8065自适应块接收8063切换块输出的8060常数块的值S1=0，将5319 APID块的量程参数S16=105修正为0，从而控制输出变为0，达到关闭阀门的目的，反之，当超弛打开信号发生时，8064自适应块接收8062切换块输出的8061常数块的值S1=100，将5319 APID块的零位参数S17=0修正为100，从而控制输出变为100，实现打开阀门的目的。