龙智睿 黄郦胤

1.浙江国华余姚燃气发电有限责任公司 浙江 宁波 315400

2.中国电建集团湖北工程有限公司工程建设公司/调试分公司 湖北 武汉 430061

0 引言

浙江国华余姚燃气发电公司(下称余姚电厂)主设备采用S209FA燃气-蒸汽联合循环发电机组，包括2台GE公司9F级燃气轮机发电机组，1台D11型蒸汽轮机发电机组，2台美国DELTAK公司生产的三压、再热、无补燃、自然循环、卧式余热锅炉。整套联合循环发电设备控制系统由一套分散控制系统(OVATION)、三套Mar k VI控制系统组成，采用机、炉、电及网控集中控制方式，通过对机组的数据采集(DAS)、模拟量控制(MCS)、顺序控制(SCS)、电气系统控制(ECS)、汽机旁路与其它辅助系统以及余热锅炉等的控制，以实现整套机组的负荷协调控制。

1 系统设备现状

余姚电厂调压站ESD阀电磁阀供电电源回路从380 V事故保安段B段引出220 VAC接到调压站控制柜内，经过UPS之后接到220 VAC转24 VDC模块，接到ESD阀电磁阀。未设立双冗余电源回路。

余姚电厂调压站ESD阀电磁阀使用的是一个两位三通单控电磁阀，不具备线圈失电保位功能(ESD是紧急切断阀，要求在紧急情况下迅速关闭)，当电磁阀线圈故障时，会导致阀门误动作。

2 ESD电磁阀线圈供电电源优化分析

调压站ESD电磁阀采用24 VDC电源，运行中电磁阀线圈保持得电阀门打开，电磁阀线圈失电阀门关闭，ESD电磁阀供电无冗余配置，机组运行中线圈一旦失电阀门就会快速关断，存在较大隐患。

调压站ESD阀电磁阀线圈电源增加一路24 VDC冗余供电电源。从厂区PC A段引出220 VAC，通过220 VAC转换24 VDC电源转换模块和原供电回路一起接入24 VDC电源冗余模块，形成冗余，给调压站ESD阀电磁阀线圈供电。

选择冗余模块紧凑型通用电源确保了系统的最高有效性。采用SFB技术(选择性熔断技术)，可在12 ms内发出6倍于额定电流的电流，从而可靠、快速地触发标准断路器。电源选择性地断开故障电源通道，从而将故障限制在一定范围内，而重要的系统部分仍可继续运行。通过对输出电压和电流的持续监视，可提供全面的诊断功能。预防性功能监视将使关键的操作模式可视化，并在发生故障前将其记录在控制单元中。

3 ESD电磁阀冗余优化分析：

3.1 ESD电磁阀的选择:两位三通:一个进气口P、一个出气口A、一个排气口R。

单控电磁阀:是通过控制电磁线圈的电流通断以及弹簧作用，来控制阀芯的运动，达到控制阀的开闭。

当线圈得电时阀芯克服弹簧力，弹簧压缩，进气口P与出气口A联通。当线圈失电时阀芯在弹簧力的驱动下复位，出气口A与排气口S联通。

双电控电磁阀:通过两侧电磁线圈的得电、失电来控制开闭，当一个线圈失电，另一个未得电时可以保持阀芯不动，称为有记忆功能的阀。

当正线圈得电时阀芯向正线圈侧移动，进气口P与出气口A联通，出气口B与排气口R2联通。当负线圈得电时阀芯向负线圈侧移动，进气口P与出气口B联通，出气口B与排气口R1联通。

余姚电厂ESD的执行机构为气动执行机构，弹簧返回型。由于ESD是紧急切断阀，要求在紧急情况下迅速关闭的特性，所以必须选择单缸进气的气缸，和单控两位三通电磁阀。进气开阀，关闭时靠弹簧可以满足迅速关闭阀门的要求。双控电磁阀虽然具有保位功能，但是不能满足迅速关闭阀门的要求。

3.2 ESD电磁阀控制气源回路优化:ESD阀电磁阀冗余优化后，双电磁阀同时得电，气缸进气，阀门打开，双电磁阀同时失电，气缸排气，阀门关闭，详见图1。

3.3 冗余电磁阀的安全性分析 由于现场使用的是单控两位三通电磁阀，线圈得电，气缸进气，阀门打开，线圈失电，气缸排气，阀门关闭，所以误动的情况只可能发生在阀已经打开时。使用双电磁阀冗余后主电磁阀得电的动作控制ESD阀的开启，冗余电磁阀同时得电处于进气状态备用，当主电磁阀故障失电气路切换，冗余电磁阀的进气通过切换气路后的主电磁阀进入ESD阀气缸，保证ESD阀依然处于开状态，可以成功的防止ESD阀门误关闭，安全性明显提高。

图1 ESD阀双电磁阀冗余后原理图

一般ESD阀电磁阀举动的原因有:工作压差超标、密封环失效、电气失效、异物等。天然气电厂ESD阀电磁阀使用的介质是天然气，因工作压差超标导致拒动的可能性极低。现场环境属于正常环境，在电磁阀安装时注意密封圈的安装工艺，保持电磁阀与气缸结合面的清洁可以有效降低因密封环失效导致ESD阀拒动的可能性。由于ESD阀是失电关阀，在关阀时电气失效导致拒动的可能性为零。在开阀时，电磁阀冗余可以降低电气失效导致拒动的可能性。介质进入电磁阀前经过滤网，定期清理、更换滤网能有效的降低电磁阀因异物导致ESD阀拒动的可能性。

3.4 ESD电磁阀误动与拒动防范措施分析:

四、定期检查并紧固主要设备接线端子，并测量出电压是否正常。

五、预防试检修对存在隐患的空气开关及时更换。

六、加强巡回检查工作管理，及时发现ESD阀电磁阀线圈、24 VDC转换模块、电源切换模块等长期带电运行设备的故障，并及时处理。

七、定期更换电磁阀

八、定期更换减压阀

九、定期清理或更换滤网

十、定期做电源切换实验。

十一、定期更换ESD阀电磁阀及线圈。

4 性能试验

余姚电厂对调压站ESD阀冗余优化后，进行多项相关性能试验如下:

模拟ESD阀电磁阀供电冗余电源一路故障实验。ESD阀正常开启时，断开从厂区PC A段来的供电，ESD阀保持开启状态，阀门正常。断开从380V事故保安段B段来的供电，ESD阀保持开启状态，阀门正常。实验合格。

模拟ESD阀双电磁阀其中一个电磁阀线圈故障失电实验。断开主电磁阀线圈电源，主电磁阀失电气路切换，备用电磁阀状态保持，持续供气，ESD阀保持开启状态，阀门正常。断开备用电磁阀线圈电源，备用电磁阀失电气路切换，主电磁阀状态保持，持续供气，ESD阀保持开启状态，阀门正常。实验合格。

5 结束语

目前浙江省内燃机电厂调压站大多数采用就地PLC控制方式，ESD电磁阀采用24 VDC电源，运行中保持得电常开状态，监督检查发现部分机组ESD电磁阀供电无冗余或冗余配置不合理的问题存在较大隐患。ESD电磁阀线圈供电电源及控制气源回路冗余优化可以降低电磁阀误动的可能性，增加ESD阀使用的可靠性。