CN112648023A - 一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡及控制方法 - Google Patents

一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡及控制方法，包括主汽阀阀位指令分析判断环节、主汽阀阀位反馈信号故障判断环节、电液伺服阀控制信号生成及切换环节，在汽轮机启动冲转期间，主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定阀门位置时，阀门控制卡将主汽阀关闭可防止汽轮机转速失控；当汽轮机正常运行、主汽阀全开且由调节汽阀控制进汽量时，主汽阀位反馈信号故障导致无法确定阀门位置时保持主汽阀全开而不关闭主汽阀，可避免汽轮机负荷大幅波动、阀前超压、给水流量大幅波动等异常后果，给运行人员足够时间采取处理措施，避免汽轮机的异常运行或非计划停运。

Description

一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡及控制方法
技术领域
本发明涉及汽轮机主蒸汽阀门控制技术领域，尤其涉及一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡和控制方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
汽轮机的进汽通过主汽阀和调节汽阀进行控制。主汽阀用于汽轮机启动冲转时控制进汽量，使汽轮机按一定转速逐步升速直到接近额定转速，然后由调节汽阀控制进汽量，此过程一般称为阀切换。阀切换完成后，主汽阀保持全开，调节汽阀根据需要调节进汽量；当汽轮机需要停止运行或出现危险情况时，主汽阀由全开迅速关闭，切断进入汽轮机的蒸汽。
主汽阀和调节汽阀由阀门控制卡(通俗叫法，即控制阀门的卡件或模件)、电液伺服阀、阀门位移反馈装置LVDT(线性位移变送器)、油动机等组成电液伺服回路进行控制。当油动机带动阀门动作时，LVDT和阀门一起移动，阀门的位置由LVDT变换为电信号送至阀门控制卡，阀门控制卡将阀门位置信号和由阀门管理程序发出的阀门位置指令信号进行比较，将比较结果转换为电信号送至电液伺服阀，由电液伺服阀控制进入油动机的油量，油动机带动阀门和LVDT一起移动，从而完成阀门位置的闭环控制。
LVDT作为汽轮机阀门位置反馈装置，正常情况下可以将阀门位置信号转换为阀门控制卡能够识别的电信号，但当LVDT故障时，阀门控制卡无法识别阀门位置，现有的阀门控制卡设定的控制方案是立即给电液伺服阀发出关闭阀门指令。该控制方案初衷是出于安全考虑，防止汽轮机阀门失控。此种方案用于汽轮机冲转期间对主汽阀进行控制或者正常运行期间对调节汽阀进行控制，确实能防止阀门失控，关闭阀门可防止转速突升等异常危害；但实际运行中，当汽轮机主汽阀全开、调节汽阀调节进汽量时，如果此时主汽阀的LVDT故障使阀门控制卡无法识别该阀位置时立即关闭该阀门，一方面会造成汽轮机的出力迅速下降；另一方面，由于主汽阀的迅速关闭导致阀前蒸汽压力迅速升高，极易造成锅炉侧超压、给水流量迅速减少或大幅波动，甚至造成保护动作而机组跳闸。
某些主汽阀和调节汽阀配有两套LVDT，当其中一套LVDT故障时，另一套LVDT正常仍可使阀门控制卡识别阀门位置，则不会发生上述问题。但当两套LVDT均故障时，则仍会发生上述问题。
综上，上述控制方案的不合理之处在于：1、汽轮机正常运行期间，阀门管理程序发送给主汽阀阀门控制卡的是全开指令，但却因为LVDT故障立即关闭阀门，与控制指令相矛盾。2、配置有两个主汽阀的汽轮机，其中一个主汽阀因LVDT故障关闭后并不能联动机组跳闸，但由于锅炉侧继续向汽机侧供汽，部分蒸汽进不了汽轮机，导致主蒸汽压力迅速升高，存在机前压力超压的风险，同时，影响给水流量的正常调节，往往因给水流量等参数的大幅波动导致保护动作而机组停运。因此，主汽阀LVDT故障后将阀门立即关闭的控制方案，既与控制指令相矛盾也影响机组的安全稳定运行，应进行改进。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡和控制方法，本发明能够在主汽阀需要全开时避免因其配套的LVDT故障而误关，同时又可以避免汽轮机冲转阶段因主汽阀LVDT故障导致阀门失控。
本发明的第一目的是提供一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，能够在主汽阀配套的LVDT故障时区别不同情况，采取合理的控制方案，避免主汽阀误关。
一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，包括主汽阀阀位指令分析判断环节、主汽阀阀位反馈信号故障判断环节、电液伺服阀控制信号生成及切换环节；
主汽阀阀位指令分析判断环节配置为区分主汽阀阀位指令是否为全开指令；
主汽阀阀位反馈信号故障判断环节配置为判断主汽阀阀位反馈信号是否故障导致无法确定该阀的阀位；
电液伺服阀控制信号生成及切换环节配置为：生成电液伺服阀全开控制信号、全关控制信号和正常控制信号，并根据主汽阀阀位指令分析判断环节的输出信号和主汽阀阀位反馈信号故障判断环节的输出信号的不同组合，将生成的全开控制信号、全关控制信号和正常控制信号切换后输出。
电液伺服阀控制信号生成及切换环节的工作过程为：
当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位指令为全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，将电液伺服阀控制信号切换至全开控制信号输出；
当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位指令不是全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，将电液伺服阀控制信号切换至全关控制信号输出；
当主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位反馈信号未发生导致无法确定该阀阀位的故障时，将电液伺服阀控制信号切换至正常控制信号输出。
所述正常控制信号，指由阀位指令和阀位反馈信号比较运算后得到的向电液伺服阀发送的控制信号。
进一步地，阀门控制卡还包括主汽阀阀位全关指令生成环节，当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位指令不是全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，主汽阀阀位全关指令生成环节将生成一个开关量信号，并将该开关量信号送至汽轮机阀门管理程序，使之发出的主汽阀阀位指令为全关指令。
本发明的第二目的是提供一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的控制方法，能够在主汽阀配套的LVDT故障时区别不同情况，采取合理的控制方案，避免主汽阀误关。
一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的控制方法，包括以下步骤：
步骤一，判断主汽阀位置反馈信号是否故障导致无法确定阀门位置，若是，执行步骤二，否则，执行步骤三；
步骤二，判断主汽阀阀位指令是否为全开指令，若是，则执行步骤四，否则执行步骤五；
步骤三，向电液伺服阀发送正常控制信号，返回步骤一；
步骤四，向电液伺服阀发送全开控制信号；
步骤五，向电液伺服阀发送全关控制信号。
进一步地，执行完步骤四后，返回步骤一，继续判断主汽阀位置反馈信号是否故障导致无法确定阀门位置。
可以理解的是，主汽阀位置反馈信号、主汽阀阀位指令是实时变化的，步骤四执行完后，有可能随后主汽阀阀位指令由全开变为全关，如果不返回步骤一，则会导致电液伺服阀动作错误。
进一步地，执行完步骤五后，将主汽阀阀位指令置为全关。
可以理解的是，执行步骤五后，主汽阀已全关，但阀位指令不一定是全关，为了避免全关条件失效后阀门重新开启导致的阀门反复动作，此时应将汽轮机阀门管理程序生成的阀位指令强制为全关，以保证阀门的连续关闭，减少汽轮机运行工况的大幅波动，直到人工分析故障原因并进行彻底处理后再进行手动操作。
以上一个或多个技术方案具有以下技术效果：
在汽轮机启动冲转期间，主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定阀门位置时，阀门控制卡将主汽阀关闭可防止汽轮机转速失控；当汽轮机正常运行、主汽阀全开且由调节汽阀控制进汽量时，主汽阀位反馈信号故障导致无法确定阀门位置时保持主汽阀全开而不关闭主汽阀，可避免汽轮机负荷大幅波动、阀前超压、给水流量大幅波动等异常后果，给运行人员足够时间采取处理措施，避免汽轮机的异常运行或非计划停运。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个或多个具体实施方式中一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡示意图。
图2为本发明一个或多个具体实施方式中一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的控制方法示意图。
图中，1、步骤一，2、步骤2，3、步骤3，4、步骤4，5、步骤5。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
具体实施方式1
本具体实施方式提供了一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，如图1虚线框内所示。
本具体实施方式设定DEH阀门管理程序生成的主汽阀开度指令信号范围和LVDT转换后的主汽阀位反馈信号范围均为0-10.DC，电液伺服阀接收的电信号范围为±1.5V.DC。阀门控制卡内设置有主汽阀阀位指令分析判断、主汽阀阀位反馈信号故障判断、电液伺服阀控制信号生成及切换功能块，该功能块可以是嵌入式软件和电路的组合。当LVDT故障时，电液伺服阀脱离正常的控制信号；当主汽阀位指令为全开时(此实施例将DEH阀门指令≥9.9V.DC作为全开指令)，将+1.5V信号送至电液伺服阀，主汽阀保持全开，否则，将-1.5V信号送至电液伺服阀，主汽阀全关。
一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，包括主汽阀阀位指令分析判断环节、主汽阀阀位反馈信号故障判断环节、电液伺服阀控制信号生成及切换环节；
主汽阀阀位指令分析判断环节配置为区分主汽阀阀位指令是否为全开指令；
主汽阀阀位反馈信号故障判断环节配置为判断主汽阀阀位反馈信号是否故障导致无法确定该阀的阀位；
电液伺服阀控制信号生成及切换环节配置为：生成电液伺服阀全开控制信号、全关控制信号和正常控制信号，并根据主汽阀阀位指令分析判断环节的输出信号和主汽阀阀位反馈信号故障判断环节的输出信号的不同组合，将生成的全开控制信号、全关控制信号和正常控制信号切换后输出。
其中，电液伺服阀控制信号生成及切换环节的工作过程为：
当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位指令为全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，将电液伺服阀控制信号切换至全开控制信号输出；
当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位指令不是全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，将电液伺服阀控制信号切换至全关控制信号输出；
当主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位反馈信号未发生导致无法确定该阀阀位的故障时，将电液伺服阀控制信号切换至正常控制信号输出。
其中所述正常控制信号，指由阀位指令和阀位反馈信号比较运算后得到的向电液伺服阀发送的控制信号。
进一步地，阀门控制卡还包括主汽阀阀位全关指令生成环节，当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位指令不是全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，主汽阀阀位全关指令生成环节将生成一个开关量信号，并将该开关量信号送至汽轮机阀门管理程序，使之发出的主汽阀阀位指令为全关指令。
具体实施方式2
本具体实施方式提供了一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的控制方法，如图2所示，主要包括以下步骤：
步骤一1，判断主汽阀位置反馈信号是否故障导致无法确定阀门位置，若是，执行步骤二2，否则，执行步骤三3；
步骤二2，判断主汽阀阀位指令是否为全开指令，若是，则执行步骤四4，否则执行步骤五5；
步骤三3，向电液伺服阀发送正常控制信号，返回步骤一1；
步骤四4，向电液伺服阀发送全开控制信号；
步骤五5，向电液伺服阀发送全关控制信号。
进一步地，执行完步骤四4后，返回步骤一1，继续判断主汽阀位置反馈信号是否故障导致无法确定阀门位置。
可以理解的是，主汽阀位置反馈信号、主汽阀阀位指令是实时变化的，步骤四4执行完后，有可能随后主汽阀阀位指令由全开变为全关，如果不返回步骤一1，则会导致电液伺服阀动作错误。
进一步地，执行完步骤五5后，将主汽阀阀位指令置为全关。
可以理解的是，执行步骤五5后，主汽阀已全关，但阀位指令不一定是全关，为了避免全关条件失效后阀门重新开启导致的阀门反复动作，此时应将汽轮机阀门管理程序生成的阀位指令强制为全关，以保证阀门的连续关闭，减少汽轮机运行工况的大幅波动，直到人工分析故障原因并进行彻底处理后再进行手动操作。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“上”、“下”、“外侧”、“内侧”等(如果存在)是用于区别位置上的相对关系，而不必给予定性。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，其特征在于，包括主汽阀阀位指令分析判断环节、主汽阀阀位反馈信号故障判断环节、电液伺服阀控制信号生成及切换环节；
所述主汽阀阀位指令分析判断环节配置为区分主汽阀阀位指令是否为全开指令；
所述主汽阀阀位反馈信号故障判断环节配置为判断主汽阀阀位反馈信号是否故障导致无法确定该阀的阀位；
所述电液伺服阀控制信号生成及切换环节配置为生成电液伺服阀全开控制信号、全关控制信号和正常控制信号，并根据主汽阀阀位指令分析判断环节的输出信号和主汽阀阀位反馈信号故障判断环节的输出信号的不同组合，将生成的全开控制信号、全关控制信号和正常控制信号切换后输出。
2.如权利要求1所述的防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，其特征在于，电液伺服阀控制信号生成及切换环节的工作过程具有三个环节。
3.如权利要求2所述的防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，其特征在于，第一个环节为当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位指令为全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，将电液伺服阀控制信号切换至全开控制信号输出。
4.如权利要求3所述的防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，其特征在于，第二个环节为当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位指令不是全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，将电液伺服阀控制信号切换至全关控制信号输出。
5.如权利要求4所述的防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，其特征在于，第三个环节为当主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位反馈信号未发生导致无法确定该阀阀位的故障时，将电液伺服阀控制信号切换至正常控制信号输出。
6.如权利要求5所述的防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，其特征在于，所述正常控制信号是由阀位指令和阀位反馈信号比较运算后得到的向电液伺服阀发送的控制信号。
7.如权利要求1-6任一所述的防止汽轮机主蒸汽阀门误关的阀门控制卡，其特征在于，还包括主汽阀阀位全关指令生成环节，当主汽阀阀位指令分析判断环节输出信号为逻辑假，即主汽阀阀位指令不是全开指令，并且主汽阀阀位反馈信号故障判断环节输出信号为逻辑真，即主汽阀阀位反馈信号故障导致无法确定该阀的阀位时，主汽阀阀位全关指令生成环节将生成一个开关量信号，并将该开关量信号送至汽轮机阀门管理程序，使之发出的主汽阀阀位指令为全关指令。
8.一种防止汽轮机主蒸汽阀门误关的控制方法，包括以下步骤：
步骤一，判断主汽阀位置反馈信号是否故障导致无法确定阀门位置，若是，执行步骤二，否则，执行步骤三；
步骤二，判断主汽阀阀位指令是否为全开指令，若是，则执行步骤四，否则执行步骤五；
步骤三，向电液伺服阀发送正常控制信号，返回步骤一；
步骤四，向电液伺服阀发送全开控制信号；
步骤五，向电液伺服阀发送全关控制信号。
9.如权利要求8所述的防止汽轮机主蒸汽阀门误关的控制方法，其特征在于，执行完步骤四后，返回步骤一，继续判断主汽阀位置反馈信号是否故障导致无法确定阀门位置。
10.如权利要8或9所述的防止汽轮机主蒸汽阀门误关的控制方法，其特征在于，执行完步骤五后，将主汽阀阀位指令置为全关。
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