杨建球
广东粤电中山热电厂有限公司 广东中山528445
摘要：天然气调压系统对燃气发电厂尤为重要，调压系统主要设备包含有入口单元、计量单元、过滤分离单元、加热单元、调压单元等设备。本文主要对入口单元中的天然气紧急关断阀（ESD）的电液联动执行机构的动作原理进行分析，提出目前ESD阀电气回路及控制油回路存在的问题，并根据存在的问题提出解决措施。
关键字：燃气发电厂；调压系统；ESD阀；电液联动；可靠性；
燃气电厂中的天然气调压系统主要功能是用来调整天然气压力、过滤分离天然气中存在的杂质以及有换热功能，从而改善天然气的品质，使之符合燃气轮机进气要求的重要系统，调压系统简图如图1所示。其中调压系统入口管道上配置有紧急关断阀（ESD），当调压站内或电厂内发生重大事故、上游压力异常升高时迅速关断紧急切断阀，将站内天然气管道设施与上游隔断，避免事故范围扩大。
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图1 天然气调压系统简图
目前天然气调压站ESD阀常见的执行机构电液联动型、气液联动型、气动型等，本文主要对电液联动型执行机构的ESD阀原理介绍以及提出优化措施。
1. 电液联动型执行机构的ESD阀原理分析
电液联动执行机构的ESD阀控制原理图如图2所示，执行机构动作原理为：
（1）执行机构收到开指令时，SV2和SV3电磁阀带电关闭，液压油泵电机会启动运行，同时SV1电磁阀会旁通0.5秒排空，然后带电保持关闭。此时，液压油流入执行器油缸并移动执行器，直到其达到全开位置，然后SV1断电，执行机构油压由SV2、SV3电磁阀和CV1逆止阀保持，如果没有指令请求则油泵电机停止运行。
（2）当接收到关指令时，SV2和SV3电磁阀失电打开，执行器油缸的液压油由于受到弹簧力的作用迅速泄压，执行机构从而关闭。
（3）当MO1阀切换到“手动”模式下，可通过就地执行机构上的手动泵（HP）操作进行液压油增压，从而打开执行机构，使得执行机构阀位保持全开。
（4）执行机构内部油路还有压力监视模块以及超压保护模块，执行机构在“自动”模式下，当检测到执行器油路压力下降时，会联锁启动液压油泵从而使油路增压。当油路超压时，安全阀（PR1）会动作泄压，从而确保执行机构可靠运行。
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图2 ESD阀执行机构控制原理图
2. ESD阀执行机构可靠性存在的问题
根据执行机构控制原理图可以发现，SV2、SV3卸油电磁阀为并联控制，当这两个电磁阀任一个失电或故障都会造成ESD阀误关，继而引发全厂机组天然气压力低跳机事件发生。查看该类型执行机构说明书，执行机构动力电源采用380VAC电源，执行机构内通过单个电源转换模块转24VDC给电磁阀回路供电，且该执行机构电源失电并不能保持原有阀位。 对于ESD阀如此重要的设备，现有的控制策略可靠性是达不到要求的，执行机构存在 “误关”的可能性非常大。
3. 解决措施
针对执行机构存在的问题，通过对执行机构控制回路分析，充分考虑ESD阀的各种运行情况，提出了提高ESD阀执行机构可靠性的解决措施如下：
（1）调压站电源柜主电源自动切换至备用电源过程中ESD阀动力电源（380V）会失电关闭的问题。
解决措施：在ESD阀供电回路上增加一个380V UPS电源，作为ESD阀的备用电源，当调压站电源柜发生主电源自动切换至备用电源期间，UPS电源可以给ESD阀供电，确保电源切换过程ESD阀不会失电关闭，ESD阀电源供电改造如图3所示。
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图3 ESD阀电源供电改造图
（2）ESD阀控制回路为单电磁阀、单电源控制问题。
解决措施：为了确保ESD阀运行足够可靠，参考了汽轮机挂闸电磁阀设计原理，根据电磁阀油回路图，在回油管路上增加了SV4、SV5两个电磁阀，且电磁阀供电取自另外的电源，改造后的控制原理图如图4所示。在正常运行中，阀门接收到开指令后，SV2、SV3、SV4、SV5电磁阀同时得电保持关闭，液压油通过油泵送入油缸内使阀门打开；阀门接收到关指令后，4个电磁阀同时失电打开，执行机构卸油使得ESD阀门关闭。SV2、SV3电池阀电源为ESD阀执行机构380V电源转24V供电（执行机构内部），SV4、SV5电磁阀电源取自其他机柜，另外，还在DCS画面增加了电源监视报警。改造完成后，ESD阀控制回路为双电磁阀、双电源控制，可靠性相比之前有了很大提高。
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图4 ESD阀改造后的油路系统图
优化控制回路后的ESD阀具有较高的可靠性，但是在日常运行维护时，还要注意以下事项：
（1）新增加的ESD阀电磁阀为露天布置，由于南方气候雨水天气较多，避免电磁阀受雨水影响，可在ESD阀执行机构上增加防雨罩。
（2）每年利用全厂机组停运期间，对ESD阀开展电源切换试验，检查UPS电源工作情况；
（3）由于电磁阀冗余配置，每年利用全厂机组停运期间，开展电磁阀切换试验，检查电磁阀运行状态。
4.结束语
ESD阀在燃气电厂中占有重要地位，在日常运行中要加强维护，另外对ESD阀的控制回路进行深入的可靠性研究，分析存在的安全隐患，并制定相应的防范措施，可大大提高 ESD 阀的安全可靠性，有力促进燃气机组的安全稳定运行。