楊 桂
1 引言
全開全關閥門電動裝置按其控制配電方式分類有兩種:一體化方式,即電動裝置自帶換向接觸器;分離式,即電動裝置不配換向接觸器,由用戶另外設計提供。
對于一體化的閥門電動裝置,閥門電動頭處配供380/220VAC電源及換向交流接觸器CQK、CQG,熱繼電器RJ,小型斷路器KK需從用戶提供的配電箱中選取。對于分離式,上述設備均需安裝于用戶提供的配電箱內。
圖1 全開全關閥門原理接線圖
2 全開全關閥門原理接線圖及安裝接線
全開全關閥門原理接線如圖1所示。
二種方案接線如表1所示。
表1 二種方案接線
由于分離式方案控制指令和閥門狀態反饋的接線均只從配電箱到DCS機柜,而DCS系統內的DO和DI模件基本上是8通道以上的輸出或輸入,故布置在同一配電箱內的閥門的控制指令電纜大都能夠合并,即2~4個閥門合并一條電纜,同理,對于其狀態反饋電纜也可以合并,相對于一體化方案的每個閥門用二條電纜來說,電纜數量減少。同時由于配電箱與DCS機柜的距離較近,可進一步減少電纜長度。
3 方案比較
目前大部分電廠均采用后一個方案,即配電箱提供控制回路的方式。這兩種方案究竟哪個更具有優越性呢?
筆者以剛完成的韶關電廠#9機組200MW改造項目為例對上述兩種方案進行比較,該項目有電動閥門爐側140臺汽機側180臺共320臺。
3.1 經濟性
(1) 配供電設備
2002年發電的廣州恒運D 廠的汽機主蒸汽電動門為揚州電力設備修造廠2SA系列產品,根據咨詢配電方式采用一體化與否的價格差約為5 000元/臺。
如320臺閥門全部改為方案一一體化的形式,需增加投資5 000元/臺×320臺=160萬元。
目前,多數發電廠的閥門電動裝置配電箱采用GCR抽屜式,每臺GCR抽屜式配電箱可以為72個一體化閥門電動裝置提供電源,或為18~20個分離式閥門電動裝置提供換向接觸器控制配電回路。
按照方案一,需采用5塊GCR抽屜式配電柜給320個閥門配電。而方案二根據韶關電廠#9機組200MW改造項目需18塊GCR抽屜式配電柜,每個抽屜式配電柜約5萬元,即方案一比方案二可節省投資約65萬。
根據上述比較,一體化與分離式方案配供電設備價格差為:160萬元-65萬元=95萬元
即方案一一體化方案比方案二分離式方案增加投資95萬元。
(2) 電纜價格差
二種方案所需材料如表2所示。
表2 二種方案接所需材料
說明:韶關電廠#9機組200MW改造項目中采用分離式配電方案,所以方案二中電纜長度與條數以該項目實際開列數量為例。由于閥門電動裝置數量不變,一體化方案中供電電源電纜KVV22-5X1.5長度與方案二中KVV22-10X1.5控制電纜長度相同,為23 880米,計算機電纜KVVP-4X1.0為供電電源電纜KVV22-5X1.5長度的2倍。
根據《電力建設裝置性材料綜合預算價格(2000年)》Z-771條熱控電纜預算價為14 449.12元/千米,方案二可節省電纜費用為:(71 640-32 115)米÷1 000×14 449.12元/千米=571 101.468元。
(3) 電纜敷設價格差
由于上述電纜截面在10.5~20.5 mm2之間,根據中國電力企業聯合會2002年2月21日發布的《電力建設工程預算定額》電纜敷設YD8-44每100米電纜敷設基價為231.83元,方案二可節省電纜敷設費用為:(71 640-32 115)米÷100米×231.83元=91 630.80元。
(4) 電纜橋架價格差
根據表1所列數據,方案一比方案二電纜條數約多440條,由于控制電纜在橋架的填充率一般取50%~70%,根據工程經驗和增加的電纜在韶關電廠#9機組200MW改造項目所占份額比例,最少需增加20萬電纜橋架投資。
(5) 土建建筑價格差
韶關電廠#9機組鍋爐熱力控制配電箱由于鍋爐房環境差,配電箱布置在電子設備室內。汽機熱力配電箱一般布置在主廠房內。由于電子設備室面積的減少并不能一定減少廠房的征地和建筑面積,方案一的優點并不能明顯反映,故可不做比較。
綜合上述所述,方案一比方案二增加投資約為:2.1.1+2.1.2+2.1.3+2.1.4=95萬元+57.1101468萬元+9.16308萬元+20萬=181.2732268萬元。
從經濟性比較,即方案二(分離式方案)比方案一(一體化方案)更具有優勢,可以節省投資180多萬元。并且由于電纜和電纜橋架的數量大幅減少,施工時間從而縮短,為機組的提前投入運行提供了可能,而機組的提前商業運行所帶來的巨大經濟效益和社會效益,在電力供應緊張的今天,更不是幾百萬元所能衡量的。
3.2 檢修和可維護性
根據發電廠的管路布置,閥門電動頭經常布置得比較分散,有時在半空中,需要通過爬梯上下,檢修平臺較小,有些惡劣情況僅能勉強容下1人,甚至連爬梯也沒有。電廠管路里的蒸汽為高溫介質,其管路上的閥門電動頭所處環境溫度較高,對安裝在電動頭內的電子元器件的正常工作和壽命又是一種嚴峻的考驗。一旦發生電子部件故障,需要維護人員到現場對其維修和更換,停運時間較長,維護人員的工作條件艱苦。
由配電箱配供控制電路的閥門,由于其控制電路的電子元器件布置在GCR抽屜內,環境條件較好,減緩了電子元器件的老化,降低了閥門故障發生的幾率。并且抽屜式控制回路是模塊化設計,一旦發生故障,只要將故障的抽屜抽出,用同一容量的備用抽屜替換即可,維護時間很短,故障的抽屜可以由維護人員帶回條件較好的班房進行維修,有利于提高設備可控性和機組的自動化投入率,降低運行和維護人員的工作壓力,得到了各個電廠的認可。
3.3 靈活性
由于一體化電動裝置是隨閥門配供,故接線設計是典型的,用戶不可以修改、增減功能,例如它一般不設過力矩報警回路,因此,當出現開向/關向過力矩時,不能在DCS系統中報警。分離式可根據用戶要求增減,則可以設計該回路(將LB布置在配電箱內),實現過力矩故障報警。
4 結論
由于發電廠的閥門數量較多,根據以上比較可知,無論是經濟性、檢修性、可維護性還是靈活性均是分離式由配電箱配供控制電路比一體化(即電動裝置自帶換向接觸器)的方案優越,因此,發電廠設計中全開全關閥門電動裝置選用分離式的電動頭是合理的。