二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)改造及應(yīng)用

摘 要：論述300MW機(jī)組鍋爐二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理以及在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題分析和判斷，并進(jìn)行了設(shè)備的改造和相應(yīng)氣控柜及邏輯的改進(jìn)。通過文章的分析，希望對(duì)相關(guān)工作提代供幫助。

關(guān)鍵詞：二次風(fēng)；定位器；控制；改進(jìn)

1 概述

二次風(fēng)使煤粉、空氣充分混合，同時(shí)供給煤粉及燃油所需的助燃空氣。二次風(fēng)氣動(dòng)控制裝置根據(jù)鍋爐負(fù)荷變化和燃料的變化來控制二次風(fēng)擋板。為了有效地保證鍋爐燃燒和維持爐膛負(fù)壓一定，一般二次風(fēng)擋板開度大小通過燃燒器管理系統(tǒng)控制。擋板開關(guān)位置的指令信號(hào)通過煤層和油層啟停過程中的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)二次風(fēng)起著不同的作用，二次風(fēng)分為輔助空氣、燃料和助燃風(fēng)，通過不同的方式分別進(jìn)行控制， AA、A、AB、B、BC、C、CD為7層下部二次風(fēng)，CD2、D、DE、E、EE1、EE2為6層上部二次風(fēng)。

2 智能定位器控制原理

現(xiàn)場(chǎng)控制柜接受由DCS系統(tǒng)給出的4-20mA指令信號(hào)，壓力信號(hào)是通過控制柜中的智能定位器到相應(yīng)氣缸上、下缸進(jìn)氣壓力的調(diào)節(jié)分布，連續(xù)線性調(diào)節(jié)氣缸，使氣缸在整個(gè)范圍內(nèi)任意0-100%精確調(diào)整。同時(shí)，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置變送器的位置將被轉(zhuǎn)換為4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)回傳至智能定位器，再通過一個(gè)4-20mA反饋信號(hào)功能模塊的智能定位器的反饋，然后發(fā)送到DCS。每4套執(zhí)行器的控制部分被集成了一個(gè)控制柜，其中每一層作為一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的控制柜，四角同動(dòng)。

3 原二次風(fēng)執(zhí)行器控制存在問題

在熱工人員長(zhǎng)時(shí)間設(shè)備維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)械式定位器控制精度低，執(zhí)行機(jī)構(gòu)卡澀、開關(guān)不靈活、出現(xiàn)不等的響應(yīng)時(shí)間等問題，而且調(diào)試過程繁瑣，反饋信號(hào)漂移不穩(wěn)定，經(jīng)常出現(xiàn)超調(diào)或不調(diào)而引起的DCS顯示壞點(diǎn)。同時(shí)執(zhí)行器所處的安裝的位置不易維護(hù)，給鍋爐燃燒運(yùn)行所需的調(diào)節(jié)空氣的調(diào)節(jié)造成了很大的影響，帶來了安全隱患，影響鍋爐燃燒效率。

二次風(fēng)門氣動(dòng)執(zhí)行器的控制模式是不合理的，一個(gè)電氣轉(zhuǎn)換器控制一層四個(gè)二次風(fēng)門，不能滿足安全生產(chǎn)的需要，一旦其中一個(gè)二次風(fēng)門故障，會(huì)導(dǎo)致同一層的三個(gè)二次風(fēng)門失控，極大地影響了鍋爐的穩(wěn)定燃燒。

3.1 原設(shè)計(jì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制布置原理

原執(zhí)行機(jī)構(gòu)因設(shè)計(jì)安裝方式不足，13層二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，每層公用一個(gè)定位器控制同層的4角執(zhí)行器，造成的后果是一旦同層的任一執(zhí)行器卡澀、漏氣、故障，均能影響同層其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，甚至執(zhí)行機(jī)構(gòu)無法控制；儀用空氣含水重，造成空氣過濾減壓閥內(nèi)堵塞排水口，造成水直接進(jìn)入電氣轉(zhuǎn)換器、定位器和氣缸，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量；控制柜的控制氣源到就地的定位器之間的不銹鋼管使用的都是卡套式接頭，在冬夏溫差較大時(shí)非常容易出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，嚴(yán)重影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制精度；同時(shí)也給熱控帶來很大的維護(hù)量，也造成爐膛中燃料燃燒不充分、煙氣大、排煙溫度高；機(jī)械式執(zhí)行器線性差，二次風(fēng)和周邊空氣調(diào)節(jié)不匹配，火焰偏離檢測(cè)區(qū)，火焰回流效果差，使火焰探測(cè)信號(hào)偏弱且不穩(wěn)定，特別是在煤層的底部更為明顯，不但火檢不穩(wěn)定，而且有煤粉下掉至撈渣池的現(xiàn)象的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響燃燒，使燃燒空氣分布不夠，造成燃燒惡化，引起鍋爐滅火。

3.2 二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制改造實(shí)施方案

3.2.1 對(duì)3號(hào)爐二次風(fēng)執(zhí)行器進(jìn)行改造（由原來的瑞安儀表三廠氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)改為“ABB定位器、意大利STI/SC Φ63/125氣缸” ）。

3.2.2 將原設(shè)計(jì)為一控四的氣路控制方式改為一控一的控制方式。將原機(jī)械定位器改為ABB智能定位器，原三路工作氣源只需一路通過銅管連接至氣缸即可。

3.2.3 氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能定位器直接接受DCS給出的指令信號(hào)4～20mA，根據(jù)所接受的信號(hào)來控制氣缸活塞的位移，從而完成對(duì)風(fēng)門的控制。同時(shí)集成于智能定位器內(nèi)部位置變送器，可以把輸出軸0～125mm的機(jī)械行程轉(zhuǎn)換成線性的4～20mA電信號(hào)輸出給DCS控制系統(tǒng)作為反饋。

3.2.4 改造13層二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靈活、可靠、準(zhǔn)確，能夠滿足就地手動(dòng)控制和遠(yuǎn)端程序控制的要求；二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具備層操功能和單操功能畫面，CRT上具有層操和單操切換畫面。

4 執(zhí)行機(jī)構(gòu)改進(jìn)安裝

4.1 需要主要設(shè)備、材料

ABB TZID-C1010521001智能定位器（帶壓力模塊表頭、氣源接頭7個(gè)/套、連接件）；ABB定位器、意大利STI/SC Φ63/125氣缸（包括附件：減壓過濾器、金屬軟管、φ8的截止閥、STI/SC支架）：52套；控制電纜：7800米；I/A'50系列FBM204卡輸出，通道隔離卡件。

4.2 實(shí)施步驟及技術(shù)措施

4.2.1 切斷原氣動(dòng)執(zhí)行器的三路氣源，將原機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)拆卸（若原減壓閥良好則無需更換），在執(zhí)行器安裝支架上安裝智能定位器，定位器的輸出軸與反饋環(huán)節(jié)用軸卡安裝牢固，并確保在50%位置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程，定位器四底腳螺絲要固定良好，只需用銅管連接一路工作氣源至定位器，確保緊密密封，無泄漏。

4.2.2 如有空余槽位，則安裝DCS 的I/O FBM204卡件，卡件的模擬量AO輸出通道接入原來的執(zhí)行器的反饋信號(hào)電纜，作為氣動(dòng)執(zhí)行器的指令信號(hào)。

4.2.3 打開氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作氣源，同時(shí)調(diào)整減壓閥壓力到定位器工作壓力即可，通過可視化操作面板進(jìn)入定位器自動(dòng)整定程序，此時(shí)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將在全開全關(guān)行程自動(dòng)整定。當(dāng)自整定完畢后，指令信號(hào)可通過AO卡件輸出作用于就地的氣動(dòng)執(zhí)行器，以檢驗(yàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程與反饋信號(hào)是否相符。

5 技改后應(yīng)用效果

5.1 綜合定位器直接裝配在執(zhí)行器上，沒有控制柜。就地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電器接線和氣源管路連接方便，調(diào)試易于操作。

5.2 通過改造后，二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)靈活、可靠、準(zhǔn)確，能夠滿足就地手動(dòng)控制和遠(yuǎn)端程序控制的要求；具備層操功能和單操功能畫面，CRT上具有層操和單操切換畫面。

5.3 通過技術(shù)改造，首先從根本上解決二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)受限問題，從而解決熱控人員維護(hù)量大的問題。

5.4 實(shí)現(xiàn)更高的控制精度，解決調(diào)節(jié)執(zhí)行與運(yùn)行工況、運(yùn)行人員的監(jiān)控調(diào)節(jié)偏差較大的問題。

6 技改后存在的問題

6.1 控制部分智能閥門定位器的電路板，受溫度環(huán)境的影響較大，若在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行可能被燒毀，或在進(jìn)水這種情況下，如果更換主板、反饋板，會(huì)相應(yīng)的增加維護(hù)費(fèi)用。

6.2 智能定位器空氣潔凈度要求較高，如果不能保證清潔空氣壓縮裝置，很容易使定位器內(nèi)部堵塞。

7 結(jié)束語

以上對(duì)鍋爐二次風(fēng)門氣動(dòng)控制系統(tǒng)由機(jī)械式定位器到智能式定位器的改造進(jìn)行了討論，此改造工作也可同時(shí)應(yīng)用于機(jī)械式調(diào)門的改造應(yīng)用，可極大地減小熱工人員的維護(hù)量，提高自動(dòng)化水平。隨著不斷發(fā)展的設(shè)計(jì)水平和自動(dòng)化技術(shù)，火電廠的自動(dòng)控制方案將更加進(jìn)步和完善。

參考文獻(xiàn)

[1]葉江祺.熱工測(cè)量和控制儀表的安裝[M].北京：中國電力出版社.

[2]連城發(fā)電公司3號(hào)爐二次風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造可研[Z].

作者簡(jiǎn)介：崔治亮，男，助理工程師，本科，靖遠(yuǎn)第二發(fā)電有限公司熱控班檢修工，從事發(fā)電廠熱工控制自動(dòng)、保護(hù)、汽輪發(fā)電機(jī)組在線監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)等檢修工作。