鍋爐二次風(fēng)系統(tǒng)問(wèn)題分析及其解決

喬辛夷 高貴文 沈 靖

（上海電力股份有限公司吳涇熱電廠，上海200241）

1 二次風(fēng)系統(tǒng)概況

二次風(fēng)控制系統(tǒng)主要包括：

（1）DCS控制系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)總風(fēng)量、爐膛與風(fēng)箱差壓、燃料量等參數(shù)的設(shè)定及測(cè)算所得的過(guò)程量，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器計(jì)算輸出對(duì)應(yīng)二次風(fēng)執(zhí)行器的開(kāi)度指令，控制現(xiàn)場(chǎng)二次風(fēng)執(zhí)行器的開(kāi)、關(guān)。

（2）現(xiàn)場(chǎng)差壓、壓力測(cè)點(diǎn)、變送器，現(xiàn)場(chǎng)二次風(fēng)執(zhí)行器。

我廠8、9號(hào)爐二次風(fēng)系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)故障頻發(fā)，使得班組缺陷數(shù)量居高不下。2013年月均故障次數(shù)為12.75次，而11月份更是高達(dá)19次，嚴(yán)重影響了機(jī)組的燃燒效率及低氮環(huán)保運(yùn)行。

2 二次風(fēng)系統(tǒng)故障原因分析及確定

2.1 可能的原因

我們根據(jù)實(shí)際情況，利用頭腦風(fēng)暴的方法，經(jīng)過(guò)熱烈討論，將較可能引起二次風(fēng)控制系統(tǒng)故障的各種因素一一列出，得到了以下6個(gè)因素：

（1）二次風(fēng)量測(cè)算方面有：1）二次風(fēng)風(fēng)量測(cè)量不準(zhǔn)確；2）一次風(fēng)壓力壞值傳遞。

（2）二次風(fēng)執(zhí)行器故障方面有：1）執(zhí)行器反饋與指令偏差大；2）執(zhí)行器力矩設(shè)置過(guò)小；3）執(zhí)行器控制板受環(huán)境溫度影響大；4）執(zhí)行器電池壽命過(guò)短。

我們對(duì)每個(gè)因素進(jìn)行了分析確認(rèn)。

2.2 各個(gè)因素逐一分析

2.2.1 因素1：二次風(fēng)風(fēng)量測(cè)量不準(zhǔn)確

我們請(qǐng)風(fēng)量標(biāo)定專(zhuān)業(yè)人員至現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，將實(shí)際風(fēng)量和計(jì)算機(jī)顯示風(fēng)量進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)比較。結(jié)果顯示，實(shí)測(cè)風(fēng)量與計(jì)算機(jī)上顯示的風(fēng)量接近，平均誤差（絕對(duì)值）1.93%，最大誤差（絕對(duì)值）3.22%，均達(dá)到DL／T774—2004標(biāo)準(zhǔn)中5%以內(nèi)的要求，風(fēng)量測(cè)量準(zhǔn)確。

2.2.2 因素2：一次風(fēng)壓力壞值傳遞

（1）我們先調(diào)查了DCS系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)邏輯算法，發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)壓力、流量、總風(fēng)量存在一定的計(jì)算關(guān)系，且邏輯中算法塊也設(shè)置有壞值傳遞功能，即一次風(fēng)壓力出現(xiàn)壞值會(huì)導(dǎo)致二次風(fēng)、總風(fēng)量出現(xiàn)壞值。

（2）我們經(jīng)過(guò)分析得出一次風(fēng)壓力出現(xiàn)壞值的原因：1）停磨煤機(jī)關(guān)閉出口門(mén)；2）測(cè)壓管路積灰堵塞。

2.2.3 因素3：執(zhí)行器反饋與指令偏差大

我們查看了缺陷記錄和歷史趨勢(shì)，并抽取了5只執(zhí)行器進(jìn)行試驗(yàn)，分別發(fā)送0%、25%、50%、75%、100%的指令信號(hào)，記錄反饋數(shù)值。結(jié)果顯示，執(zhí)行器的反饋與指令偏差均在2%以內(nèi)，符合DL／T774—2004標(biāo)準(zhǔn)中的要求。

2.2.4 因素4：執(zhí)行器力矩設(shè)置過(guò)小

對(duì)此，我們抽查了執(zhí)行器的力矩設(shè)置值，與二次風(fēng)執(zhí)行器指導(dǎo)手冊(cè)ACK09－02B中的推薦值進(jìn)行比較，并查詢有無(wú)出現(xiàn)力矩保護(hù)動(dòng)作的情況發(fā)生。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，二次風(fēng)執(zhí)行器的力矩設(shè)定值均在50%以上，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.2.5 因素5：執(zhí)行器控制板受環(huán)境溫度影響大

控制板是二次風(fēng)執(zhí)行器的核心部件之一，如果控制板發(fā)生故障，將導(dǎo)致執(zhí)行器無(wú)法正常運(yùn)作。我們調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在酷暑和寒冬期間執(zhí)行器控制板常有異常出現(xiàn)，導(dǎo)致執(zhí)行器報(bào)警、不動(dòng)作等情況。

2.2.6 因素6：執(zhí)行器電池壽命過(guò)短

我們根據(jù)ACK09－02B中的規(guī)定，在檢修和日常消缺過(guò)程中，對(duì)內(nèi)部電池電壓進(jìn)行檢測(cè)并做記錄統(tǒng)計(jì)。結(jié)果顯示，內(nèi)部電池的電壓都保持在3.60V左右，未出現(xiàn)失電的情況，同時(shí)電池的使用時(shí)間都不足3年，全部在10年的使用壽命以內(nèi)。

2.3 引起我廠8、9號(hào)爐二次風(fēng)系統(tǒng)故障的主要原因確定

經(jīng)過(guò)以上分析，我們找到了引起二次風(fēng)控制系統(tǒng)故障的兩個(gè)主要原因：

（1）一次風(fēng)壓力壞值傳遞。

（2）控制板受環(huán)境溫度影響大。

3 選擇對(duì)策方案及實(shí)施

3.1 方案的確定

我們利用頭腦風(fēng)暴法，針對(duì)各主要原因提出了各種方案。為找到最佳解決方案，我們對(duì)初步方案按照“有效性”、“經(jīng)濟(jì)性”、“難易度”和“可持續(xù)時(shí)間”4個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估，最終選出以下兩個(gè)最佳方案：

（1）改進(jìn)控制板，使用“金華”執(zhí)行器控制板。

（2）改進(jìn)邏輯，避免一次風(fēng)壓力壞值傳遞影響到總風(fēng)量。

3.2 方案的實(shí)施

3.2.1 改進(jìn)控制板，使用“金華”執(zhí)行器控制板

2014年3—6月期間，我們結(jié)合檢修，提前與供應(yīng)商取得聯(lián)系，提供產(chǎn)品要求。并于廠家送來(lái)新控制板后進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果符合我們的要求。

在對(duì)原有控制板進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí)，我們對(duì)原有執(zhí)行器環(huán)境進(jìn)行了清掃維護(hù)，力求使執(zhí)行器運(yùn)行更順暢。

實(shí)施效果檢查：在采用新控制板后，對(duì)歷史記錄的調(diào)查顯示，2014年6—12月間發(fā)生控制板異常導(dǎo)致二次風(fēng)故障次數(shù)為0次，同比2013年6—12月間的23次大大降低，控制板受環(huán)境溫度影響大的問(wèn)題得到有效解決，達(dá)到預(yù)計(jì)目標(biāo)。

3.2.2 改進(jìn)邏輯，避免一次風(fēng)壓力壞值傳遞影響到總風(fēng)量

2014年3—6月期間，在與設(shè)備、運(yùn)行部等各相關(guān)部門(mén)聯(lián)系，請(qǐng)明華專(zhuān)業(yè)人員至現(xiàn)場(chǎng)研究討論后得出了修正一次風(fēng)流量上游算法傳遞壞值的改進(jìn)方法。然后對(duì)DCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)邏輯進(jìn)行了改進(jìn)，完成后對(duì)原始資料和修正后資料做好備份，整理歸檔。

實(shí)施效果檢查：改進(jìn)后，我們又對(duì)2014年7—12月間一次風(fēng)壓力壞值傳遞致總風(fēng)量異常的情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，一次風(fēng)壓力壞值傳遞致總風(fēng)量異常的情況未出現(xiàn)，我們實(shí)現(xiàn)了預(yù)定目標(biāo)。

4 經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

我們統(tǒng)計(jì)的8、9號(hào)鍋爐2014年二次風(fēng)控制系統(tǒng)故障次數(shù)顯示，二次風(fēng)故障次數(shù)從原來(lái)的12.75次／月降低到了0.5次／月，改進(jìn)成功。

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

（1）二次風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)作保障了鍋爐的燃燒效率及機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，有效降低了鍋爐省煤器出口氮氧化物含量，從而節(jié)約了氨氣的使用量。

改進(jìn)成本：材料費(fèi)18 000元＋安裝調(diào)試費(fèi)用3 000元＝21 000元。

鍋爐省煤器出口NOx含量從原來(lái)的超過(guò)500μg／m3下降至現(xiàn)在的300μg／m3，從而使得氨氣流量從原來(lái)的單側(cè)55m3／h降低至40m3／h，換算成噸數(shù)為（55－40）×0.002 738＝0.041 07t／h。以每噸氨氣流量13 000元計(jì)算，每天可節(jié)約資金：0.041 07×2×13 000×24＝25 627.68元。

（2）二次風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的良好運(yùn)作，提高了鍋爐自動(dòng)調(diào)節(jié)水平、負(fù)荷響應(yīng)速度，隱形經(jīng)濟(jì)效益不可估量。

4.2 社會(huì)效益

隨著鍋爐風(fēng)煤配比更加合理，摻燒低值煤時(shí)機(jī)組運(yùn)行將更加安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定。

鍋爐省煤器出口NOx含量從原來(lái)的超過(guò)500μg／m3下降至現(xiàn)在的300μg／m3。為脫硝出口 NOx含量保持在75μg／m3（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為100μg／m3以內(nèi)）提供了良好的基礎(chǔ)和保障，為節(jié)能減排和低NOx排放、樹(shù)立企業(yè)的良好公眾形象作出了貢獻(xiàn)。

［1］黃新元.電站鍋爐運(yùn)行與燃燒調(diào)整［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2003.

［2］李遵基.熱工自動(dòng)控制系統(tǒng)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，1997.