TRT發電機組伺服作動器的改造

呂強

一、概述

TRT是利用高爐出口煤氣中所蘊含的壓力能和熱能，使透平膨脹機作功，驅動發電機發電的一種能量回收裝置，具有很好的經濟效益和社會效益，是目前現代國際、國內鋼鐵企業公認的節能環保設施。隨著萊鋼TRT發電設備的逐步推廣，TRT發電因其成本低、無污染、綠色環保的性能，已成為萊鋼循環經濟的亮點，為萊鋼提供源源不斷的電力供應。熱電廠老區從2005年投產第一臺TRT機組以來，為萊鋼的節能工作和發電量的增加做出了巨大貢獻。但是就目前TRT運行狀況來看，其伺服作動器傳感器故障率高是制約萊鋼發電量提升的一個關鍵因素。

二、工作原理

在TRT系統中，伺服作動器是調控高爐頂壓的執行機構，由活塞桿、油缸和位置位置傳感器等組成。伺服作動器分上、下兩個作動器，機組在運行過程中此兩個伺服作動器根據自控系統發出的指令信號圍繞導向圈在兩條平行線上同步、反方向的做往復的直線運動，實現圓周內TRT靜葉開度的一致。同時，伺服作動器發出的信號與上作動器的位置傳感器發出的實際位置信號相比較，誤差信號被放大后，送入電液伺服閥，伺服閥按一定的比例將電信號轉變成液壓油流量推動上、下伺服作動器動作，位置傳感器發出的反饋信號不斷改變，直至與指令信號相等時，伺服作動器停止動作，即停在指令位置上，使透平靜葉穩定在此開度上。伺服作動器的直線運動通過曲柄機構帶動靜葉承缸滑動來改變靜葉的角度。在TRT運行中，系統的指令信號不斷變化，透平機靜葉的角度也隨之變化，達到控制煤氣流量，穩定高爐頂壓的目的。其系統原理圖如圖1。

圖1 電液伺服控制系統原理圖

三、問題分析

在機組運行過程中主要有以下故障：

1、通常TRT入口高爐煤氣溫度為160度左右，作動器于透平機直接相連具有良好的熱傳遞效果，而傳感器正常工作溫度范圍為-10℃到70℃。不正常工況下運行，導致傳感器零點漂移及反饋信號不準確。

2、作動器為滿足調控高爐頂壓要求，長期作往復運動，油缸密封部位在長期高溫、摩擦作用下極易出現老化現象，導致動力油滲入傳感器工作區，造成積灰和腐蝕。

3、傳感器安裝于作動器內部，可調試性能差。針對作動器活塞位置，傳感器將活塞的位移轉換為4-20mA信號反饋給伺服控制器，如出現過載或位置偏差，將導致轉換元件內部線圈燒毀。

4、傳感器安裝于作動器內部，更換困難。目前要更換傳感器，必須在機組停機狀況下進行，同時需要進行大型閥門的操作及氮氣吹掃等一系列長時間和高工作強度的工作，對生產造成重大影響。

四、實施過程

通對原有的伺服作動器結構進行分析（如圖2），伺服作動器由殼體1、油口2、密封3、活塞桿5和位置傳感器組成，所述位置傳感器由敏感元件4、轉換元件6組成。轉換元件6將敏感元件4的位置變化轉換為4-20mA電流信號輸送給伺服控制器，與指令信號進行比較，誤差信號被放大后，送入電液伺服閥，伺服閥按一定的比例將電信號轉變成液壓油流量推動伺服作動器活塞動作，進行下一次調節。

為解決出現問題且盡可能的優化改造步驟，經過多次研究、實驗，最終決定將位置傳感器外置（如圖3）。此次改造是將原有的位置傳感器從筒體中抽出，利用支架9固定于伺服作動器殼體1上方，調節螺栓8可根據現場實際位置進行自由調節。敏感元件4通過連接裝置7與伺服作動器活塞5相連，活塞5與敏感元件4同步動作，工作原理不變。

與原有的傳感器相比，其安裝于筒體外部，可方便調節傳感器位置，直觀觀察敏感元件位置變化，且處于大氣環境便于散熱。

圖2??原有伺服作動器結構圖

圖3?改造后伺服作動器結構圖

五、實施效果

通過改造，解決了因工作環境不符導致的零點漂移和反饋信號誤差現象;將位置傳感器置于筒體外，消除了因傳感器行程及位置不當引起的過載和線圈燒毀現象，同時使位置傳感器的工作狀態更為直觀，便于更換與調試，大大節省了檢修時間和強度;置于大氣中使散熱效果更良好;與油缸隔離可以避免漏油現象對傳感器造成的腐蝕。實施后，位置傳感器故障率大大降低，安全性得到了提高，設備運行更加穩定，經濟效果非常顯著，達到了預期效果。

（作者單位：萊蕪鋼鐵集團有限公司）