顯德汪礦矸石電廠KBT-904型操作器改造

秦占強(qiáng)

摘 要:顯德汪礦矸石電廠所采用的上海新寶儀器儀表廠KBT-904型手動操作器由于設(shè)計(jì)原因存在用按鈕直接帶負(fù)荷控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),給企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來隱患。通過分析論證通過在儀表內(nèi)部增設(shè)固態(tài)繼電器的辦法,用儀表本身具備的DC12V電源控制固態(tài)繼電器,由繼電器間接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu),保證了企業(yè)的安全生產(chǎn),取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞:手動 操作器 固態(tài)繼電器

中圖分類號:TU47 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0091-01

顯德汪礦矸石電廠現(xiàn)有裝機(jī)容量2×6 MW發(fā)電機(jī)組,35T/h、65T/h鍋爐各一臺。自1997年開始籌建,2000年底投入運(yùn)行,其熱工儀器儀表由邯鄲成套設(shè)備廠成套供應(yīng)。所使用的各操作類儀器由上海新寶儀器儀表廠提供,執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用天津市世紀(jì)奧博有限公司生產(chǎn)的系列DKJ(角行程)或DKZ(直行程)型執(zhí)行器。

1 基本工作原理

顯德汪礦矸石電廠所使用手動操作器與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用,電動執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中被稱為終端控制單元,操作器作為控制單元輸出控制信號,控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出位移,可完成對各種閥門、風(fēng)門的遠(yuǎn)程手動或自動控制。而執(zhí)行機(jī)構(gòu)將自身運(yùn)行位置通過位置發(fā)送器轉(zhuǎn)變?yōu)?～10 mA或4～20 mA的電子信號反饋給操作器,經(jīng)顯示儀表轉(zhuǎn)換為數(shù)字或電流信號顯示執(zhí)行機(jī)構(gòu)的當(dāng)前位置,以便運(yùn)行人員隨時(shí)掌握被控制機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)。

2 設(shè)備故障現(xiàn)象

調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn),該廠所使用的所有手動操作器,運(yùn)行一段時(shí)間之后就會出現(xiàn)各種操作失靈現(xiàn)象。一是出現(xiàn)回路不能接通的現(xiàn)象,剛開始經(jīng)反復(fù)多次按壓后,可以恢復(fù),但頻率呈逐步上升趨勢,并且越來越頻繁,直至設(shè)備基本完全失靈;二是操作器在選擇開啟或關(guān)閉的操作動作后,一旦停止操作,執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須立即停止以上操作,但該廠操作器出現(xiàn)操作不能自動切斷,被控制對象全程開啟或關(guān)閉,失去控制,且操作回路一直接通,處理不及時(shí)有時(shí)甚至可能燒壞電動執(zhí)行器的伺服電機(jī)這一現(xiàn)象;三是出現(xiàn)操作完全失靈的現(xiàn)象,或者開按鈕,或者是閉按鈕其中之一完全失效,有的還會出現(xiàn)按鈕內(nèi)部變形。

3 問題造成的危害

以上現(xiàn)象的出現(xiàn)給正常的安全生產(chǎn)帶來巨大的安全隱患。首先是在鍋爐啟動或停止期間,操作量較大,對操作器的靈活性要求非常高,一旦操作失靈,在壓力不斷升高情況下,如果壓力容器不能正常卸壓,且安全閥失效的情況下,后果不堪設(shè)想。而如果壓力下降不受控制的話,就會造成蒸汽品質(zhì)下降,蒸汽中攜帶水分,給汽輪機(jī)組造成水沖擊的嚴(yán)重后果;其次是鍋爐啟動期間如果風(fēng)量控制失靈,輕則造成熄火停爐,重則造成鍋爐結(jié)焦,甚至造成干鍋燒毀水冷壁、省煤器、過熱器等附屬設(shè)備;第三是給鍋爐正常運(yùn)行帶來不便,影響蒸汽質(zhì)量,造成溫度、壓力控制不穩(wěn),給汽輪發(fā)電機(jī)帶來一定程度的干擾;第四是影響了鍋爐汽、水、風(fēng)之間的合理配合,使燃煤燃燒不夠充分,產(chǎn)生大量可燃飛灰,增加了發(fā)電成本,影響了電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

4 分析問題原因

為不對正常的調(diào)試工作和設(shè)備的正常運(yùn)行造成影響,對操作儀進(jìn)行了現(xiàn)場拆解,研究設(shè)備的組成結(jié)構(gòu),分析問題的原因和癥結(jié)。該廠熱工儀表檢修人員發(fā)現(xiàn)該儀器所采用的控制按鈕為雙觸點(diǎn),直接與單金屬片連接的方式,其操作信號的輸出則由該按鈕直接帶負(fù)荷接通以220 V交流電源直接控制執(zhí)行器,直接控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn),由于回路電壓較高,電流較大,造成較大電流瞬時(shí)通過,產(chǎn)生電火花。正是基于這一原因,由于直接帶負(fù)載接通220 V電源造成在接通的瞬間的電打火現(xiàn)象,產(chǎn)生瞬時(shí)高溫由于化學(xué)反應(yīng)而生成Fe3O4,由于長期運(yùn)行 Fe3O4大量堆積,在接觸片表面形成一層氧化膜,由于Fe3O4本身不導(dǎo)電,所以電源不能接通,當(dāng)操作時(shí)就會形成斷路,控制回路不通,操作失靈。第二由于操作過程中電流較大,所以還有時(shí)出現(xiàn)類似電焊的效果,造成按鈕的兩個(gè)觸點(diǎn)粘連,控制回路電源不能切斷,控制信號輸出不能中止,執(zhí)行機(jī)構(gòu)全部開啟或者全部關(guān)閉,從而造成事故;第三在連續(xù)開啟或關(guān)閉頻繁出現(xiàn)大量操作的情況下,產(chǎn)生大量的熱量散熱不暢,熱量積累造成按鈕的塑料外殼變形而使按鈕失靈,操作不能正常進(jìn)行等問題。

5 研究解決方案

針對以上原因,為維持正常調(diào)試工作,首先采取最簡單的物理處理方法,對接觸片和觸頭采取手工磨除氧化層,再與廠家聯(lián)系緊急購置備用按鈕,先維持運(yùn)行。然后,針對操作器的缺陷進(jìn)行技術(shù)改造。根據(jù)弱電控制強(qiáng)電的原則,在操作器內(nèi)部增加一組固態(tài)繼電器,經(jīng)過研究分析操作器內(nèi)部各元器件的負(fù)載能力,經(jīng)過嚴(yán)格測算,認(rèn)為該操作器所配備的12 V直流電源,完全可以承載固態(tài)繼電器線圈所需要的載荷。將固態(tài)繼電器的輸出端直接與執(zhí)行部件電源連接,用來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)行;從操作器內(nèi)部選取一個(gè)直流12 V電源,與按鈕的一個(gè)接點(diǎn)相連接,另一個(gè)接點(diǎn)與固態(tài)繼電器的線圈正極相連接;線圈的負(fù)極則直接與操作器負(fù)極連接。這樣就由按鈕直接控制220 V帶載荷設(shè)備,轉(zhuǎn)變?yōu)橛?2 V直流電源直接控制固態(tài)繼電器線圈,通過固態(tài)繼電器直接控制220 V帶載荷的執(zhí)行裝置,由于按鈕只是負(fù)責(zé)接通12 V直流電源且僅僅是控制一個(gè)功率非常小報(bào)繼電器線圈,因負(fù)載非常小,消除了電打火現(xiàn)象,也不會產(chǎn)生高溫或者氧化層,使得以上問題得到了徹底的解決。

6 產(chǎn)生效益效果

通過對全廠24塊儀表的改造,消除了安全隱患,節(jié)省了設(shè)備改型資金,創(chuàng)造了可觀的社會和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)濟(jì)效益方面:一是節(jié)約了大量資金。如果采取設(shè)備改型的辦法,按照一塊同型號操作器4000元計(jì)算,可節(jié)約資金9.6萬元;二是保證了調(diào)試和生產(chǎn)工作進(jìn)度。由于該型儀表的問題,一定程度上干擾了生產(chǎn)調(diào)試的工作進(jìn)展,由于采取的措施及時(shí)到位,未給調(diào)試工作帶來大的影響,維護(hù)了正常的生產(chǎn)調(diào)試秩序;三是維護(hù)了企業(yè)的安全生產(chǎn)。由于工作得力,保證了設(shè)備安全和職工的人身安全。