空氣預(yù)熱器扇形板間隙控制系統(tǒng)改造

王芳棟，王潔

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

1 空氣預(yù)熱器扇形板間隙控制改造背景

華電國際鄒縣發(fā)電廠(以下簡(jiǎn)稱鄒縣電廠)#5鍋爐采用美國ABB公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的32.5-VI-52(64)型三分倉式空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器扇形板間隙控制系統(tǒng)利用可編程邏輯控制器(PLC)就地進(jìn)行控制。該機(jī)組于1997年11月投產(chǎn)，使用前期運(yùn)行正常，很好地控制了鍋爐的漏風(fēng)率。最近幾年，由于設(shè)備使用時(shí)間過長(zhǎng)，經(jīng)常出現(xiàn)微動(dòng)開關(guān)動(dòng)作不靈敏、執(zhí)行機(jī)構(gòu)不能按時(shí)加潤(rùn)滑油、容易燒壞電機(jī)等問題；更有甚者，2010年由于PLC邏輯故障、限位開關(guān)故障造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體損壞，扇形板和空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子的T形鐵間發(fā)生摩擦，扇形板間隙控制系統(tǒng)無法正常投入，增加了空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)，降低了鍋爐的效率?；谶@種現(xiàn)狀，鄒縣電廠決定利用一次小修的機(jī)會(huì)，購置新型設(shè)備并將扇形板間隙控制納入分散控制系統(tǒng)(DCS)。DCS集中控制，不僅操作簡(jiǎn)單,畫面直觀，還節(jié)省了中間環(huán)節(jié)PLC，大大節(jié)約了資金。鄒縣電廠#5機(jī)組DCS采用艾默生上海西屋控制系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的Ovation 3.0.4控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、人機(jī)界面友好、系統(tǒng)組態(tài)簡(jiǎn)單、易于入手等優(yōu)點(diǎn)。

2 #5鍋爐空氣預(yù)熱器扇形板間隙控制改造

2.1 扇形板間隙控制邏輯方面

扇形板間隙控制的邏輯是此次改造的重點(diǎn)和難點(diǎn)，邏輯的對(duì)錯(cuò)直接影響輸送到就地設(shè)備信號(hào)的對(duì)錯(cuò)、就地設(shè)備的動(dòng)與不動(dòng)以及能否正確動(dòng)作。為此，鄒縣電廠的技術(shù)人員做了兩手準(zhǔn)備：一是借助先進(jìn)的設(shè)備將原先PLC的邏輯導(dǎo)出，然后繪制成梯形圖；二是積極到有經(jīng)驗(yàn)的廠家尋找資料。

2.1.1 轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)判斷

系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)接近開關(guān)信號(hào)，結(jié)合轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的狀態(tài)及實(shí)際的轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)周期對(duì)預(yù)熱器的轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)作出是否停轉(zhuǎn)的判斷并置相應(yīng)標(biāo)志。

2.1.2 轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)過流判斷

系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)際工作電流為Ip，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定電流Is，自動(dòng)判斷出轉(zhuǎn)子電流的安全標(biāo)志、過流標(biāo)志和嚴(yán)重過流標(biāo)志：Ip>Is，轉(zhuǎn)子過流；Ip>(Is+3 A)，轉(zhuǎn)子嚴(yán)重過流；Imin

2.1.3 間隙信號(hào)檢測(cè)及狀態(tài)判斷

系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)預(yù)熱器轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1周的各路間隙信號(hào)進(jìn)行采樣(采樣周期為200 ms)，找出本周期的間隙最小值(單位 mm)作為該回路的測(cè)量值，按以下規(guī)則在每個(gè)控制周期對(duì)各回路間隙狀態(tài)作出判斷：測(cè)量值>(給定值+0.3 mm)時(shí)，輸出間隙大信號(hào)；測(cè)量值<(給定值-0.2 mm)時(shí)，輸出間隙小信號(hào)；(給定值-0.2 mm)≤測(cè)量值≤(給定值+0.3 mm)時(shí)，輸出間隙正常信號(hào)。

2.1.4 間隙調(diào)節(jié)

在自動(dòng)工作狀態(tài)下，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)應(yīng)在保證間隙調(diào)節(jié)穩(wěn)定性的前提下盡量減小因異常干擾引起的執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作，具體規(guī)則是：系統(tǒng)間隙連續(xù)2個(gè)控制周期均為非間隙正常狀態(tài)后再執(zhí)行間隙糾偏；在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的有效行程內(nèi)，糾偏的力度與當(dāng)時(shí)的偏差相關(guān)，偏差越大，糾偏調(diào)節(jié)時(shí)間越長(zhǎng)，但每次調(diào)節(jié)時(shí)間上限為20 s。

2.1.5 轉(zhuǎn)子過電流調(diào)節(jié)

在間隙調(diào)節(jié)的過程中，如某側(cè)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子過電流異常，則自動(dòng)提升該側(cè)全部扇形板，直到轉(zhuǎn)子過電流異常解除。在接下來的控制周期里，該側(cè)的3個(gè)回路按照設(shè)定的順序依次重投入，第1路投入正常后(該路間隙狀態(tài)正常)啟動(dòng)第2路重投，以此類推。在某回路重投下放的過程中，如再次出現(xiàn)轉(zhuǎn)子過電流異常，則上升回路動(dòng)作，20 s后恢復(fù)，此時(shí)可確定該回路間隙設(shè)定值偏小。在轉(zhuǎn)子過電流解除后將該回路下一周期間隙檢測(cè)最小值設(shè)定為間隙設(shè)定值并自動(dòng)解除停投，同時(shí)該側(cè)其他停投的回路也按原設(shè)定自動(dòng)重投入。

2.1.6 異常保護(hù)

2.1.6.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)保護(hù)

系統(tǒng)共設(shè)置以下保護(hù)措施：2個(gè)上限位、2個(gè)下限位、機(jī)構(gòu)電機(jī)過熱保護(hù)、正/反轉(zhuǎn)接觸器動(dòng)作反饋及執(zhí)行機(jī)構(gòu)全行程絕對(duì)位移實(shí)時(shí)檢測(cè)，用于綜合判斷機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)。

2.1.6.2 電源斷電保護(hù)

DCS內(nèi)如果檢測(cè)到有非正常的接觸器動(dòng)作，DCS就會(huì)通過一個(gè)DO點(diǎn)輸出驅(qū)動(dòng)就地的斷電接觸器，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力電源失去。

2.2 設(shè)備方面

2.2.1 模擬輸入信號(hào)

(1)扇形板間隙檢測(cè)探頭。用于檢測(cè)扇形板與轉(zhuǎn)子之間的間隙。

(2)扇形板間隙檢測(cè)變送器。將扇形板與轉(zhuǎn)子之間的間隙信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)傳送到DCS。

(3)扇形板絕對(duì)位移測(cè)量用電子標(biāo)尺。用于檢測(cè)扇形板執(zhí)行機(jī)構(gòu)的絕對(duì)位移。

(4)轉(zhuǎn)子電流。用于DCS邏輯的判斷。

2.2.2 開關(guān)量輸入信號(hào)

(1)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上、下限位檢測(cè)開關(guān)。用于DCS內(nèi)邏輯判斷、報(bào)警以及控制回路內(nèi)的保護(hù)信號(hào)。

(2)上升、下降動(dòng)作反饋。用于DCS內(nèi)邏輯判斷。

(3)轉(zhuǎn)子停轉(zhuǎn)信號(hào)。用于DCS內(nèi)邏輯判斷。

(4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)過載。用于DCS內(nèi)邏輯判斷。

(5)現(xiàn)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)盤遠(yuǎn)控位。用于DCS內(nèi)邏輯判斷。

2.2.3 開關(guān)量輸出信號(hào)

(1)扇形板執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作指令。用于驅(qū)動(dòng)就地控制接觸器。

(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)斷電指令。用于驅(qū)動(dòng)就地?cái)嚯娊佑|器。

2.2.4 三分倉扇形板的命名

(1)A1扇形板。用于隔離二次風(fēng)箱與一次風(fēng)箱。

(2)A2扇形板。用于隔離一次風(fēng)箱與煙氣。

(3)A3扇形板。用于隔離二次風(fēng)箱與煙氣。

B側(cè)空氣預(yù)熱器扇形板的命名同A側(cè)。

3 改造后的效果

改造后，空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置能很好地滿足鍋爐實(shí)際運(yùn)行中的需求，很好地控制了空氣預(yù)熱器的徑向漏風(fēng)問題，發(fā)生故障的幾率大大降低，提高了鍋爐的效率，滿足了安全生產(chǎn)的要求。改造后運(yùn)行操作簡(jiǎn)單，自動(dòng)狀態(tài)下執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠按照實(shí)際測(cè)量值與設(shè)定值之間的偏差進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整效果良好。

4 需要改進(jìn)的問題

目前，間隙測(cè)量探頭及間隙測(cè)量變送器的有效線性范圍只有0～10 mm，因此空氣預(yù)熱器間隙值在0～10 mm范圍內(nèi)是可靠、準(zhǔn)確的。就地間隙測(cè)量變送器的輸出信號(hào)只有2種： 0～10 mA DC和4～20 mA DC。DCS內(nèi)的AI卡件只能接收4～20 mA DC的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，因此，DCS內(nèi)的組態(tài)只能是 4～20 mA DC對(duì)應(yīng) 0～10 mm。這樣就有一個(gè)問題，就地扇形板的實(shí)際間隙如果大于10 mm，DCS內(nèi)將無法觀測(cè)，影響運(yùn)行人員的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?？諝忸A(yù)熱器間隙測(cè)量探頭生產(chǎn)廠家正在積極研制新的產(chǎn)品，已可滿足大范圍空氣預(yù)熱器間隙值的正常顯示和控制。待新的產(chǎn)品投入市場(chǎng)后，應(yīng)利用合適的機(jī)會(huì)更換空氣預(yù)熱器間隙測(cè)量探頭。

參考文獻(xiàn)：

[1]西安理工大學(xué)信息與控制工程研究中心.火電廠鍋爐空氣預(yù)熱器間隙控制系統(tǒng)[R].西安：西安理工大學(xué)信息與控制工程研究中心，2005.