1 000 MW機(jī)組空氣預(yù)熱器間隙控制優(yōu)化

王芳棟，高麗霞，王潔

(華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522)

1 空氣預(yù)熱器間隙控制原理

空氣預(yù)熱器間隙控制系統(tǒng)通過間隙傳感器探頭測量間隙信號(hào)，經(jīng)信號(hào)變送器轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入可編程控制器(PLC)。PLC經(jīng)過計(jì)算和邏輯判斷輸出控制信號(hào)，控制機(jī)械升降機(jī)構(gòu)拉動(dòng)扇形板上下動(dòng)作，補(bǔ)償變形間隙，以保證在任何工況下空氣預(yù)熱器的上部扇形板與轉(zhuǎn)子徑向密封片之間的間隙最小，從而最大限度地減少漏風(fēng)量，節(jié)能降耗，提高整個(gè)機(jī)組的運(yùn)行效率。

測量空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子外沿的變形量，根據(jù)該變形量控制機(jī)械升降機(jī)構(gòu)，拉動(dòng)扇形板上下動(dòng)作來補(bǔ)償變形間隙，可大幅度降低空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)率。就地控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2 空氣預(yù)熱器扇形板調(diào)整機(jī)構(gòu)故障事例

華電國際鄒縣發(fā)電廠#8機(jī)組B空氣預(yù)熱器B2扇形板間隙調(diào)整裝置為自動(dòng)方式，2009-10-19 T 09：04，B2扇形板間隙調(diào)整裝置下降調(diào)節(jié)過程中，下降接觸器一直吸合，造成空氣預(yù)熱器B2扇形板一直下降，間隙由9.7 mm降至1.8 mm，空氣預(yù)熱器扇形板與空氣預(yù)熱器轉(zhuǎn)子發(fā)生摩擦，造成B空氣預(yù)熱器主電機(jī)電流由15.8 A突升至67.5 A，B空氣預(yù)熱器主電機(jī)過流跳閘。好在備用空氣預(yù)熱器氣動(dòng)馬達(dá)啟動(dòng)正常，避免了一次鍋爐主燃料跳閘(MTF)事件的發(fā)生。華電國際鄒縣發(fā)電廠技術(shù)人員事后對(duì)接觸器進(jìn)行仔細(xì)檢查并更換新的接觸器后，B2扇形板間隙調(diào)整裝置投入自動(dòng)正常；同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況對(duì)空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置的控制回路進(jìn)行了優(yōu)化。

圖1 A側(cè)扇形板就地控制結(jié)構(gòu)

圖2 A1扇形板控制回路24 V電源監(jiān)視回路

3 空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整回路的優(yōu)化

3.1 控制電源的優(yōu)化

各控制回路24 V DC控制電源分開并加裝電源監(jiān)視繼電器K4，用于24 V DC電源異常時(shí)的報(bào)警。如果某一回路24 V電源異常，PLC通過邏輯判斷后會(huì)在上位機(jī)記錄故障發(fā)生時(shí)間并輸出光子牌報(bào)警，例如：“A1DC電源異常”表明A1回路24 V電源異常。當(dāng)某回路DC電源異常時(shí)，該回路仍處于正常調(diào)節(jié)狀態(tài)，但在該異常未解除前如果出現(xiàn)主電機(jī)過流，則該回路不再執(zhí)行過流調(diào)節(jié)邏輯，而是急升后鎖定調(diào)節(jié)并輸出光子牌報(bào)警，這時(shí)，主控手動(dòng)、自動(dòng)均不能進(jìn)行上升、下降操作，直到排除異常情況后空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置才能投入正常調(diào)節(jié)。改造后的24 V電源監(jiān)視回路如圖2所示。

3.2 空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置優(yōu)化

在空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置的動(dòng)力電源加裝空氣開關(guān)脫扣器。若各回路自動(dòng)檢測接觸器在沒有指令的情況下異常動(dòng)作，2 s后PLC通過邏輯判斷輸出指令，自動(dòng)觸發(fā)該回路的脫扣器動(dòng)作使空氣開關(guān)脫扣跳閘。同時(shí)，在上位機(jī)自動(dòng)記錄“**空氣開關(guān)脫扣”和“**空氣開關(guān)跳閘”等報(bào)警信息，提示工作人員進(jìn)行處理。工作人員判斷接觸器是否有異常，如有異常，排除異常后恢復(fù)供電，手動(dòng)操作上升、下降，動(dòng)作正常后將就地柜選擇開關(guān)投自動(dòng)即可。2011-11-24，華電國際鄒縣發(fā)電廠#8機(jī)組空氣預(yù)熱器B3扇形板頻繁發(fā)“空氣開關(guān)跳閘”信號(hào)，調(diào)閱趨勢圖分析下降接觸器的故障原因，現(xiàn)場檢查接觸器發(fā)現(xiàn)存在剩磁現(xiàn)象，更換后扇形板調(diào)節(jié)正常。實(shí)際應(yīng)用證明，此次改造是成功的，徹底解決了因接觸器剩磁造成扇形板持續(xù)下降的問題。

3.3 間隙測量顯示值優(yōu)化

改造前，受就地間隙顯示表頭的制約，空氣預(yù)熱器扇形板間隙測量值只能顯示0～10 mm，當(dāng)空氣預(yù)熱器的實(shí)際間隙超過10 mm后在上位機(jī)上無法正確、真實(shí)顯示，進(jìn)而也就無法判斷設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況。華電國際鄒縣發(fā)電廠購置了新的產(chǎn)品并進(jìn)行改造，改造后空氣預(yù)熱器間隙測量值顯示為0～20 mm，給定值范圍為4～15 mm，可有效地監(jiān)視空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置的運(yùn)行情況，保證了設(shè)備的安全運(yùn)行。

3.4 邏輯回路優(yōu)化

為避免上升接觸器和下降接觸器在扇形板電動(dòng)機(jī)停電的狀態(tài)下頻繁動(dòng)作，特在邏輯回路中增加下列功能。

(1)在上升回路中增加空氣開關(guān)跳閘后禁止動(dòng)作條件。

(2)在下降回路中增加空氣開關(guān)跳閘和電動(dòng)機(jī)故障后禁止動(dòng)作條件。

(3)在緊急提升回路中增加空氣開關(guān)跳閘后禁止動(dòng)作條件。

3.5 在空氣預(yù)熱器扇形板下降的硬接線回路中增加一個(gè)接觸器KM3

接觸器的驅(qū)動(dòng)回路和原下降回路接觸器并聯(lián)，在扇形板驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力回路中，將2個(gè)接觸器串聯(lián)后引入熱繼電器去驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行。當(dāng)下降的指令解除時(shí)，即使原接觸器KM2的接點(diǎn)存在粘連現(xiàn)象，動(dòng)力回路也能通過與其串聯(lián)的KM3斷開，有效地避免了接觸器故障引起的異常下降，其原理圖如圖3所示。

圖3 A1扇形板電動(dòng)機(jī)動(dòng)力回路原理

3.6 在空氣預(yù)熱器扇形板執(zhí)行機(jī)構(gòu)上加裝1個(gè)下限位行程開關(guān)K3

將該下限位行程開關(guān)的接點(diǎn)串入空氣預(yù)熱器調(diào)整裝置的下降回路中，當(dāng)空氣預(yù)熱器扇形板到達(dá)下限位時(shí)，行程開關(guān)自動(dòng)斷開下降回路，以防空氣預(yù)熱器調(diào)整裝置在故障情況下一直下降，如圖4所示。

4 需要進(jìn)行的改進(jìn)

(1)就地控制柜及分散控制系統(tǒng)(DCS)內(nèi)的空氣預(yù)熱器間隙測量值的量程雖然從0～10 mm擴(kuò)展到0～20 mm，但間隙測量探頭的有效線性范圍只有0～11 mm，因此，空氣預(yù)熱器間隙值在0～11 mm是可靠、準(zhǔn)確的，但當(dāng)間隙值達(dá)到11 mm以上時(shí)，雖間隙值能正常顯示但不能保證間隙值測量的準(zhǔn)確性和線性。目前新研制的空氣預(yù)熱器間隙測量探頭已可保證大范圍空氣預(yù)熱器間隙值的正常顯示和控制，新產(chǎn)品投入市場后，應(yīng)利用合適的機(jī)會(huì)對(duì)空氣預(yù)熱器間隙測量探頭進(jìn)行更換。

(2)空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置經(jīng)改造后雖能安全、有效地工作，但因?yàn)檎麄€(gè)調(diào)整裝置所包含的設(shè)備繁多，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都可能造成比較嚴(yán)重的事故，影響整個(gè)機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，可大膽地取消整個(gè)空氣預(yù)熱器間隙調(diào)整裝置，采用純機(jī)械的密封方式即空氣預(yù)熱器柔性接觸式密封方式，這種密封方式有效地控制了空氣預(yù)熱器的漏風(fēng)問題，進(jìn)而提高了鍋爐的效率，節(jié)省成本并且安全可靠，在一個(gè)大修期間基本上實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的免維護(hù)運(yùn)行。華電國際新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司#2機(jī)組已改造為空氣預(yù)熱器柔性接觸式密封，應(yīng)用效果較好。

圖4 A1扇形板控制回路

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.

[2]華電國際新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司.#2鍋爐空氣預(yù)熱器漏風(fēng)控制裝置改造[R].新鄉(xiāng)：華電國際新鄉(xiāng)發(fā)電有限公司， 2010.