如何提高EPBS型等離子點(diǎn)火系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性
2013-09-09 01:02:58彭杰
彭杰
【摘 要】等離子點(diǎn)火裝置是火力發(fā)電廠鍋爐點(diǎn)火升爐、機(jī)組低負(fù)荷穩(wěn)燃的重要系統(tǒng)，在未配置油點(diǎn)火系統(tǒng)的情況下，等離子點(diǎn)火裝置的運(yùn)行可靠性將直接影響火力發(fā)電廠機(jī)組能否及時(shí)并網(wǎng)，能否在低負(fù)荷條件下穩(wěn)定運(yùn)行。
【關(guān)鍵詞】等離子點(diǎn)火裝置；起弧成功率；運(yùn)行可靠性
我公司鍋爐點(diǎn)火系統(tǒng)采用東方電氣深圳東方鍋爐控制有限公司生產(chǎn)的EPBS型等離子體點(diǎn)火裝置，共配置A、B兩層，每層各4臺(tái)點(diǎn)火裝置。該系統(tǒng)主要由等離子體煤粉燃燒器、等離子體發(fā)生器、載體風(fēng)系統(tǒng)（氮?dú)庀到y(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)）、冷卻水系統(tǒng)、儀表及控制系統(tǒng)、等離子體電源系統(tǒng)組成。設(shè)備投運(yùn)初期，整個(gè)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)拉弧成功率偏低，兩臺(tái)爐共計(jì)16臺(tái)等離子點(diǎn)火裝置，一次拉弧成功率在50%左右，情況最差時(shí)只有3臺(tái)等離子點(diǎn)火裝置可以成功拉弧。同時(shí)，拉弧成功后，在升功率過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)斷弧現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了鍋爐燃燒的穩(wěn)定性。
1.影響拉弧成功及斷弧的主要因素
經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的試驗(yàn)及觀察，發(fā)現(xiàn)影響EPBS型等離子體點(diǎn)火裝置拉弧成功及拉弧后斷弧的主要缺陷存在于燃燒器、載體風(fēng)系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)及電源系統(tǒng)，具體缺陷分類(lèi)如下：
1.1燃燒器
燃燒器的缺陷主要有陰極頭燒壞、冷卻水回路漏水。
（1）陰極頭燒壞。
導(dǎo)致陰極頭燒壞的原因主要是保護(hù)氮?dú)獠蛔?、冷卻水流量不夠，不能對(duì)陰極頭形成有效的冷卻保護(hù)，長(zhǎng)時(shí)間拉弧運(yùn)行后導(dǎo)致陰極頭變形燒壞。陰極頭損壞后主要表現(xiàn)為等離子拉弧成功后、在電流逐步上升時(shí)或穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)會(huì)發(fā)生斷弧現(xiàn)象，再次拉弧也能成功，但是會(huì)進(jìn)一步損壞陰極頭，最終損壞整個(gè)槍體。
（2）冷卻水回路漏水一方面是槍體內(nèi)冷卻水管采用膠管直接連接，一段時(shí)間后膠管容易發(fā)生開(kāi)裂現(xiàn)象漏水，進(jìn)而導(dǎo)致槍體內(nèi)絕緣下降，達(dá)不到設(shè)備要求的0.2MΩ絕緣要求，此時(shí)若強(qiáng)行拉弧，容易導(dǎo)致電氣設(shè)備元件燒壞，如拉弧限流電阻R9燒壞，轉(zhuǎn)弧接觸器KM3觸點(diǎn)燒壞等；另一方面是燃燒器安裝不夠精密，燃燒器內(nèi)部漏水致使等離子體發(fā)生器隔熱石棉潮濕，發(fā)生器各極間絕緣為0，此時(shí)基本不能有效起弧，或起弧后容易斷弧。
1.2 載體風(fēng)系統(tǒng)
載體風(fēng)系統(tǒng)主要缺陷是等離子空壓機(jī)及冷干機(jī)，其中冷干機(jī)缺陷是導(dǎo)致拉弧不成功的主要缺陷。
1.2.1等離子空壓機(jī)
等離子空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣是等離子體發(fā)生器的電弧介質(zhì)，等離子體電弧形成后，利用一定流速的壓縮空氣將其吹出陽(yáng)極，形成可利用的電弧。同時(shí)，壓縮空氣也是提高等離子體發(fā)生器絕緣，維持拉弧成功后設(shè)備運(yùn)行電壓的保證。壓縮空氣流量不足，將影響拉弧后電流對(duì)載體風(fēng)的跟蹤控制，影響運(yùn)行電壓的維持。導(dǎo)致空壓機(jī)流量不足的原因主要是濾網(wǎng)堵塞。
1.2.2冷干機(jī)
冷干機(jī)是對(duì)等離子空壓機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣進(jìn)行干燥，干燥程度直接決定壓縮空氣和氮?dú)獾暮?，如果壓縮空氣或者氮?dú)夂扛撸瑢?dǎo)致等離子體發(fā)生器潮濕，使得發(fā)生器絕緣降低，影響起弧或電弧的穩(wěn)定運(yùn)行。導(dǎo)致冷干機(jī)能力降低的原因主要是冷干機(jī)本身疏水不暢，冷干機(jī)除濕產(chǎn)生的水積累在儲(chǔ)氣罐中，影響了冷干機(jī)的除濕能力，使得經(jīng)過(guò)冷干機(jī)的壓縮空氣不能得到有效的除濕。
1.3儀表控制系統(tǒng)
儀表控制中的流量計(jì)、比例閥主要是控制壓縮空氣、保護(hù)氮?dú)獾牧髁浚ＷC壓縮空氣及氮?dú)庥行У膮⑴c到等離子拉弧過(guò)程中來(lái)。特別是壓縮空氣，將關(guān)系到起弧后發(fā)生器的絕緣強(qiáng)度，影響電壓維持能力。壓縮空氣流量過(guò)低容易造成電壓較低而電流升高后，等離子電源系統(tǒng)過(guò)載跳閘。另一方面運(yùn)行電壓過(guò)低，設(shè)備不能達(dá)到要求的點(diǎn)火功率（我公司設(shè)計(jì)煤種要求70-100kW點(diǎn)火功率），影響鍋爐順利點(diǎn)火。
1.3.1流量計(jì)
由于冷干機(jī)除濕效果差，載體風(fēng)（氮?dú)夂蛪嚎s空氣）本身較潮濕，使得流量計(jì)多次發(fā)生積水，最后導(dǎo)致流量計(jì)燒壞的現(xiàn)象，影響等離子體點(diǎn)火裝置對(duì)載體風(fēng)的監(jiān)視與控制。
1.3.2比例閥
同樣是由于積水使得比例閥燒壞，載體風(fēng)（氮?dú)夂蛪嚎s空氣）不能隨電流增加有效的跟蹤增加，影響起弧后載體風(fēng)對(duì)電流、電壓的跟蹤。
1.4電源系統(tǒng)
電源系統(tǒng)主要缺陷為拉弧限流電阻R9、轉(zhuǎn)弧接觸器KM3燒壞，這些元件的損壞基本上是因?yàn)樵O(shè)備絕緣達(dá)不到要求，特殊條件下強(qiáng)行起弧時(shí)，瞬間產(chǎn)生的大電流燒壞所致。
1.4.1起弧限流電阻R9
R9電阻為二陽(yáng)級(jí)限流電阻，但是由于設(shè)備在低絕緣拉弧后產(chǎn)生的大電流容易造成電阻燒斷，所以在絕緣不合格情況下，非緊急情況，不建議強(qiáng)行拉弧。
1.4.2轉(zhuǎn)弧接觸器KM3
同樣是由于設(shè)備絕緣低拉弧后產(chǎn)生的大電流，在轉(zhuǎn)弧時(shí)KM3接觸器接通瞬間容易造成燒觸點(diǎn)現(xiàn)象，影響轉(zhuǎn)弧成功率，最終影響等離子體點(diǎn)火裝置的拉弧成功率。
2.處理及預(yù)防措施
為了提高等離子體點(diǎn)火系統(tǒng)的拉弧成功率，保證等離子體點(diǎn)火系統(tǒng)的穩(wěn)定、有效運(yùn)行，必須加強(qiáng)日常檢查與維護(hù)。針對(duì)以上缺陷類(lèi)型，各專(zhuān)業(yè)做了以下安排：
（1）電氣專(zhuān)業(yè)每周定期檢查測(cè)量電源柜內(nèi)各控制回路、R9電阻、KM3接觸器、發(fā)生器的陰極、一陽(yáng)極、二陽(yáng)極、三陽(yáng)極的絕緣電阻，保證等離子發(fā)生器在通水情況下各絕緣大于0.2MΩ，R9電阻值應(yīng)為3Ω，電阻本體無(wú)發(fā)熱、燒黑痕跡。日常試驗(yàn)時(shí)，不應(yīng)在絕緣低情況下起弧，避免起弧限流電阻R9和轉(zhuǎn)弧接觸器KM3燒壞。
（2）鍋爐專(zhuān)業(yè)每周對(duì)等離子發(fā)生器、燃燒器、空壓機(jī)、冷干機(jī)進(jìn)行定期檢查，清理空壓機(jī)各濾網(wǎng)，檢查冷干機(jī)自動(dòng)疏水情況，對(duì)不能拉弧的等離子發(fā)生器檢查是否有漏水現(xiàn)象，必要時(shí)拆出發(fā)生器進(jìn)行檢查。
（3）熱控專(zhuān)業(yè)每周定期檢查載體風(fēng)（氮?dú)夂蛪嚎s空氣）回路中的相關(guān)流量計(jì)、比例閥，確保載體風(fēng)系統(tǒng)狀態(tài)良好。
3.系統(tǒng)優(yōu)化措施
（1）針對(duì)壓縮空氣在等離子點(diǎn)火系統(tǒng)中的重要作用，將原來(lái)拉弧前維持流量在9～12m3/h，提高到15-20m3/h。程控拉弧后應(yīng)觀察載體風(fēng)與電流、電壓的跟蹤關(guān)系，電流上升到設(shè)定的280A時(shí)，載體風(fēng)流量應(yīng)在25m3/h左右，以保證電壓在300V以上，必要時(shí)可使用手動(dòng)適當(dāng)調(diào)整。
（2）更換冷卻水系統(tǒng)的管路材料，提高冷卻水管的使用壽命，減少了因冷卻水漏水而導(dǎo)致的發(fā)生器絕緣降低。
（3）更換了新型的一體式等離子體發(fā)生器，消除了因安裝不到位引起的極間絕緣不合格及冷卻水內(nèi)漏。
（4）完善等離子配電室空調(diào)設(shè)施，保證配電室的有效制冷，防止IGBT設(shè)備因溫度過(guò)高而燒壞。
4.優(yōu)化后效果對(duì)比
經(jīng)過(guò)我公司各專(zhuān)業(yè)的努力，現(xiàn)等離子點(diǎn)火系統(tǒng)運(yùn)行已相當(dāng)可靠，近兩次機(jī)組臨停時(shí)，等離子點(diǎn)火系統(tǒng)拉弧成功率達(dá)到100%，只發(fā)生運(yùn)行中斷弧1次。各運(yùn)行參數(shù)，如電流、電壓、載體風(fēng)系統(tǒng)指標(biāo)優(yōu)良，有效地保證了鍋爐設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，下圖為等離子點(diǎn)火裝置優(yōu)化前后對(duì)比圖。
圖中上方曲線為優(yōu)化后的等離子點(diǎn)火裝置參數(shù)，下方為未優(yōu)化的?？梢钥闯?，通過(guò)提高載體風(fēng)流量，不僅提高了運(yùn)行電壓，保證了運(yùn)行電流的有效提高，更主要的是得到了較高的點(diǎn)火功率，有利于入爐煤的有效點(diǎn)燃。
【參考文獻(xiàn)】
[1]古建全，錢(qián)鋒，鐘春林.等離子點(diǎn)火燃燒器及控制系統(tǒng)總的部分.東方電氣深圳東方鍋爐控制有限公司，2011.9.
