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一次风压控制系统分析与改进

2006/6/24    来源:e-works    特约撰稿人:侯典来      
关键字:控制系统  风压控制系统  执行机构  分析  改进  
本文论述了125MW机组一次风压控制系统构成,对测量回路和执行机构进行了应用情况分析和改进,包括增加一个一次风压测点和一台一次风压变送器,执行机构由ZKJ型改为SIPOS 5 Flash PROFITRON专业型。

    概述
   
    一次风压控制系统包括IA’S控制柜,通过I/O卡件接收一次风压变送器信号,经过逻辑运算输出控制指令,直接通过电动执行机构控制二次风挡板来改变风量,维持一次风压力在给定范围内,如图1所示。

 

 


图1 一次风压控制系统

    1、系统分析
   
    从锅炉操作主画面中选择“一次风总压控制”或按下告示键盘上“ 一次风总压调节”键即调出一次风总压操作画面。

    根据机组风烟系统的特点,为在送风投自动时保证一次风压力的稳定,利用二次风总风门进行调节,同时兼顾二次风箱与炉膛差压的要求。

    调节方式:手动操作时,用鼠标将光标移到O字符处,按下球标左键盘,O 字符处出现黄框,将光标移到INC(加)或DEC(减)按钮处,进行加减操作。一次风压总压控制与大风箱差压控制操作器O字符同时变化,控制大风箱调节门。

    投自动方法:使M字符值与S字符值相等,如果不等,调节O字符值使M字符值与S字符值相等。

    1.1 控制逻辑分析

    当一次风压信号坏、其与设定值偏差大或甲、乙二次风总门故障,一次风压调节切手动。


图2 一次风压控制逻辑

    1.2 一次风压测量

    #1炉一次风压原测点在一次风母管中间位置,测量信号有动压成分,总是比空预器出口风压高,从热力系统上分析是不正确的。将一次风压原测点移至一次风母管一侧,可减小测量信号的动压成分,可与空预器出口风压对应。

    一次风压自动调节在锅炉燃烧系统地位非常重要,而#1炉一次风压变送器只有一台,给一次风压自动调节带来不可靠性,为减少系统的风险,提高系统的稳定性,保持和#2炉一致,增加一个一次风压测点和一台一次风压变送器。

    #1炉新增一次风总风压使用原DCS备用通道02042C-3,其接线如图3。


图3 一次风压变送器接线

    1.3 ZKJ-6100型执行机构

    电动执行器由伺服放大器和执行器两个在结构上相互独立的部分组成,执行机构则由伺服电机、减速器和位置发送器组成,其结构原理如图4。


图4 ZKJ型执行机构组成框图

    ZKJ—6100型执行机构输出转角范围:0-90°,位置反馈信号:4-20mA.DC,变差≤1.5%,纯滞后≤1S,灵敏度≤150μA。输出力矩:4000Nm,全行程时间:25S,分相电容:22μf,电源电压/总电流:220V/3A,由天津自动化仪表七厂生产。

    ZKJ电动执行器接受来自DCS的4-20MA DC信号,将其线性地转换成O-90。的机械转角或直线位移,去操纵风门、档板、阀门等调节机构,以实现自动调节。ZKJ电动执行器还可通过DCS实现调节系统的自动调节和手动远方操作的相互切换,当置手动位置时,可由DCS的正反开关直接控制两相伺服机的电源,以实现远方手动操作,当执行器断电时,摇动执行器上的手柄,可实现就地手动操作。

    根据现场需要调整零位,如果现场需要的轴零位在其它位置时,可按接线图接好线,将电机断电,打开位置发送器罩盖,并松开止挡块,把电机后面的手把搬到“手动”位置,摇动手轮使减速器输出臂逆时针超过所需位置约6~7。左右,再退回到所需位置,然后松开差动变送器的固定螺钉,推进或拉出差动变送器使毫安表指示为零,即调整好差动变压器铁心与凸轮的位置,然后摇动手轮,使输出由零按顺时针转动900位置,反馈电流应当从4-20mA范围内变化,如果发现毫安表变化中由零增大而后又减小,到零点后又增加,说明前一个零点是假零点,应该以第二个零点为零点重新调整。如果发现输出轴从零点到900范围内旋转时,毫安表不再变化,说明差动变压器铁芯已脱出凸轮有效斜面。这种情况亦应松开差动变压器紧固螺钉,按上述方法重新调整,如未发现上述情况不可随意松开紧固螺钉。


图5 差动变压器式位置发送器

    差动变压器ZB感受铁芯位移产生的电压信号经RC滤波后进行整流,C34滤掉交流成分,R37进行温度补偿,经BG31放大后输出位置信号,BG31的工作电源由D31-34整流和R31、C32滤波后得到。

    当输出信号从4mA变化到20mA时,输出轴顺时针方向从0旋转到900,如果实际需要输出轴逆时针旋转900时,应做如下调整,1)摇动手轮使输出轴顺时针旋转900此时毫安表为20mA,2)松开紧固螺钉,将差动变压顺向外拉(约9mm),直到毫安表指示为零(注意消除假零点),此时差动变压器铁芯与凸轮接触位置正确,3)摇手轮检查输出轴逆时针旋转90。时毫安表指示应为20 mA,4)变更有关连线。
   
    2、存在问题和解决方案
   
    ZKJ-6100型执行机构位置发送器部分如果减速器输出轴由起始位置转到90。,调整W3电位器,位置发送器的输出电流调不到20mA,则检查接线是否有断路,或印刷板上的电路有损坏。如果电源电压220V(-15~+10)%范围内波动,输出电流变化较大时,请检查集成稳压器是否有击穿,及时更换;当电动执行器在运动过程中输出轴力矩减小,这是由于由于长时间运行,电机的制动轮与制动盘之间的间隙过大,或制动部分螺丝松动,致使吸合不良,可能发生较大的嗡嗡叫声,从而造成制动盘不能正常脱开,或制动瓦与磨擦轮不能脱开,使摩擦力增大,而使电机的出力减少,这需要在电机断电后,将制动器重新调整;长期运行后由于电机的绝缘层材料老化,而有可能造成电机对地短路,而将使电机出力减小,从而使整个执行机构的出力减小。

    针对现在运行的执行机构位置反馈信号漂移、启动电流大、刹车装置易卡涩等缺陷,对甲乙侧二次风总风门执行机构进行更换。

    更换方案:现在运行的甲乙侧二次风总风门执行机构在小修中拆除,把送引风偶合器改造替换下的西门子执行机构(现在的送引风挡板调节用执行机构)安装到现在的二次风总风门执行机构处,其操作控制方式维持不变。
   
    3、西门子执行机构
   
    采用2SA5011-5CE004AB3+GF50型西门子执行机构,主要由两部分组成:齿轮单元和控制单元,齿轮单元主要由下列部件组成:齿轮单元包括电机、手动装置、信号齿轮单元、输出轴的法兰盘及上插的机械安装部件、电气联接,其功能如图6。


图6 SIPOS 5 Flash PROFITRON专业型功能

    由图5可知,控制单元主要由下列部件组成:电源板、Field bus 现场总线板、继电器板、控制板、功率模块、安装电子部分的金属壳体和面板、电气连接,改进后的接线如图7。


图7 改进后接线

    3、Commissioning 的参数设值
   
    3.1 查询顺序

表1

注:*默认设置,**当cut-off mode,closing direction,torque limit values被改动后需重新进行行程限调节。

    3.2 参数检查

    以下参数与执行机构型号有关,所以请参考相应脚注。

表2

    注:1)仅适用于带定位器的2SA55闭环控制机构,2)仅适用于有控制器(基调仪)功能的,参与闭环控制的2SA55执行机构,3)仅适用于有PROFIBUS接口的执行机构4)仅当参数 “remote reconnect” 无效时成立。

表3



    4、#1炉一次风压自动调节过程分析
   
    更换执行机构以后,进行了系统整定,其参数如表4。

表4

    2005年10月5日20许,接运行人员通知#1机组灭火,迅速打印相关历史趋势线,未发现可疑现象,现将#1炉一次风压自动调节经过汇报如下:

    20:23:00,炉膛压力运行稳定,一次风母管压力实际值3.58Kpa,一次风母管压力定值3.6Kpa,甲侧大风箱差压挡板位置在77%左右且运行平稳,乙侧大风箱差压挡板位置在48%左右且运行平稳。20:23:04,炉膛压力上升至83pa,一次风母管压力由3.58Kpa突然上升到3.7Kpa,自动调节回路为了克服一次风压升到3.7Kpa,使甲乙侧大风箱差压挡板开,甲侧大风箱差压挡板位置由77%左右开到78.9%,开度变化1.5%左右,乙侧大风箱差压挡板位置由48%左右开到49.2%,开度变化1.5%左右。(说明:大风箱差压挡板开,使一次风母管压力降低,大风箱差压挡板关,使一次风母管压力升高。)20:23:10,炉膛压力降低至-300pa左右,一次风母管压力由3.7Kpa降低到3.2Kpa,自动调节回路为了克服一次风压降到3.2Kpa,使甲乙侧大风箱差压挡板关,甲侧大风箱差压挡板位置由78.9%左右关到70%,开度变化8.9%左右,乙侧大风箱差压挡板位置由49.2%左右关到41%,开度变化8.2%左右。

    从整个调节过程分析,甲乙侧大风箱差压挡板总是跟随一次风母管压力的变化而动作,即风压变化在前,挡板动作跟随其后。调节过程方向正确,动作幅度合适,自动回路总是朝着减小一次风母管压力变化的方向动作,并不是加重了一次风母管压力的变化。

    借#1炉停炉机会,与锅炉本体专业、运行人员一起对#1炉A、B大风箱差压执行器挡板进行了详细检查,检查情况如下:

    B侧大风箱差压执行器通过DCS操作,全关、全开操作正常,开、关位置正确,DCS显示、执行器位置、挡板位置三者一致,对0%、50%、100%三点进行检查,位置正确。已经炉检和运行人员确认。

    A侧大风箱差压执行器通过DCS操作,全关、全开操作,开、关位置正确,DCS显示、执行器位置、挡板位置三者一致。但指令50%左右,挡板实际开度20%左右,执行器拐臂在50%,指令与实际挡板位置不对应。

    分析原因:挡板与执行器之间的拉杆长度不合适,造成执行器在0%-50%与50%-100%运行时,挡板实际运行范围不一致,A侧示意图如图8。


图8  A侧执行器

    参考文献

    [1]SIPOS 5 Flash PROFITRON 专业型电动执行机构[Z]. 北京:德国西博思电动执行机构有限公司北京代表处,2005. http://www.siposchina.com
    [2]HEZE Ⅱ POWER STATION BOILER CONTROL LOGIC DIAGRAMS[Z].ENGLAND:MITSUI BABCOCK ENERGY LIMITED,2001
    [3]孟祥荣,王贵明.协调控制系统[C].山东:山东电力研究院,1999

    作者简介:侯典来(1963-),男,山东梁山人,汉族,1985年毕业于山东工业大学,工学学士学位,高级工程师,从事火电厂基建安装调试和生产检修。E-mail:hdlacc@163.com ,http://www.acc.1a.cn

责任编辑:江琦
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