锅炉风箱挡板执行机构优化研究和应用.pdf
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1、锅炉风箱挡板执行机构优化研究和应用王兴福,蒋静江,李强(珠海经济特区广珠发电有限责任公司,广东珠海519050)摘要:目的为了解决珠海发电厂 1 号锅炉风箱挡板执行机构的现场开度缺乏远程监控,并且执行机构的现场开度经常与指令不对应的现象,我们要对锅炉风箱挡板的执行机构进行改造和优化。方法引进一批相配套的气缸、仪表、气源管、智能定位器等设备,然后从以下两个方面展开,一方面是相关的机械专业人员对阀门卡涩进行处理;另一方面是对锅炉二次风门气动控制系统进行改造,将定位器替换成当前主流的智能定位器,并采取分体式改造。结果更换气缸等设备和采用分体式智能定位器改造后,机组在重新投入正常运行,充分有效地解决了
2、卡涩、执行机构动作不稳等故障,减少了维护量和维护成本,同时,锅炉风箱执行机构的控制过程更加高效,现场开度的反馈和指令的控制更加准确、及时,对现场恶劣的运行工况具有更强的适应能力。结论分体式智能定位器的改造,弥补了传统控制方式的缺陷,并且是当前的多种控制方式中的最优解。关键词:锅炉二次风门;执行机构;智能定位器;分体式改造;气动控制系统中图分类号:TM611;TK323文献标志码:A文章编号:2095-8676(2023)S1-0088-06开放科学(资源服务)二维码:Optimization Research and Application of Boiler Bellows Baffle A
3、ctuatorWANGXingfu,JIANGJingjiang,LIQiang(GuangzhuPowerGenerationCo.,Ltd.,ZhuhaiSpecialEconomicZone,Zhuhai519050,GuangdongChina)Abstract:IntroductionInordertosolvetheproblemthatthefieldopeningofboilerbellowsbaffleactuatorinUnit1ofZhuhaipowerplantlacksremotemonitoring,andthatthefieldopeningoftheactuat
4、oroftendoesnotcorrespondtotheinstruction,weneedtotransformandoptimizetheactuatorofboilerbellowsbaffle.MethodAbatchofmatchingcylinder,instrument,airsourcepipe,intelligentpositionerandotherequipmentisintroducedtoworkonthefollowingtwoaspects:ontheonehand,relatedmechanicalprofessionalsdealtwiththevalvej
5、am;ontheotherhand,thepneumaticcontrolsystemofboilersecondarythrottlewastransformed,andthepositionerwasreplacedbythecurrentmainstreamintelligentpositioner,andthesplittypetransformationisadopted.ResultAfterreplacingthecylinderandotherequipmentandadoptingthesplitintelligentpositioner,theunitwasputinton
6、ormaloperationagain,whichfullyandeffectivelysolvedtheproblemssuchasjammingandunstableactuatoraction,andreducedthemaintenanceworkandmaintenancecost.Atthesametime,thecontrolprocessoftheboilerbellowactuatorwasmoreefficient,andthefeedbackofthefieldopeningandthecontroloftheinstructionweremoreaccurateandt
7、imely.Andtheadaptabilitytoharshoperatingconditionsonsitebecamestronger.ConclusionThetransformationofsplitintelligentpositionermakesupforthedefectsoftraditionalcontrolmode,andistheoptimalsolutionamongvariouscontrolmodesatpresent.Key words:boilersecondarydamper;actuator;intelligentpositioner;splittran
8、sformation;airactuatedcontrolsystem2095-8676 2023EnergyChinaGEDI.PublishingservicesbyEnergyObserverMagazineCo.,Ltd.onbehalfofEnergyChinaGEDI.ThisisanopenaccessarticleundertheCCBY-NClicense(https:/creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/).0引言由于机组存在年限较长,曾经用于该机组的老旧技术,逐渐暴露了弊端,珠海发电厂 1 号机组锅炉风箱挡板执行机构经常出现现场开
9、度与指令不对应的现象,直接影响锅炉燃烧调整,进而影响锅炉壁温1。为了解决这种现象,并在此基础上优化对目标的控收稿日期:2023-01-15修回日期:2023-03-22基金项目:广东能源集团珠海发电厂科技项目“东号机组锅炉风箱挡板执行机构优化研究与应用”(ZHPT012599)。2023年第10卷增刊 1南方能源建设2023Vol.10Suppl.1SOUTHERN ENERGY CONSTRUCTION火力发电ThermalPowerGenerationDOI:10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.S1.014OA:https:/www.energychina
10、.press/制,在珠海发电厂 1 号机组的大修中,针对锅炉风箱挡板执行机构存在的问题,设计并提出了锅炉风箱挡板执行机构优化和研究的项目,项目内容主要是更换气缸、智能定位器和对气动控制系统进行分体式改造等2-4。主要从以下两方面对风箱挡板执行机构进行优化和改造5:1)现场开度与指令不对应的现象,主要原因是阀门卡涩,为了解决问题,一方面需要机械专业人员对卡涩问题进行处理,另一方面,需要适当提高执行机构的动力。2)由于锅炉风箱挡板执行机构的现场开度无法远程监控,也没有远方位置反馈信号,运行人员无法及时监控执行机构状态,所以需要更换大直径气缸的智能定位器控制的执行机构,同时,采用更加优秀的分体式智能
11、定位器来改造气动控制系统4,藉此能把开度通过网络反馈至远方,供运行人员监视。期望通过此次大修中的优化改造,提高锅炉燃烧的稳定性,维持锅炉壁温在合理范围,确保设备安全运行,使锅炉风箱执行机构的控制更加高效,现场开度的反馈和指令的控制更加准确,运行人员对目标的监控更加及时。1锅炉风箱挡板执行机构的介绍和分析1.1珠海发电厂锅炉介绍珠海电厂一期工程 2700MW 火力发电机组,选用日本三菱重工生产的亚临界压力、一次中间再热、四角切圆,固态排渣的控制循环锅炉。具体型式为:三菱辐射再热器式强制循环锅炉,其最大连续蒸发量是 2290t/h,按 BMCR 工况设计,即汽轮发电机最大负荷为 110%额定功率(
12、770MW)时所需的锅炉蒸发量,此时汽机超压 5%,主汽阀全开。1.2锅炉二次风门与气动控制系统二次风能够调整风量和煤粉量,使其达到足够充分燃烧的最佳配比,以此可以避免了各种各样的热损失,控制排出的烟气含氧百分比,维持炉温的稳定,强化传热,从而提高燃烧的稳定性和充分性,产生了非常重要的作用,二次风的类型分为 3 种:燃尽风、周界风、中心风。二次风系统,可以为锅炉内燃料的燃烧提供助燃剂。此外,二次风系统有 2 台送风机,其任务是输送二次风,当二次风通过空气预热器的时候,会变成热风依次送往热风道、二次风管,变成不同的层级和水平后,再送进锅炉里面,为燃烧提供所需要的助燃剂,与此同时,通过分层级的输送
13、空气,可以减少氮氧化物的产生,更加清洁环保。二次风门的气动控制系统,能够影响执行机构的开度,是一个具有多方面优势的重要设备,响应时间短、操作的时候无风险、便捷,保养方便,极大延长了设备使用周期,降低了各种成本,因此在工程实践中,获得了业内人员的普遍认同。此系统以压缩空气为动力源,接收分散控制系统传来的 420mA 电流信号,根据按照锅炉负荷多少来调整挡板,通过调节二次风量来优化锅炉的燃烧工况。本次改造所采用的是分体式气动控制系统6-7,每个气动控制柜配有 3 个定位器和 1 个减压阀,每个定位器可单独控制气源。气动控制系统中的二次风门挡板的调节,对调整锅炉的燃烧工况,发挥着关键的作用。在锅炉运
14、行时,合理地调节二次风门挡板,保持最优的一、二次风配比,并调整好二次风的出口速度和风量,使风和煤粉混合均匀、燃烧充分,可以保证燃料着火与燃烧正常,减少燃烧热损失,提高效率。1.3气动执行机构原理、缺陷和改造方法8气动执行机构的结构图,如图 1 所示:图中的气动执行机构,大体上分为气控柜1 和主机13 两部分。一台气控柜能够控制多层主机,且气控柜由压力表、气容、电气转换器装置等组成,虚线包围的另一部分,是主机部分,分散控制系统传来的 DC420mA 层控信号,经过电气转换器转换成了气压信号,经过一系列处理转换后,以定位器为中介去进行一对四的控制,位置发送器把执行机构的位移,转换为DC420mA
15、信号,并将信号反馈至分散控制系统,三断保护装置,作用是:当断信号、电、气源时,执行器保持原位。当前,锅炉风箱挡板执行机构现场开度无法远程监控,经常出现现场开度与指令不对应现象,影响锅炉燃烧调整,进而影响锅炉壁温,大部分原因是因为阀门卡涩。在风门挡板运行使用过程中,由于气源中含有增刊 1王兴福,等:锅炉风箱挡板执行机构优化研究和应用89其他杂质,使用的机械式定位器会容易出现卡塞现象,从而导致部分气动执行机构不动作。同时,机械定位器的操作方式比较复杂,安装和维护开销不低,又没有反馈回路构成反馈控制系统,无法对现场管路进行及时准确的检测、修复,所以需要将原来的机械定位器更换成智能定位器,以此来达到更
16、好的控制效果。综上,针对珠海发电厂 1 号锅炉存在的执行机构无法准确控制的问题,主要进行两方面的优化改造9。一方面是更换直径更大的气缸,提高执行机构动力,从而解决阀门卡涩的问题。另一方面,更换大直径气缸的智能定位器控制的执行机构,即将机械式阀门定位器改为分体式智能定位器。能够有效提高系统运行的稳定性、可靠性及准确精度,与此同时,降低各方面所花销的成本。2风箱执行机构改造方案分析2.1气缸原来风箱挡板执行机构采用直径 63mm,长127mm 的气缸,根据现场安装位置,执行机构提高动力采用直径 100mm,长 127mm 的气缸。通过更换使用大直径气缸的方法提高执行机构的动力,减少执行机构卡涩现象
17、。如此一来,就解决了上述第一个方面的问题。2.2智能定位器智能阀门定位系统10的基本构成如图 2 所示:传输而来的 DC420mA 设定信号,经过一系列处理转换成 DS 信号,传入中央控制单元,并且,现场阀门开度的状态信息,通过位移传感器,反馈至中央控制单元,中央处理单元将输入的数字信号和反馈信号作偏差运算,若偏差值在死区范围中,则切断两个开关电磁阀,若偏差值超出了死区范围,按照算出的差值,利用专门的算法得出用来控制的信号,来通断两个电磁阀,以此来改变执行机构的动力能源,然后让阀门的杆产生变动,能够让阀芯可以精准无误地定位。2.3智能定位器与机械定位器本次改造中,需要将原来的机械定位器替换成智
18、能定位器。原先使用的是机械定位器,其优点是:流量大,能够适应高温环境,承受电磁干扰,且对气源的要求并不苛刻,维修花费低,拆装简易,清洗便捷,但是,机械定位器的操作方法比较复杂,调试困难,对其进行改造的话,还需要更多的控制柜,成本高昂,而且,由于所用控制柜较多,对现场的空间大小有一定要求,若是现场空间不满足要求,存在限制,则会造成气源管路缠绕,安装困难,同时,由于机械定位器无法被改造成带有反馈控制回路的控制系统,无法及时反馈现场的信息,不能对现场情况进行检测、修缮,从而导致执行机构产生一系列问题。而智能定位器精度准确,动作灵敏,运行平稳,操作起来简单上手,安装和维护都比较便捷,且具有通讯、现场显
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