托電公司等離子點(diǎn)火系統(tǒng)常見故障分析及處理方法

【摘要】本文針對(duì)托電公司等離子點(diǎn)火裝置存在的煤粉燃盡率低、點(diǎn)火經(jīng)常性斷弧等故障進(jìn)行分析，并針對(duì)該故障提出了相應(yīng)的解決措施。

【關(guān)鍵詞】等離子點(diǎn)火裝置；斷弧；措施

1、等離子點(diǎn)火系統(tǒng)

等離子點(diǎn)火系統(tǒng)主要有點(diǎn)火系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，點(diǎn)火系統(tǒng)由等離子點(diǎn)火器、等離子燃燒器、電源控制柜、隔離變壓器、控制系統(tǒng)組成，輔助系統(tǒng)由載體風(fēng)、冷卻水系統(tǒng)、圖像火檢成像系統(tǒng)組成，而等離子點(diǎn)火器主要由：陰極、陽(yáng)極穩(wěn)弧線圈、等離子推進(jìn)裝置。等離子燃燒器是借助等離子發(fā)生器的電弧來(lái)點(diǎn)燃煤粉的煤粉燃燒器，與以往的煤粉燃燒器相比，等離子燃燒器在煤粉進(jìn)入燃燒器的初始階段就用等離子弧將煤粉點(diǎn)燃，并將火焰在燃燒器內(nèi)逐級(jí)放大，屬內(nèi)燃型燃燒器，可在爐膛內(nèi)無(wú)火焰狀態(tài)下直接點(diǎn)燃煤粉，從而實(shí)現(xiàn)鍋爐的無(wú)油啟動(dòng)和無(wú)油低負(fù)荷穩(wěn)燃。

2、點(diǎn)火初期的煤粉燃盡率低

等離子點(diǎn)火技術(shù)可以在燃燒器內(nèi)部形成局部高溫， 迅速點(diǎn)燃煤中的揮發(fā)分，但是熱強(qiáng)度不足，無(wú)法提供煤粉后期固定碳燃燒所需的熱量，同時(shí)，由于在點(diǎn)火初期爐膛溫度較低，煤粉中固定碳的燃盡率很低。電廠鍋爐在第一次使用等離子冷態(tài)無(wú)油點(diǎn)火技術(shù)啟動(dòng)后，鍋爐飛灰含碳量很大。

2.1 點(diǎn)火初期煤粉燃盡率低的原因

2.1.1 對(duì)于一定的煤種來(lái)說(shuō)，等離子點(diǎn)火可以迅速點(diǎn)燃煤中的揮發(fā)分并進(jìn)一步點(diǎn)燃部分煤粉， 而煤中固定碳的燃燒速度主要取決于燃燒的溫度。此時(shí)，提高燃燒、強(qiáng)化燃燒過(guò)程的最有效、最直接的方法就是提高燃燒溫度。而在等離子冷態(tài)點(diǎn)火初期，爐內(nèi)溫度較低，煤粉不能完全燃燒。

2.1.2 在等離子點(diǎn)火初期，煤粉濃度低于等離子技術(shù)要求的最低濃度范圍。因此，等離子點(diǎn)火初期著火情況達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。為了防止因?yàn)轱w灰含碳量高而造成鍋爐尾部煙道再燃燒或者空預(yù)器、除灰設(shè)備燃燒的重大事故，須采取必要措施，盡量提高等離子點(diǎn)火初期的煤粉燃盡率。

2.2 提高煤粉燃盡率的措施

2.2.1 適當(dāng)提高煤粉細(xì)度。提高煤粉細(xì)度可以增加單位質(zhì)量煤粉的表面積，有利于穩(wěn)定燃燒和燃盡。

2.2.2 合理降低一次風(fēng)速。合理的一次風(fēng)速對(duì)于煤粉的著火和燃盡尤為重要，尤其是在等離子點(diǎn)火初期。在試運(yùn)行初期，磨煤機(jī)出口一次風(fēng)速調(diào)整不合理會(huì)造成著火不穩(wěn)定，爐膛負(fù)壓擺動(dòng)也較大。

2.2.3 提高磨煤機(jī)出口溫度。磨煤機(jī)出口溫度對(duì)于等離子燃燒器冷態(tài)點(diǎn)火的著火特性影響很大。一次風(fēng)溫度高，可以縮短煤粉預(yù)熱至揮發(fā)分著火所用的時(shí)間，使得煤粉的著火提前，從而加快煤粉的燃燒和燃盡。因此，在點(diǎn)火初期應(yīng)該盡量提高磨煤機(jī)出口的一次風(fēng)溫。

2.2.4 盡快提高爐膛溫度。爐膛溫度對(duì)于提高煤粉燃盡率有顯著效果。因此，在冷態(tài)啟動(dòng)過(guò)程中應(yīng)提前做好各種準(zhǔn)備工作，在滿足鍋爐升溫、升壓曲線的前提下，盡快提高爐膛溫度，可通過(guò)油槍噴油進(jìn)行爐膛預(yù)熱至“開爐”狀態(tài)，然后進(jìn)行等離子點(diǎn)火。

3、等離子點(diǎn)火斷弧

等離子點(diǎn)火技術(shù)出現(xiàn)對(duì)機(jī)組穩(wěn)定燃燒起著至關(guān)重要的作用，但是在各項(xiàng)參數(shù)調(diào)節(jié)不合理或是部分設(shè)備處于亞健康狀態(tài)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)等離子點(diǎn)火斷弧現(xiàn)象。對(duì)機(jī)組穩(wěn)定燃燒造成很大影響。

3.1 等離子點(diǎn)火斷弧的原因

1.陽(yáng)極頭故障，具體有陽(yáng)極污染或陽(yáng)極漏水，導(dǎo)致陽(yáng)極不導(dǎo)電，從而陰極與陽(yáng)極接觸后，無(wú)法形成回路，從而表現(xiàn)為起弧困難，經(jīng)常斷弧。

2. 陰極頭（電子發(fā)射頭）故障，具體為陰極頭被污染或是陰極漏水。陰、陽(yáng)極作為導(dǎo)電元件，如果被污染影響導(dǎo)電從而表現(xiàn)出起弧困難，經(jīng)常斷弧。

3. 風(fēng)壓、水壓影響。風(fēng)壓較高時(shí)會(huì)造成等離子點(diǎn)火系統(tǒng)燃燒不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)斷弧，而水壓則直接影響到等離子陰、陽(yáng)極及線圈的冷卻效果，如果水壓不滿足，會(huì)造成斷弧現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)造成設(shè)備損壞。

4.等離子推進(jìn)電機(jī)不工作，推進(jìn)電機(jī)作為動(dòng)力組件，如果電機(jī)故障會(huì)造成陰極無(wú)法被推進(jìn)，陰陽(yáng)極無(wú)法接觸，無(wú)法進(jìn)行交流合閘，從而造成起弧失敗，或者電機(jī)發(fā)生在退出時(shí)故障，造成陰極頭在起弧后無(wú)法被拉出，從而無(wú)法建立起拉弧電壓。造成等離子斷弧現(xiàn)象。

5.電極檢測(cè)信號(hào)故障，具體有K11電極檢測(cè)繼電器故障，整流接觸器的輔助觸點(diǎn)送控制回路的兩個(gè)閉點(diǎn)故障，或者陰、陽(yáng)極受污染無(wú)法導(dǎo)電，或者是電源柜整流元件V11損壞。造成回路無(wú)法形成通路，從而K11繼電器無(wú)法帶電。當(dāng)PLC無(wú)法接受到該檢測(cè)信號(hào)時(shí)，PLC就無(wú)法進(jìn)行執(zhí)行下一步程序。造成等離子斷弧。

6.通訊故障。整流柜與PLC，PLC與上位機(jī)分別采用RS485和RS232通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。通訊卡件，通訊電纜，適配器，程序設(shè)置，任何部分出現(xiàn)問題會(huì)引發(fā)通訊故障。

7. 電流設(shè)定值設(shè)置不合理，陰陽(yáng)間隙設(shè)置不合理。間隙設(shè)定不合理會(huì)造成拉弧電壓變化較大，從而影響燃燒的穩(wěn)定性，電流也同理。

3.2 等離子點(diǎn)火斷弧的解決措施

1.陰、陽(yáng)極頭故障檢查，陽(yáng)極是主要的導(dǎo)電元件，工作環(huán)境比較惡劣，易污染，在拉弧過(guò)程中，陰極、陽(yáng)極處在短路狀態(tài)，陽(yáng)極喉口處易燒損，陽(yáng)極是不同材料焊接而成，焊縫處，因不同材料的膨脹系數(shù)不同，易開焊漏水。陽(yáng)極的污染和損壞將影響電弧的穩(wěn)定，因此在每次更換陰極頭時(shí)應(yīng)進(jìn)行維護(hù)和檢修。一般的辦法是拿下陰極，用廠家提供的銅絲刷從陽(yáng)極支架中心筒內(nèi)對(duì)陽(yáng)機(jī)進(jìn)行清理，用壓縮空氣吹干凈，如壓縮空氣帶水嚴(yán)重，應(yīng)在鋼刷上纏上布進(jìn)行擦拭，直到見本身顏色，同時(shí)檢查陽(yáng)極喉口處的燒損情況，以及是否漏水，如燒損嚴(yán)重，漏水，則表現(xiàn)為起弧困難，經(jīng)常斷弧，陰極頭燒損處不光滑，陰極頭壽命和陰極壽命大大降低，檢查的方法是：接上陰極的進(jìn)、回水管，打開冷卻水閥至規(guī)定壓力，用手電從陰極支架中心筒內(nèi)觀察喉口的燒損情況和是否有漏水的地方。如果喉口燒損嚴(yán)重，有漏水的地方應(yīng)對(duì)陽(yáng)極進(jìn)行更換，更換的方法是關(guān)閉冷卻水，壓縮空氣閥，把點(diǎn)火器從燃燒器中搖出或拉出，用扳手松開固定陽(yáng)極6個(gè)螺絲，取下陽(yáng)極，新陽(yáng)極上裝之前，應(yīng)把陽(yáng)極支架與陽(yáng)極的接觸處用砂紙打磨干凈，六個(gè)螺絲要對(duì)角上，陽(yáng)極安裝完后一定要檢查接口處是否漏水。確定沒有漏水的地方，把點(diǎn)火器推動(dòng)或搖到原位。

2. 風(fēng)壓、水壓影響。數(shù)次試驗(yàn)證明，風(fēng)壓在等離子點(diǎn)火過(guò)程中的作用， 是提供被電離等離子體的介質(zhì)和等離子體的助推氣體。風(fēng)壓的大小將直接影響電弧的長(zhǎng)短，溫度的高低和能量大小，同時(shí)其對(duì)陽(yáng)極還有極強(qiáng)的識(shí)別能力，即使陽(yáng)極發(fā)生很小的變化，對(duì)應(yīng)的風(fēng)壓也必須隨之變化。因此風(fēng)壓不能過(guò)大，過(guò)大會(huì)造成燃燒不穩(wěn)定，過(guò)小同時(shí)會(huì)造成風(fēng)壓不滿足無(wú)法滿足起弧條件；水壓在等離子點(diǎn)火過(guò)程中起到的是冷卻陽(yáng)極、陰極和線圈的作用，避免高溫電弧將陽(yáng)極、陰極與線圈燒損，因此水壓只要保持在0.25Mpa以上就可以。

3.等離子推進(jìn)電機(jī)不工作，首先檢查電機(jī)是否燒損，可測(cè)量電機(jī)線圈電阻來(lái)判斷，如正常，則檢查電機(jī)進(jìn)退指令回路是否正常，可將控制柜切到本控，然后手動(dòng)操作進(jìn)、退按鈕，觀察進(jìn)、退繼電器帶電是否正常，指令回路接線是否正常。其次檢查PLC工作是否正常，進(jìn)、退DO是否燈亮，指令是否已發(fā)出。

4.電極檢測(cè)信號(hào)故障，該信號(hào)是用來(lái)判斷陰、陽(yáng)極是否接觸，當(dāng)二者接觸后檢測(cè)回路導(dǎo)通，從而K11繼電器帶電正常，K11所帶開點(diǎn)閉合，從而檢測(cè)到陰、 陽(yáng)極接觸信號(hào)，然后進(jìn)行交流合閘。如果信號(hào)故障，請(qǐng)檢查整流接觸器輔助觸點(diǎn)的兩對(duì)閉點(diǎn)是否正常，電源柜整流元件V11是否正常，陰陽(yáng)極是否受污染。

5.通訊故障時(shí)會(huì)造成等離子無(wú)法起弧，等離子燃燒狀態(tài)無(wú)法被監(jiān)視等，可檢查通訊電纜插頭是否松動(dòng)，通訊電纜是否有干擾，一般可通過(guò)重新插拔插頭或控制器斷電來(lái)解決，也可檢查該角通訊模塊處是否設(shè)置為被屏蔽等。

6.冷態(tài)點(diǎn)火時(shí)，可將電流設(shè)定至280A或高些，視燃燒情況而定；點(diǎn)燃后逐漸降低設(shè)定電流，維持在250～265A左右運(yùn)行。新?lián)Q陰極可將電流維持在250～265A左右運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行時(shí)間>=30小時(shí)后，可適當(dāng)增大電流設(shè)定值，一般維持在265～280A左右。間隙調(diào)整如果較大時(shí)，會(huì)造成拉弧電壓較大，造成燃燒不穩(wěn)定，間隙調(diào)整只在拉弧前進(jìn)行設(shè)置才有效，起弧后設(shè)置是無(wú)效的，如果起弧后發(fā)現(xiàn)電壓超過(guò)310V，則可通過(guò)進(jìn)按鈕將陰極槍前進(jìn)一段距離，降低運(yùn)行電壓，增大運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

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