氫氣鍋爐的儀表控制系統(tǒng)及主要故障分析

丁杰　邵卿

【摘要】氫氣鍋爐在氯堿行業(yè)應(yīng)用廣泛，目前的氫氣鍋爐自動(dòng)化控制程度非常高，從點(diǎn)爐到正常運(yùn)行再到停爐，均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。儀表控制系統(tǒng)在這里起到了關(guān)鍵作用，一旦儀表系統(tǒng)中的某一部分出現(xiàn)故障，有可能造成無法成功點(diǎn)爐，也有可能在運(yùn)行過程中發(fā)生停爐事故，將會對整個(gè)鍋爐的正常運(yùn)行造成的很大的影響。儀表控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理常見故障被分析的透徹，才能避免故障的發(fā)生或者在故障發(fā)生后迅速找到原因，使生產(chǎn)損失降到最低。

【關(guān)鍵詞】氫氣鍋爐；儀表系統(tǒng)；故障分析；氯堿；自動(dòng)控制

1、氫氣鍋爐的基本情況

1.1氫氣鍋爐的結(jié)構(gòu)

本單位使用的為10t/h的立式鍋爐，其主要構(gòu)成部分有鍋爐本體、燃燒器、助燃風(fēng)機(jī)、給排水系統(tǒng)。

1.2氫氣鍋爐的基本工藝流程

1.2.1蒸汽鍋爐汽水系統(tǒng)

節(jié)能器

↑↓

純水：純水→純水箱→除氧器→給水泵→鍋爐

汽：爐內(nèi)蒸汽→鍋爐汽水分離器→蒸汽管網(wǎng)

1.2.2蒸汽鍋爐燃燒系統(tǒng)

正常燃燒：壓縮氫氣→氫氣過濾器→減壓閥→阻火器 燃燒器

點(diǎn)火：液化石油汽→燃燒器點(diǎn)火槍→鍋爐爐膛

2、儀表控制系統(tǒng)

氫氣鍋爐正常生產(chǎn)中最重要的控制為燃燒系統(tǒng)控制，鍋爐壓力控制，鍋爐水位控制。這三個(gè)部分是經(jīng)常出現(xiàn)故障的部分，也是造成鍋爐無法點(diǎn)爐或者事故停爐的直接原因。

2.1燃燒系統(tǒng)

2.1.1燃燒系統(tǒng)的構(gòu)成

燃燒系統(tǒng)主要由氫氣輸送管路、助燃空氣系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及火焰噴嘴部分構(gòu)成。其中氫氣管路構(gòu)成依次為氫氣通過過濾器到達(dá)減壓閥，降到符合鍋爐燃燒的壓力，再依次通過兩個(gè)切斷閥，前一個(gè)稱為安全閥，后一個(gè)稱為主氣閥，最后通過阻火器以及氣量調(diào)節(jié)蝶閥進(jìn)入爐膛。其中安全閥前設(shè)置有燃?xì)獾烷_關(guān)，在燃?xì)廨斔蛪毫^低時(shí)，保護(hù)連鎖停爐；主氣閥后設(shè)置有燃?xì)飧唛_關(guān)，在管道壓力高時(shí)連鎖停爐，防止回火引起管路壓力升高，避免事故。在安全閥與主氣閥中間設(shè)置有壓力開關(guān)以及放空氣動(dòng)閥，壓力開關(guān)用于檢漏，放空閥在停爐時(shí)常開，萬一安全閥有泄漏，氫氣就可以從放空管中排放。在啟動(dòng)燃燒器后，放空閥處于關(guān)閉狀態(tài)。

2.1.2燃燒系統(tǒng)控制原理

當(dāng)鍋爐啟動(dòng)時(shí)，助燃系統(tǒng)風(fēng)門開至滿負(fù)荷，開始檢測風(fēng)壓，正常后檢測風(fēng)門位置，確認(rèn)正常開始對爐膛進(jìn)行預(yù)吹掃，結(jié)束后關(guān)至點(diǎn)火位置。與此同時(shí)，氫氣系統(tǒng)開始檢漏，首先放空閥關(guān)閉，開始檢測安全閥，正常后開啟安全閥，氫氣進(jìn)入，關(guān)閉安全閥，開始對主氣閥進(jìn)行檢漏，檢漏通過后開始檢測風(fēng)門位置。一切正常開點(diǎn)火變壓器點(diǎn)火閥點(diǎn)火，開安全閥主氣閥，氫氣進(jìn)入，檢測到火焰則點(diǎn)火成功關(guān)閉點(diǎn)火變壓器點(diǎn)火閥，正常燃燒。

2.1.3燃燒系統(tǒng)的儀表系統(tǒng)故障分析

在實(shí)際生產(chǎn)中，這部分系統(tǒng)最常見的故障是在點(diǎn)火時(shí)出現(xiàn)檢漏失敗報(bào)警，而往往氣動(dòng)閥本身并無泄漏，主要由于氣動(dòng)閥不動(dòng)作，壓力開關(guān)損壞或者PLC控制模塊損壞造成的。若發(fā)生檢漏失敗故障，則首先根據(jù)燃燒器在點(diǎn)火時(shí)檢漏程序中的控制原理，判斷各氣動(dòng)閥動(dòng)作是否正常，若有閥門不動(dòng)作，則初步判斷為由閥門故障造成的，第一時(shí)間排除閥門故障。若各氣動(dòng)閥動(dòng)作正常，則檢查檢漏壓力開關(guān)，是否損壞或者設(shè)置是否正常，若損壞則立即更換，排除故障。若壓力開關(guān)正常，則檢查控制柜內(nèi)接線以及控制模塊，檢查控制模塊是否損壞或者用備用模塊更換，測試原模塊是否損壞，若備用模塊可以正常點(diǎn)火則說明原模塊已經(jīng)損壞。

2.2鍋爐壓力控制系統(tǒng)

2.2.1壓力控制系統(tǒng)的構(gòu)成

鍋爐壓力控制系統(tǒng)主要由電接點(diǎn)壓力表、壓力傳感器以及控制模塊構(gòu)成。其具備壓力高報(bào)警以及超高報(bào)警停爐的功能。

2.2.2壓力控制系統(tǒng)的原理

鍋爐現(xiàn)場設(shè)置有電接點(diǎn)壓力表，壓力傳感器兩路信號控制，電接點(diǎn)壓力表通過220V電源將信號傳送至控制模塊。壓力傳感器通過24V控制電源將信號傳送至控制模塊，由控制模塊將信號傳送至顯示面板實(shí)時(shí)顯示。兩路信號都可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的高報(bào)值以及超高報(bào)值，當(dāng)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會作出相應(yīng)動(dòng)作。

2.2.3壓力控制系統(tǒng)故障分析

壓力系統(tǒng)常見故障為壓力值大范圍波動(dòng)，或者冬季壓力值陡然上升造成停爐事故。若出現(xiàn)顯示壓力值大范圍波動(dòng)，則應(yīng)首先檢查現(xiàn)場壓變是否損壞，若損壞則更換新的，若無損壞則檢查接線是否松動(dòng)，控制模塊輸出是否正常。冬季若出現(xiàn)壓力陡然上升造成壓力連鎖停爐故障的，應(yīng)首先去現(xiàn)場查看是否由于天氣寒冷造成管路上凍，致使壓力表超上限連鎖停爐。在較為寒冷的北方，鍋爐壓力表應(yīng)加蒸汽伴熱，或者將壓力表安裝在保溫箱內(nèi)，單靠保溫棉是不足以達(dá)到保溫效果的。

2.3鍋爐液位控制系統(tǒng)

2.3.1液位控制系統(tǒng)的構(gòu)成

液位控制系統(tǒng)由兩個(gè)雙色玻璃液位計(jì)以及兩個(gè)壓差式液位傳感器構(gòu)成。具備液位高低報(bào)警以及超低連鎖報(bào)警停爐功能。

2.3.2液位控制系統(tǒng)原理

兩個(gè)雙色玻璃液位計(jì)用于現(xiàn)場查看確認(rèn)以防液位傳感器出現(xiàn)故障；兩個(gè)液位傳感器將信號傳送至控制模塊，由控制模塊傳送至顯示屏，分成左右液位控制顯示，以其中一個(gè)作為控制使用，兩個(gè)液位控制互為冗余，當(dāng)一個(gè)出現(xiàn)故障則切換至另外一個(gè)來控制液位系統(tǒng)。控制系統(tǒng)設(shè)置有液位高低報(bào)值，超低連鎖停爐值，液位最佳值，液位啟停泵值，鍋爐給水系統(tǒng)根據(jù)液位確定補(bǔ)水量。

2.3.3液位控制系統(tǒng)儀表常見故障

液位控制系統(tǒng)儀表方面常見的故障為控制柜屏上顯示液位波動(dòng)較大，液位顯示值無變化，或者液位值不顯示。若出現(xiàn)液位波動(dòng)較大的情況時(shí)則可能是液位傳感器高低壓側(cè)引壓管道進(jìn)氣堵塞造成的，此時(shí)應(yīng)進(jìn)行排污排氣。若出現(xiàn)液位顯示值無變化，則應(yīng)首先判斷為液位傳感器故障，對其電路板，高低壓側(cè)膜片以及毛細(xì)管進(jìn)行檢查，若損壞則更換新的傳感器。若出現(xiàn)液位不顯示，而玻璃雙色液位計(jì)是有液位顯示，則首先檢查接線是否松動(dòng)，若無松動(dòng)則對控制柜內(nèi)壓力控制模塊進(jìn)行重點(diǎn)檢查，控制模塊損壞則信號無法傳送到顯示屏。

參考文獻(xiàn)

[1]孔賢德.氫氣鍋爐在氯堿生產(chǎn)的運(yùn)用[J].氯堿工業(yè)，2008，44（4）：1-2.

[2]王玉峰.氫氣鍋爐運(yùn)行總結(jié)[J].氯堿工業(yè)，2014，50（4）：1-3.

[3]鄧洪龍.氫氣鍋爐點(diǎn)火控制分析[R].長衫：全國氯堿工業(yè)信息中心，2010：2-3.

作者簡介

丁杰（1988.7—），男，漢族，安徽滁州人，助理工程師，畢業(yè)于安徽理工大學(xué)，本科學(xué)歷，現(xiàn)任河南能源化工焦煤集團(tuán)開元化工有限責(zé)任公司動(dòng)力分廠技術(shù)員，長期從事化工公用工程系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行技術(shù)研究.