鍋爐二次風(fēng)門系統(tǒng)改造探討

李偉明

摘 ? 要：文章論述了210 MW機(jī)組鍋爐二次風(fēng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理，二次風(fēng)包括輔助風(fēng)、燃料風(fēng)和周界風(fēng)，針對運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題，進(jìn)行系統(tǒng)改造，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械式定位器智能型改造，相應(yīng)氣控柜及其系統(tǒng)的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：二次風(fēng);氣動控制系統(tǒng);機(jī)械定位器;智能定位器

1 ? ?二次風(fēng)門氣動控制系統(tǒng)介紹

二次風(fēng)門氣動控制系統(tǒng)是控制火電機(jī)組鍋爐二次風(fēng)門擋板開度的氣動控制設(shè)備，以其動作速度快、使用安全、維護(hù)簡單、壽命長等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。它以標(biāo)準(zhǔn)儀用壓縮空氣為動力源，接收分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System，DCS）提供的4～20 mA電流信號，根據(jù)鍋爐負(fù)荷情況通過控制二次風(fēng)擋板，來調(diào)整二次風(fēng)量、改善鍋爐燃燒特性，使其適應(yīng)負(fù)荷的變化。

2 ? ?二次風(fēng)系統(tǒng)控制原理

以廣州恒運(yùn)企業(yè)集團(tuán)檢修廠 2×210 MW機(jī)組鍋爐為例，運(yùn)行時，各磨煤機(jī)所帶的負(fù)荷可能不同，需要不同的配風(fēng)，因此，每層輔助風(fēng)擋板都設(shè)有操作員站，運(yùn)行人員可以在站上手動改變偏置的大小。

當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時，輔助風(fēng)擋板主控操作站強(qiáng)制切到手動方式：（1）控制偏差大。（2）風(fēng)箱與爐膛差壓信號損壞。（3）MFT。（4）爐膛吹掃。（5）所有輔助風(fēng)檔板均為手動狀態(tài)。（6）當(dāng)鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（Furnace Safety Supervision System，F(xiàn)SSS）來A、B、C、D、E層全關(guān)輔助風(fēng)擋板信號，相應(yīng)層輔助風(fēng)擋板全關(guān)。（7）當(dāng)FSSS來爐膛吹掃信號時，相應(yīng)層輔助風(fēng)擋板保持60%開度。（8）當(dāng)FSSS來超弛全開輔助風(fēng)擋板信號或者風(fēng)箱與爐膛差壓高時，通過切換指令，超弛全開輔助風(fēng)擋板。

在自動方式時，二次風(fēng)擋板開度是根據(jù)4個角風(fēng)與爐膛差壓和設(shè)定值的偏差經(jīng)過數(shù)字電視調(diào)節(jié)給出所有二次風(fēng)檔板相應(yīng)指令。在手動方式時，直接控制本層4角燃料風(fēng)擋板開度，如圖1所示。

3 ? ?廣州恒運(yùn)企業(yè)集團(tuán)檢修廠2×210 MW機(jī)組鍋爐二次風(fēng)門系統(tǒng)改造的實(shí)際方案

3.1 ?原控制方案簡介

廣州恒運(yùn)企業(yè)集團(tuán)檢修廠 2×210 MW機(jī)組鍋爐中，風(fēng)門擋板開關(guān)采用“層操”，即在同一標(biāo)高上的執(zhí)行器同步動作。設(shè)計原理為：DCS系統(tǒng)發(fā)出的4～20 mA指令信號通過就地控制柜內(nèi)的電氣轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換相應(yīng)的0.02～0.1 MPa的氣壓信號，再經(jīng)氣動放大器進(jìn)行流量放大后通過機(jī)械定位器去控制同層4臺二次風(fēng)執(zhí)行器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移由位置變送器轉(zhuǎn)換為4～20 mA反饋信號至DCS。在運(yùn)行使用中發(fā)現(xiàn)，部分氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)關(guān)不到位，導(dǎo)致四角二次風(fēng)門配風(fēng)不均，向爐膛內(nèi)漏風(fēng)，影響爐內(nèi)空氣動力場。究其原因一般有以下幾種。

（1）由于氣源配管用量較大，焊點(diǎn)較多，容易產(chǎn)生泄露，進(jìn)而影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作精度和反饋信號。（2）如果控制同一層的電氣轉(zhuǎn)換器故障，將造成同層的4個二次風(fēng)門失控，反饋信號漂移。（3）由于氣源中含雜質(zhì)，機(jī)械式定位器容易出現(xiàn)卡塞現(xiàn)象，導(dǎo)致氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不動作。（4）執(zhí)行器為機(jī)械式氣動定位器，調(diào)試復(fù)雜。

3.2 ?新二次風(fēng)門系統(tǒng)控制方案的實(shí)施

針對現(xiàn)場使用中存在的問題，我們將對原控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造。由于原“一控四”氣路控制方式無形中增加了故障點(diǎn)，將其更改為一控一的控制方式，各執(zhí)行器之間不會互相干擾，拆除原氣缸、原有機(jī)械式定位器、原氣源管路及管路接頭等附件，更換ABB TZIDC-V18345智能定位器

智能型定位器可以實(shí)現(xiàn)就地一體化安裝，集電氣轉(zhuǎn)換器與定位器功能于一體，控制精度好、動作平穩(wěn)、操作簡單、安裝維護(hù)簡易，具有智能通信和現(xiàn)場顯示功能，便于維修人員對定位器工作情況進(jìn)行檢查維修。而且可以進(jìn)行自動調(diào)校，組態(tài)簡單、靈活，可以非常方便地設(shè)定閥門正反作用、流量特性、行程限定或分程操作等功能。

風(fēng)門執(zhí)行器就地安裝的步驟及技術(shù)措施：（1）切斷二次風(fēng)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作氣源，拆除原配套的機(jī)械定位器和位置發(fā)送器，拆除原執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動管路，拆除原二次風(fēng)門就地12個控制柜，并添加護(hù)欄。

（2）現(xiàn)場調(diào)整風(fēng)門擋板，保證原有風(fēng)門達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械結(jié)構(gòu)無卡澀，氣動執(zhí)行器全行程可以對應(yīng)風(fēng)門的相應(yīng)開度。

（3）安裝新二次風(fēng)門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括氣缸、智能定位器，反饋連接組件及必要的氣源管路及接頭等，整套設(shè)備已在出廠前連接完畢，在現(xiàn)場直接連接安裝即可。配置進(jìn)口過濾減壓閥，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供無塵、無油、無水、無雜質(zhì)的清潔氣源，提高氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。本次改造完成后，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)將具有斷電、斷信號保位功能，反饋連接組件采用不銹鋼材質(zhì)，提高耐腐蝕能力。

（4）管路布置：從現(xiàn)場每角主氣源母管上分別取出12路工作氣源（可利用原有氣源接口），通過DN10針型閥連接?14氣源管路到濾減壓閥，再通過金屬軟管（考慮鍋爐熱膨脹，因此需軟連接）連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的智能定位器。氣源管路及接頭均按照技術(shù)要求采用不銹鋼材質(zhì)。

（5）線纜鋪設(shè)：需要重新鋪設(shè)控制信號（DC 4～20 mA）線纜48根，從DCS至每一臺執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)單控模式。信號使用屏蔽電纜并接地良好。由于反饋線纜已經(jīng)老化，因此重新鋪設(shè)反饋信號（DC 4～20 mA）線纜48根，總計大概10 000 m。

4 ? ?新方案在DCS上的實(shí)施

（1）需要主要設(shè)備、材料。（2）在#7機(jī)組5DPU新增5塊AO卡分別布置在7柜B面4板、7柜B面5板、7柜B面6板、7柜B面7板、7柜B面8板，5塊AO卡件可提供40個AO接點(diǎn)，并利用原層操的12個AO接點(diǎn)，共52個AO接點(diǎn)（只用48個，4個備用）。（3）#7爐二次風(fēng)門原有的控制方式及策略保持不變。將A層煤周界風(fēng)門控制指令（05HCAC）、B層煤周界風(fēng)門控制指令（05HCBC）、C層煤周界風(fēng)門控制指令（05HCCC）、D層煤周界風(fēng)門控制指令（05HCDC）、E層煤周界風(fēng)門控制指令（05HCEC）、AB層二次風(fēng)門控制指令（05HCABC）、CD層二次風(fēng)門控制指令（05HCCDC）、AA層二次風(fēng)門控制指令（05HCAAC）、BC層二次風(fēng)門控制指令（05HCBCC）、DE層二次風(fēng)門控制指令（05HCDEC）、EE層二次。

風(fēng)門控制指令（05HCEEC）、OFA層二次風(fēng)門控制指令（05HCOFC）分別一分為四，實(shí)現(xiàn)每個控制指令與每臺執(zhí)行機(jī)構(gòu)一一對應(yīng)。即每臺執(zhí)行機(jī)構(gòu)的智能定位器單獨(dú)接受層操的指令并將反饋信號利用原有的反饋信號電纜送回DCS。以AA層輔助風(fēng)門為例，如圖2所示。

5 ? ?系統(tǒng)調(diào)試

在集控室操作氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出指令（0～100），在就地觀察執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作情況，定位器輸出穩(wěn)定，不漏氣，死區(qū)合適，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)方向正確，動作靈活，不卡澀，聯(lián)系機(jī)務(wù)人員和運(yùn)行人員，核驗(yàn)擋板實(shí)際開度（0～90°）是否與DCS輸出指令一致，合格后投入運(yùn)行狀態(tài)。

6 ? ?結(jié)語

本次二次風(fēng)門控制系統(tǒng)改造后，提高了設(shè)備的可靠性、調(diào)節(jié)的精度，大幅減少該系統(tǒng)的缺陷率?，F(xiàn)場拆除12個控制柜（柜中有電/氣轉(zhuǎn)換器、空氣斷路器、電磁閥、增速繼動放大器、手動截止閥、過濾減壓閥、控制氣接頭、氣鎖氣接頭、電子開關(guān)、氣源管路等多個設(shè)備），拆除原機(jī)械式定位器、反饋電位器及復(fù)雜的氣動管路。從現(xiàn)場每角主氣源母管上分別取出48路工作氣源，通過DN10針型閥連接?14不銹鋼氣源管路到濾減壓閥，再通過金屬軟管（考慮鍋爐熱膨脹，因此需軟連接）連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的智能定位器上，極大地精簡了現(xiàn)場的控制設(shè)備，并且使用智能定位器，提高檔板門的控制精度，檔板的實(shí)際位置與DCS開度顯示偏差很小，有效防止了鍋爐爐膛結(jié)渣、煙氣偏斜、受熱面超溫、腐蝕、爆管等問題發(fā)生。

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