TRT發(fā)電機(jī)組伺服作動(dòng)器的改造

呂強(qiáng)

一、概述

TRT是利用高爐出口煤氣中所蘊(yùn)含的壓力能和熱能，使透平膨脹機(jī)作功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的一種能量回收裝置，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是目前現(xiàn)代國(guó)際、國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)公認(rèn)的節(jié)能環(huán)保設(shè)施。隨著萊鋼TRT發(fā)電設(shè)備的逐步推廣，TRT發(fā)電因其成本低、無污染、綠色環(huán)保的性能，已成為萊鋼循環(huán)經(jīng)濟(jì)的亮點(diǎn)，為萊鋼提供源源不斷的電力供應(yīng)。熱電廠老區(qū)從2005年投產(chǎn)第一臺(tái)TRT機(jī)組以來，為萊鋼的節(jié)能工作和發(fā)電量的增加做出了巨大貢獻(xiàn)。但是就目前TRT運(yùn)行狀況來看，其伺服作動(dòng)器傳感器故障率高是制約萊鋼發(fā)電量提升的一個(gè)關(guān)鍵因素。

二、工作原理

在TRT系統(tǒng)中，伺服作動(dòng)器是調(diào)控高爐頂壓的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由活塞桿、油缸和位置位置傳感器等組成。伺服作動(dòng)器分上、下兩個(gè)作動(dòng)器，機(jī)組在運(yùn)行過程中此兩個(gè)伺服作動(dòng)器根據(jù)自控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號(hào)圍繞導(dǎo)向圈在兩條平行線上同步、反方向的做往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圓周內(nèi)TRT靜葉開度的一致。同時(shí)，伺服作動(dòng)器發(fā)出的信號(hào)與上作動(dòng)器的位置傳感器發(fā)出的實(shí)際位置信號(hào)相比較，誤差信號(hào)被放大后，送入電液伺服閥，伺服閥按一定的比例將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成液壓油流量推動(dòng)上、下伺服作動(dòng)器動(dòng)作，位置傳感器發(fā)出的反饋信號(hào)不斷改變，直至與指令信號(hào)相等時(shí)，伺服作動(dòng)器停止動(dòng)作，即停在指令位置上，使透平靜葉穩(wěn)定在此開度上。伺服作動(dòng)器的直線運(yùn)動(dòng)通過曲柄機(jī)構(gòu)帶動(dòng)靜葉承缸滑動(dòng)來改變靜葉的角度。在TRT運(yùn)行中，系統(tǒng)的指令信號(hào)不斷變化，透平機(jī)靜葉的角度也隨之變化，達(dá)到控制煤氣流量，穩(wěn)定高爐頂壓的目的。其系統(tǒng)原理圖如圖1。

圖1 電液伺服控制系統(tǒng)原理圖

三、問題分析

在機(jī)組運(yùn)行過程中主要有以下故障：

1、通常TRT入口高爐煤氣溫度為160度左右，作動(dòng)器于透平機(jī)直接相連具有良好的熱傳遞效果，而傳感器正常工作溫度范圍為-10℃到70℃。不正常工況下運(yùn)行，導(dǎo)致傳感器零點(diǎn)漂移及反饋信號(hào)不準(zhǔn)確。

2、作動(dòng)器為滿足調(diào)控高爐頂壓要求，長(zhǎng)期作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，油缸密封部位在長(zhǎng)期高溫、摩擦作用下極易出現(xiàn)老化現(xiàn)象，導(dǎo)致動(dòng)力油滲入傳感器工作區(qū)，造成積灰和腐蝕。

3、傳感器安裝于作動(dòng)器內(nèi)部，可調(diào)試性能差。針對(duì)作動(dòng)器活塞位置，傳感器將活塞的位移轉(zhuǎn)換為4-20mA信號(hào)反饋給伺服控制器，如出現(xiàn)過載或位置偏差，將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換元件內(nèi)部線圈燒毀。

4、傳感器安裝于作動(dòng)器內(nèi)部，更換困難。目前要更換傳感器，必須在機(jī)組停機(jī)狀況下進(jìn)行，同時(shí)需要進(jìn)行大型閥門的操作及氮?dú)獯祾叩纫幌盗虚L(zhǎng)時(shí)間和高工作強(qiáng)度的工作，對(duì)生產(chǎn)造成重大影響。

四、實(shí)施過程

通對(duì)原有的伺服作動(dòng)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析（如圖2），伺服作動(dòng)器由殼體1、油口2、密封3、活塞桿5和位置傳感器組成，所述位置傳感器由敏感元件4、轉(zhuǎn)換元件6組成。轉(zhuǎn)換元件6將敏感元件4的位置變化轉(zhuǎn)換為4-20mA電流信號(hào)輸送給伺服控制器，與指令信號(hào)進(jìn)行比較，誤差信號(hào)被放大后，送入電液伺服閥，伺服閥按一定的比例將電信號(hào)轉(zhuǎn)變成液壓油流量推動(dòng)伺服作動(dòng)器活塞動(dòng)作，進(jìn)行下一次調(diào)節(jié)。

為解決出現(xiàn)問題且盡可能的優(yōu)化改造步驟，經(jīng)過多次研究、實(shí)驗(yàn)，最終決定將位置傳感器外置（如圖3）。此次改造是將原有的位置傳感器從筒體中抽出，利用支架9固定于伺服作動(dòng)器殼體1上方，調(diào)節(jié)螺栓8可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際位置進(jìn)行自由調(diào)節(jié)。敏感元件4通過連接裝置7與伺服作動(dòng)器活塞5相連，活塞5與敏感元件4同步動(dòng)作，工作原理不變。

與原有的傳感器相比，其安裝于筒體外部，可方便調(diào)節(jié)傳感器位置，直觀觀察敏感元件位置變化，且處于大氣環(huán)境便于散熱。

圖2??原有伺服作動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖

圖3?改造后伺服作動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖

五、實(shí)施效果

通過改造，解決了因工作環(huán)境不符導(dǎo)致的零點(diǎn)漂移和反饋信號(hào)誤差現(xiàn)象;將位置傳感器置于筒體外，消除了因傳感器行程及位置不當(dāng)引起的過載和線圈燒毀現(xiàn)象，同時(shí)使位置傳感器的工作狀態(tài)更為直觀，便于更換與調(diào)試，大大節(jié)省了檢修時(shí)間和強(qiáng)度;置于大氣中使散熱效果更良好;與油缸隔離可以避免漏油現(xiàn)象對(duì)傳感器造成的腐蝕。實(shí)施后，位置傳感器故障率大大降低，安全性得到了提高，設(shè)備運(yùn)行更加穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效果非常顯著，達(dá)到了預(yù)期效果。

（作者單位：萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司）