顯德汪礦矸石電廠KBT-904型操作器改造

秦占強

摘 要:顯德汪礦矸石電廠所采用的上海新寶儀器儀表廠KBT-904型手動操作器由于設計原因存在用按鈕直接帶負荷控制執行機構,給企業的安全生產和經濟運行帶來隱患。通過分析論證通過在儀表內部增設固態繼電器的辦法,用儀表本身具備的DC12V電源控制固態繼電器,由繼電器間接控制執行機構,保證了企業的安全生產,取得了良好的社會和經濟效益。

關鍵詞:手動 操作器 固態繼電器

中圖分類號:TU47 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0091-01

顯德汪礦矸石電廠現有裝機容量2×6 MW發電機組,35T/h、65T/h鍋爐各一臺。自1997年開始籌建,2000年底投入運行,其熱工儀器儀表由邯鄲成套設備廠成套供應。所使用的各操作類儀器由上海新寶儀器儀表廠提供,執行機構采用天津市世紀奧博有限公司生產的系列DKJ(角行程)或DKZ(直行程)型執行器。

1 基本工作原理

顯德汪礦矸石電廠所使用手動操作器與電動執行機構配套使用,電動執行器在控制系統中被稱為終端控制單元,操作器作為控制單元輸出控制信號,控制執行機構輸出位移,可完成對各種閥門、風門的遠程手動或自動控制。而執行機構將自身運行位置通過位置發送器轉變為0～10 mA或4～20 mA的電子信號反饋給操作器,經顯示儀表轉換為數字或電流信號顯示執行機構的當前位置,以便運行人員隨時掌握被控制機構的運行狀態。

2 設備故障現象

調試過程中發現,該廠所使用的所有手動操作器,運行一段時間之后就會出現各種操作失靈現象。一是出現回路不能接通的現象,剛開始經反復多次按壓后,可以恢復,但頻率呈逐步上升趨勢,并且越來越頻繁,直至設備基本完全失靈;二是操作器在選擇開啟或關閉的操作動作后,一旦停止操作,執行機構必須立即停止以上操作,但該廠操作器出現操作不能自動切斷,被控制對象全程開啟或關閉,失去控制,且操作回路一直接通,處理不及時有時甚至可能燒壞電動執行器的伺服電機這一現象;三是出現操作完全失靈的現象,或者開按鈕,或者是閉按鈕其中之一完全失效,有的還會出現按鈕內部變形。

3 問題造成的危害

以上現象的出現給正常的安全生產帶來巨大的安全隱患。首先是在鍋爐啟動或停止期間,操作量較大,對操作器的靈活性要求非常高,一旦操作失靈,在壓力不斷升高情況下,如果壓力容器不能正常卸壓,且安全閥失效的情況下,后果不堪設想。而如果壓力下降不受控制的話,就會造成蒸汽品質下降,蒸汽中攜帶水分,給汽輪機組造成水沖擊的嚴重后果;其次是鍋爐啟動期間如果風量控制失靈,輕則造成熄火停爐,重則造成鍋爐結焦,甚至造成干鍋燒毀水冷壁、省煤器、過熱器等附屬設備;第三是給鍋爐正常運行帶來不便,影響蒸汽質量,造成溫度、壓力控制不穩,給汽輪發電機帶來一定程度的干擾;第四是影響了鍋爐汽、水、風之間的合理配合,使燃煤燃燒不夠充分,產生大量可燃飛灰,增加了發電成本,影響了電廠的經濟效益。

4 分析問題原因

為不對正常的調試工作和設備的正常運行造成影響,對操作儀進行了現場拆解,研究設備的組成結構,分析問題的原因和癥結。該廠熱工儀表檢修人員發現該儀器所采用的控制按鈕為雙觸點,直接與單金屬片連接的方式,其操作信號的輸出則由該按鈕直接帶負荷接通以220 V交流電源直接控制執行器,直接控制電機的正反轉,由于回路電壓較高,電流較大,造成較大電流瞬時通過,產生電火花。正是基于這一原因,由于直接帶負載接通220 V電源造成在接通的瞬間的電打火現象,產生瞬時高溫由于化學反應而生成Fe3O4,由于長期運行 Fe3O4大量堆積,在接觸片表面形成一層氧化膜,由于Fe3O4本身不導電,所以電源不能接通,當操作時就會形成斷路,控制回路不通,操作失靈。第二由于操作過程中電流較大,所以還有時出現類似電焊的效果,造成按鈕的兩個觸點粘連,控制回路電源不能切斷,控制信號輸出不能中止,執行機構全部開啟或者全部關閉,從而造成事故;第三在連續開啟或關閉頻繁出現大量操作的情況下,產生大量的熱量散熱不暢,熱量積累造成按鈕的塑料外殼變形而使按鈕失靈,操作不能正常進行等問題。

5 研究解決方案

針對以上原因,為維持正常調試工作,首先采取最簡單的物理處理方法,對接觸片和觸頭采取手工磨除氧化層,再與廠家聯系緊急購置備用按鈕,先維持運行。然后,針對操作器的缺陷進行技術改造。根據弱電控制強電的原則,在操作器內部增加一組固態繼電器,經過研究分析操作器內部各元器件的負載能力,經過嚴格測算,認為該操作器所配備的12 V直流電源,完全可以承載固態繼電器線圈所需要的載荷。將固態繼電器的輸出端直接與執行部件電源連接,用來控制執行機構的正常運行;從操作器內部選取一個直流12 V電源,與按鈕的一個接點相連接,另一個接點與固態繼電器的線圈正極相連接;線圈的負極則直接與操作器負極連接。這樣就由按鈕直接控制220 V帶載荷設備,轉變為由12 V直流電源直接控制固態繼電器線圈,通過固態繼電器直接控制220 V帶載荷的執行裝置,由于按鈕只是負責接通12 V直流電源且僅僅是控制一個功率非常小報繼電器線圈,因負載非常小,消除了電打火現象,也不會產生高溫或者氧化層,使得以上問題得到了徹底的解決。

6 產生效益效果

通過對全廠24塊儀表的改造,消除了安全隱患,節省了設備改型資金,創造了可觀的社會和經濟效益。經濟效益方面:一是節約了大量資金。如果采取設備改型的辦法,按照一塊同型號操作器4000元計算,可節約資金9.6萬元;二是保證了調試和生產工作進度。由于該型儀表的問題,一定程度上干擾了生產調試的工作進展,由于采取的措施及時到位,未給調試工作帶來大的影響,維護了正常的生產調試秩序;三是維護了企業的安全生產。由于工作得力,保證了設備安全和職工的人身安全。