二次風執行機構控制系統改造及應用

摘 要：論述300MW機組鍋爐二次風執行機構控制系統的構成原理以及在運行過程中出現的問題分析和判斷，并進行了設備的改造和相應氣控柜及邏輯的改進。通過文章的分析，希望對相關工作提代供幫助。

關鍵詞：二次風；定位器；控制；改進

1 概述

二次風使煤粉、空氣充分混合，同時供給煤粉及燃油所需的助燃空氣。二次風氣動控制裝置根據鍋爐負荷變化和燃料的變化來控制二次風擋板。為了有效地保證鍋爐燃燒和維持爐膛負壓一定，一般二次風擋板開度大小通過燃燒器管理系統控制。擋板開關位置的指令信號通過煤層和油層啟停過程中的協調控制系統來實現。

根據二次風起著不同的作用，二次風分為輔助空氣、燃料和助燃風，通過不同的方式分別進行控制， AA、A、AB、B、BC、C、CD為7層下部二次風，CD2、D、DE、E、EE1、EE2為6層上部二次風。

2 智能定位器控制原理

現場控制柜接受由DCS系統給出的4-20mA指令信號，壓力信號是通過控制柜中的智能定位器到相應氣缸上、下缸進氣壓力的調節分布，連續線性調節氣缸，使氣缸在整個范圍內任意0-100%精確調整。同時，該執行機構的位置變送器的位置將被轉換為4-20mA標準信號回傳至智能定位器，再通過一個4-20mA反饋信號功能模塊的智能定位器的反饋，然后發送到DCS。每4套執行器的控制部分被集成了一個控制柜，其中每一層作為一個實際應用的控制柜，四角同動。

3 原二次風執行器控制存在問題

在熱工人員長時間設備維護過程中發現機械式定位器控制精度低，執行機構卡澀、開關不靈活、出現不等的響應時間等問題，而且調試過程繁瑣，反饋信號漂移不穩定，經常出現超調或不調而引起的DCS顯示壞點。同時執行器所處的安裝的位置不易維護，給鍋爐燃燒運行所需的調節空氣的調節造成了很大的影響，帶來了安全隱患，影響鍋爐燃燒效率。

二次風門氣動執行器的控制模式是不合理的，一個電氣轉換器控制一層四個二次風門，不能滿足安全生產的需要，一旦其中一個二次風門故障，會導致同一層的三個二次風門失控，極大地影響了鍋爐的穩定燃燒。

3.1 原設計執行機構控制布置原理

原執行機構因設計安裝方式不足，13層二次風執行機構，每層公用一個定位器控制同層的4角執行器，造成的后果是一旦同層的任一執行器卡澀、漏氣、故障，均能影響同層其他執行機構的動作，甚至執行機構無法控制；儀用空氣含水重，造成空氣過濾減壓閥內堵塞排水口，造成水直接進入電氣轉換器、定位器和氣缸，嚴重影響產品質量；控制柜的控制氣源到就地的定位器之間的不銹鋼管使用的都是卡套式接頭，在冬夏溫差較大時非常容易出現漏氣現象，嚴重影響執行機構的控制精度；同時也給熱控帶來很大的維護量，也造成爐膛中燃料燃燒不充分、煙氣大、排煙溫度高；機械式執行器線性差，二次風和周邊空氣調節不匹配，火焰偏離檢測區，火焰回流效果差，使火焰探測信號偏弱且不穩定，特別是在煤層的底部更為明顯，不但火檢不穩定，而且有煤粉下掉至撈渣池的現象的出現，嚴重影響燃燒，使燃燒空氣分布不夠，造成燃燒惡化，引起鍋爐滅火。

3.2 二次風執行機構控制改造實施方案

3.2.1 對3號爐二次風執行器進行改造（由原來的瑞安儀表三廠氣動執行機構改為“ABB定位器、意大利STI/SC Φ63/125氣缸” ）。

3.2.2 將原設計為一控四的氣路控制方式改為一控一的控制方式。將原機械定位器改為ABB智能定位器，原三路工作氣源只需一路通過銅管連接至氣缸即可。

3.2.3 氣動執行機構智能定位器直接接受DCS給出的指令信號4～20mA，根據所接受的信號來控制氣缸活塞的位移，從而完成對風門的控制。同時集成于智能定位器內部位置變送器，可以把輸出軸0～125mm的機械行程轉換成線性的4～20mA電信號輸出給DCS控制系統作為反饋。

3.2.4 改造13層二次風執行機構調節靈活、可靠、準確，能夠滿足就地手動控制和遠端程序控制的要求；二次風執行機構具備層操功能和單操功能畫面，CRT上具有層操和單操切換畫面。

4 執行機構改進安裝

4.1 需要主要設備、材料

ABB TZID-C1010521001智能定位器（帶壓力模塊表頭、氣源接頭7個/套、連接件）；ABB定位器、意大利STI/SC Φ63/125氣缸（包括附件：減壓過濾器、金屬軟管、φ8的截止閥、STI/SC支架）：52套；控制電纜：7800米；I/A'50系列FBM204卡輸出，通道隔離卡件。

4.2 實施步驟及技術措施

4.2.1 切斷原氣動執行器的三路氣源，將原機械執行機構拆卸（若原減壓閥良好則無需更換），在執行器安裝支架上安裝智能定位器，定位器的輸出軸與反饋環節用軸卡安裝牢固，并確保在50%位置執行機構的行程，定位器四底腳螺絲要固定良好，只需用銅管連接一路工作氣源至定位器，確保緊密密封，無泄漏。

4.2.2 如有空余槽位，則安裝DCS 的I/O FBM204卡件，卡件的模擬量AO輸出通道接入原來的執行器的反饋信號電纜，作為氣動執行器的指令信號。

4.2.3 打開氣動執行機構的工作氣源，同時調整減壓閥壓力到定位器工作壓力即可，通過可視化操作面板進入定位器自動整定程序，此時氣動執行機構將在全開全關行程自動整定。當自整定完畢后，指令信號可通過AO卡件輸出作用于就地的氣動執行器，以檢驗執行機構的行程與反饋信號是否相符。

5 技改后應用效果

5.1 綜合定位器直接裝配在執行器上，沒有控制柜。就地系統結構簡單，電器接線和氣源管路連接方便，調試易于操作。

5.2 通過改造后，二次風執行機構調節靈活、可靠、準確，能夠滿足就地手動控制和遠端程序控制的要求；具備層操功能和單操功能畫面，CRT上具有層操和單操切換畫面。

5.3 通過技術改造，首先從根本上解決二次風執行機構調節受限問題，從而解決熱控人員維護量大的問題。

5.4 實現更高的控制精度，解決調節執行與運行工況、運行人員的監控調節偏差較大的問題。

6 技改后存在的問題

6.1 控制部分智能閥門定位器的電路板，受溫度環境的影響較大，若在高溫下長期運行可能被燒毀，或在進水這種情況下，如果更換主板、反饋板，會相應的增加維護費用。

6.2 智能定位器空氣潔凈度要求較高，如果不能保證清潔空氣壓縮裝置，很容易使定位器內部堵塞。

7 結束語

以上對鍋爐二次風門氣動控制系統由機械式定位器到智能式定位器的改造進行了討論，此改造工作也可同時應用于機械式調門的改造應用，可極大地減小熱工人員的維護量，提高自動化水平。隨著不斷發展的設計水平和自動化技術，火電廠的自動控制方案將更加進步和完善。

參考文獻

[1]葉江祺.熱工測量和控制儀表的安裝[M].北京：中國電力出版社.

[2]連城發電公司3號爐二次風執行機構改造可研[Z].

作者簡介：崔治亮，男，助理工程師，本科，靖遠第二發電有限公司熱控班檢修工，從事發電廠熱工控制自動、保護、汽輪發電機組在線監測及控制系統等檢修工作。