本鋼燃氣廠5#TRT發(fā)電機組水系統(tǒng)智能電氣閥門定位器改造研究

摘 要：簡介本鋼5#TRT工藝流程及系統(tǒng)組成部分，針對給排水系統(tǒng)閥門定位器在最近運行過程中發(fā)生的問題及存在的缺陷，對TRT極間液位閥門定位器進行了改造，滿足了生產(chǎn)需要，取得了預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：液位；閥門定位器；改造；反饋電路板損壞

一、概述

鋼鐵生產(chǎn)和需求的增加，在大型鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)中伴隨著產(chǎn)品生產(chǎn)會產(chǎn)生煤氣氣體介質(zhì)，比如在煉鐵廠過程中產(chǎn)生的煤氣介子又趨向于高溫、高壓、風(fēng)量大等特點。經(jīng)過除塵凈化洗滌系統(tǒng)凈化進入管網(wǎng)，管網(wǎng)煤氣一大部分可以進行發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能生產(chǎn)再利用，再最后清洗進入煤氣管網(wǎng)，中型TRT發(fā)電機組就是其生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要設(shè)備之一，TRT發(fā)電機節(jié)約能源降耗，保護環(huán)境，建設(shè)資源節(jié)約型、降低鋼鐵生產(chǎn)的成本，它的安全可靠運行對鋼鐵生產(chǎn)起到了決定性的作用。利用TRT技術(shù)和裝置來發(fā)電也獲得額外的項目收益。

二、TRT工藝流程介紹

高爐產(chǎn)生的煤氣通過除塵經(jīng)過煤氣比肖夫洗滌塔清洗、經(jīng)入口啟動蝶閥、入口插板閥、快速切斷閥、進入TRT透平機膨脹做功，被驅(qū)動的TRT透平機帶動發(fā)電機發(fā)電。做功后的煤氣經(jīng)出口插板閥，出口電動蝶閥進入凈煤氣低壓管管網(wǎng)。在入口啟動閥前，透平機出口后并聯(lián)著三組旁通快開閥。當(dāng)TRT在正常停機和出現(xiàn)故障緊急停機時，入口快切閥快速切斷，三組旁通快速打開，煤氣經(jīng)旁通快開閥進入低壓煤氣管網(wǎng)。

三、TRT組成部分

TRT整個系統(tǒng)由透平主機、大型閥門系統(tǒng)、高低壓發(fā)配電系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、動力油系統(tǒng)、氮氣密封系統(tǒng)、液壓伺服控制系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)組成。

四、智能電氣閥門定位器在TRT中的作用

其中儀控給排水系統(tǒng)中，閥門定位器為重要環(huán)節(jié)。由于TRT管道中煤氣冷凝產(chǎn)生大量的排水，在工業(yè)新水為防止透平靜葉積灰針對靜葉連續(xù)或間斷噴水冷卻清洗產(chǎn)生排水，（即透平前排水水罐和透平級間排水水罐），因此需要氣動調(diào)節(jié)閥對排水液位進行控制調(diào)節(jié)。其中在5#TRT原用極間排水液位閥門定位器（YT-1000LS+PTM型）在使用中經(jīng)常出現(xiàn)了許多不同的故障現(xiàn)象。經(jīng)過分析和研究確認該閥門定位器存在一定設(shè)計缺陷與質(zhì)量問題，為保證TRT透平發(fā)電機靜葉噴霧排水系統(tǒng)正常運行，我對該型閥門定位器進行了改型，取得很好的效果。

五、5#TRT液位閥門定位器存在的問題和影響

（1）隨機備件閥門定位器使用年限到期，頻繁出現(xiàn)故障，無法購進原有備件。

（2）經(jīng)常出現(xiàn)不明原因的停電現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥失控，必須斷電重啟后才能恢復(fù)正常。檢查控制板元件接線接觸情況是否牢固，檢查信號屏蔽接地、檢查設(shè)備本身接地、以上檢查都正常，無法查出停電現(xiàn)象。

（3）閥門定位器沒有使用說明書，出現(xiàn)問題無法重新設(shè)置調(diào)試。

（4）閥門電位器經(jīng)常出現(xiàn)無反饋信號顯示，導(dǎo)致水位罐液位控制不穩(wěn)定，系統(tǒng)無法正常自動調(diào)節(jié)。

（5）經(jīng)常出現(xiàn)閥門定位器氣路輸出不受控現(xiàn)象，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥失控。其中發(fā)現(xiàn)有的壓電閥在環(huán)境溫度低于-15℃時，就會產(chǎn)生不動作現(xiàn)象，經(jīng)檢查和驗證是轉(zhuǎn)換放大器中的壓電閥故障所致，該閥門定位器在-30℃現(xiàn)場環(huán)境下根本達到不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，也根本滿足不了本地區(qū)的氣溫條件的要求。

（6）閥門定位器控制級間水位罐水位調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)閥失控時，水位過高容易使水進入透平機內(nèi)造成靜葉葉片損壞，同時容易造成煤氣壓力波動，直接影響透平機入口壓力，嚴(yán)重時影響高爐頂壓力。水位過低時容易造成煤氣泄露發(fā)生人員中毒。

六、智能電氣閥門定位器的改造方案

閥門定位器的演變是由電器轉(zhuǎn)換器發(fā)展而來的，它在電器轉(zhuǎn)換器的基礎(chǔ)上把反饋桿加入閥門定位器中，使其自身成為閉環(huán)系統(tǒng)。也是從模擬式閥門定位器發(fā)展到智能式閥門定位器，現(xiàn)在5#TRT發(fā)電機組用的是老型號的智能定位器，6#、7#TRT發(fā)電機組都選用新型的西門子閥門定位器。SIPART PS2 型智能電氣閥門定位器的工作原理與傳統(tǒng)定位器完全不同。采用微處理器對給定值和位置反饋進行比較。如果微處理器檢測到偏差，它就用一個五步開關(guān)程序來控制壓電閥，壓電閥進而調(diào)節(jié)進入執(zhí)行機構(gòu)氣室的空氣流量。壓電閥將控制指令轉(zhuǎn)換為氣動位移增量，當(dāng)控制偏差很大時（高速區(qū)）。定位器輸出一個連續(xù)信號；當(dāng)控制偏差不大（低速區(qū)），定位器輸出脈沖連續(xù)；當(dāng)控制器偏差很小時（自適應(yīng)或可調(diào)死區(qū)狀態(tài)），則沒有控制指令輸出。

閥門定位器的作用是接受PLC的4—20mA電流信號，驅(qū)動調(diào)節(jié)閥動作，并利用閥桿的位移進行反饋，將位移信號直接與閥位比較，改善閥桿行程的線性度，克服閥桿的各種附加摩擦力，消除被調(diào)介質(zhì)在閥上產(chǎn)生的不平衡力影響，從而使閥位對應(yīng)于PLC給4—20mA電流信號，實現(xiàn)正確定位。

七、閥門定位器改型的實施步驟及調(diào)試

1.閥門定位器改型的施工步驟

記錄原閥門定位器的各項參數(shù)：控制方式、開關(guān)方向、作用方向、有無報警設(shè)定和閥門特性。

要制作合適的固定支架，首先選擇好合適的墊塊，以解決兩種閥門定位器安裝方式不一致的問題。因為原有的閥門定位器比西門子閥門定位器高，所以要把閥門定位器墊高一些。

按要求選擇固定方式：板式固定或拉桿固定，是否需要對墊板進行加工處理，可利用廢舊的支架，使前后固定支架尺寸一致，從而解決孔距不對稱的問題。施工中最復(fù)雜的是新閥門定位器的連桿固定，原有閥門定位器連桿與現(xiàn)有閥門定位器不匹配，采用廢棄定位器上的連桿進行改造，前期用原定位器上連桿，帶鎖死功能還可以調(diào)節(jié)長短。但由于原有連桿孔眼過小，所以需要從新鉆眼擴大，再把它斷折，讓它達到所需要的長度，然后用鎖緊螺絲處理好，使其能和執(zhí)行機構(gòu)連接。

2.閥門定位器改型的上電調(diào)試

上電前把輸入控制的4—20毫安信號源接到6、7號端子上（6+，7-），上電后定位器顯示NOINI，即沒有下載程序。閥門定位器的上下有一個黃色長方體，對其進行手動調(diào)節(jié)。可調(diào)角度為（33%/90%）即用螺絲刀選的33%或90%。如果閥門行程小，將黃色長方體調(diào)至下方，即可調(diào)角度為33%；如果閥門行程大，將長方體調(diào)至上方，即可調(diào)角度為90%。也可以將閥門實際位置開到50%，再調(diào)整定位器下方一帶齒輪（即電位器），同樣使其開至50%的位置（屏幕顯示）。按閥門定位器小手鍵5秒以上后進入菜單設(shè)置。再按小手鍵進入第1項設(shè)置項YFCT選擇執(zhí)行機構(gòu)的類型，選完后，再按小手鍵，進入第2項YAGL設(shè)置項，選擇可調(diào)角度，用加減鍵調(diào)整，同上進入第4項INITA自動校驗，按加號鍵5秒以上，進入自動校驗階段，步驟完成后屏幕出現(xiàn)FINSH顯示，說明自動校驗完畢。

參考文獻：

[1]嘉謙.儀表工手冊.化學(xué)工業(yè)出版社出版，2004-1.

[2]西門子閥門定位器操作手冊.西門子公司（隨機提供），2012-7.

[3]計控廠劉志勤大師工作站課件

作者簡介：

劉欽源（1979—），男，遼寧省本溪市，自動化儀表高級工，大專、本鋼計控廠，主要從事燃氣廠儀表維護工作。