開工鍋爐燃燒器風(fēng)門定位器故障原因及處理措施

安重慶

【摘? 要】結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)三化肥開工鍋爐燃燒器風(fēng)門Fisher DVC 6200定位器故障原因進(jìn)行了分析， 并對(duì)這些問題提出了處理措施，通過對(duì)定位器的改造，解決了燃燒器風(fēng)門定位器因環(huán)境溫度高故障問題， 保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】開工鍋爐;燃燒器風(fēng)門定位器;故障原因;處理措施

引言

45/80國(guó)產(chǎn)化大化肥項(xiàng)目是寧夏石化公司重點(diǎn)承擔(dān)的中國(guó)石油大化肥自主化工業(yè)裝置項(xiàng)目。每年可生產(chǎn)合成氨45萬噸、尿素80萬噸。三化肥開工鍋爐是由上海鍋爐廠生產(chǎn)安裝，鍋爐為超高壓自然循環(huán)鍋爐， 燃燒器前墻布置，平穩(wěn)通風(fēng)，采用管式過熱器，自然循環(huán)燃?xì)忮仩t。本鍋爐采用四臺(tái)混合天然氣燃燒器，空氣系統(tǒng)由離心式鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)，采用單進(jìn)單出形式。冷風(fēng)來自大氣，經(jīng)過濾器過濾進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)后進(jìn)入暖風(fēng)機(jī)，再經(jīng)冷風(fēng)道進(jìn)入三級(jí)管式空氣預(yù)熱器，加熱后的空氣經(jīng)過熱風(fēng)道進(jìn)入爐前燃燒器。混合燃?xì)夤艿涝诮鐓^(qū)內(nèi)采用母管制布置于爐前，分四根支管分別進(jìn)入4個(gè)燃燒器，每個(gè)燃燒器調(diào)節(jié)范圍為自身容量的40%-110%，鍋爐調(diào)節(jié)范圍為額定負(fù)荷的30%-110%。

寧夏石化45/80大化肥開工鍋爐的穩(wěn)定運(yùn)行，是整個(gè)裝置能否長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行的先決條件，所有的蒸汽都是要通過鍋爐來供應(yīng)，燃燒器風(fēng)門為開工鍋爐最關(guān)鍵的設(shè)備，如果燃燒器風(fēng)門定位器有任何故障都會(huì)引起燃燒器燒嘴熄火，導(dǎo)致開工鍋爐出現(xiàn)波動(dòng)或者跳車，造成整套裝置因?yàn)槿鄙僬羝到y(tǒng)停車。燃燒器風(fēng)門通過擋板的旋轉(zhuǎn)控制開度來調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)量，執(zhí)行器是用來帶動(dòng)連桿使風(fēng)門開閉的，執(zhí)行器的轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩大小是由定位器控制的。

1.結(jié)構(gòu)和工作原理

Fisher DVC6200控制器的結(jié)構(gòu)組件有：氣動(dòng)放大器、I/P轉(zhuǎn)換器、印刷電源板組件、行程傳感器、接線盒等部件組成。如圖下圖所示。其中I/P轉(zhuǎn)換器、印刷電路板組件和氣動(dòng)放大器組成了一個(gè)獨(dú)立的主模塊。與閥桿連接的閥位反饋磁條組件， 在測(cè)量槽內(nèi)滑動(dòng)，非接觸式測(cè)量，最大直行程可達(dá)606mm，角行程執(zhí)行器，最大范圍0-90度。

定位器的工作原理 ：

Fisher DVC6200閥門定位器的結(jié)構(gòu)原理如下圖所示

從控制器或控制系統(tǒng)來的輸入控制信號(hào)（4-20mA）經(jīng)過傳輸信號(hào)電纜進(jìn)到接線盒， 然后進(jìn)到印刷電路板模塊， 在那里被微處理器讀取， 經(jīng)數(shù)字算法處理并轉(zhuǎn)換成模擬量的I/P驅(qū)動(dòng)信號(hào)送到I/P轉(zhuǎn)換器。當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，去I/P轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)增大，I/P的輸出氣壓增大。I/P的輸出氣壓被送到氣動(dòng)放大器子模塊，該放大器也與輸入氣源相連接，把從I/P來的氣信號(hào)放大。氣動(dòng)放大器接收放大的氣動(dòng)信號(hào)，并提供兩路氣壓輸出。隨著信號(hào)增加（4-20mA），輸出A的氣壓會(huì)增加而B的氣壓會(huì)減小。輸出A的氣壓的增加會(huì)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥桿向下運(yùn)動(dòng)。閥門行程傳感器通過反饋連桿檢測(cè)閥桿的位置變化，閥門行程傳感與印刷電路板組件子模塊經(jīng)電信號(hào)相連。閥桿繼續(xù)向下移動(dòng)直至達(dá)到正確的閥桿位置。在這一點(diǎn)位置上， 印刷電路板組件使I/P驅(qū)動(dòng)信號(hào)穩(wěn)定下來。當(dāng)輸入信號(hào)減小時(shí)，去I/P轉(zhuǎn)換器子模塊的驅(qū)動(dòng)信號(hào)減小， 氣動(dòng)放大器會(huì)減小輸出A的氣壓而增大輸出B的氣壓。閥桿向上移動(dòng)直至達(dá)到正確的閥桿位置。在這一點(diǎn)位置上， 印刷電路板組件使I/P驅(qū)動(dòng)信號(hào)穩(wěn)定下來。

2.故障現(xiàn)象

2018年3月，鍋爐點(diǎn)火試車，產(chǎn)蒸汽，在運(yùn)行過程中多次出現(xiàn)燃燒器風(fēng)門卡澀，影響鍋爐加減負(fù)荷，在鍋爐90%負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，燃燒器風(fēng)門定位器出現(xiàn)莫名其妙的關(guān)閉，燃燒器熄火，鍋爐跳車。開工鍋爐熱空氣由鼓風(fēng)機(jī)送入，經(jīng)暖風(fēng)機(jī)后經(jīng)過冷風(fēng)道進(jìn)入管式預(yù)熱器，在鍋爐對(duì)流段與鍋爐煙氣換熱，預(yù)熱至280℃后經(jīng)過熱風(fēng)道進(jìn)入爐前與天然氣混和后入燃燒器燃燒。熱風(fēng)經(jīng)過熱風(fēng)道進(jìn)入爐前燃燒器燒嘴處，由燃燒器風(fēng)門開度控制進(jìn)氣量進(jìn)而控制燒嘴燃燒量，來控制鍋爐負(fù)荷。

3.原因分析及處理

（1）鍋爐四臺(tái)燃燒器風(fēng)門現(xiàn)場(chǎng)使用的為常規(guī)一體式Fisher DVC6200定位器， 安裝在閥體上， 由于空間狹小不便于儀表人員維護(hù)操作。在三化肥投料試車階段，燃燒器風(fēng)門經(jīng)常出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象 ，影響工藝加減負(fù)荷。

（2）開工鍋爐90%負(fù)荷運(yùn)行過程中，由于爐壁溫度過高，造成燃燒器風(fēng)門定位器突然失控，風(fēng)量無法調(diào)節(jié)，致使風(fēng)門擋板突然關(guān)閉。導(dǎo)致鍋爐內(nèi)無空氣流通，造成燃燒器燒嘴熄火，鍋爐熄火跳車。嚴(yán)重影響開工鍋爐以及全廠裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）通過查找資料和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢查測(cè)量，氣缸溫度定位器表面溫度超過 85℃ （氣 缸 工 作 溫 度-40～80℃，定位器-29～71℃）， 由于儀表設(shè)備靠近爐壁，環(huán)境溫度高達(dá)96.2℃，定位器里面的電子元件無法正常工作。同時(shí)檢查閥位與中控儀表輸出信號(hào)不符。對(duì)定位器位置反饋元件檢查，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)部件有遲滯現(xiàn)象，斷定定位器故障造成了風(fēng)門的失控。

處理方法：

（1）為了消除和降低高溫對(duì)定位器帶來的影響，我們對(duì)其配了儀表冷卻風(fēng)，來降低鍋爐本體帶來的高溫， 效果均不明顯，燃燒器故障現(xiàn)象依然發(fā)生。試圖改變氣缸和定位器安裝位置，遠(yuǎn)離爐膛高溫區(qū)，限于現(xiàn)場(chǎng)條件，一直無法實(shí)施。通過查找資料，找到了適用于目前環(huán)境的Fisher DVC6205遠(yuǎn)程安裝數(shù)字閥門控制器。通過對(duì)定位器進(jìn)行改造移位，改為分離式定位器Fisher DVC6205 來實(shí)現(xiàn)控制。分離式定位器采用4-20mA輸入信號(hào)電流，反饋給DCS系統(tǒng)。

（2）選用 Fisher DVC6205 分離式行程傳感器和控制元件，風(fēng)門定位器的行程檢測(cè)模塊和控制器分離安裝，控制器通過 1 根電纜與行程檢測(cè)模塊連接，用 2根氣信號(hào)管與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，用行程位置檢測(cè)裝置外置的方法，將閥位反饋組件與定位器本身分離安裝，將行程位置檢測(cè)裝置安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，定位器安裝在離執(zhí)行器一定距離的安裝柱子上。

（3）安裝在閥門上的反饋裝置耐高溫125℃，反饋部分和控制器通過1 根電纜五芯線連接，距離最大可達(dá)91米，非接觸式技術(shù)，即保證四臺(tái)風(fēng)門定位器在高溫環(huán)境下安全穩(wěn)定工作。又確保現(xiàn)場(chǎng)儀表人員維護(hù)安全可靠。為三化肥開工鍋爐安全平穩(wěn)運(yùn)行提供了保障。

4.總結(jié)

通過對(duì)鍋爐四臺(tái)風(fēng)門故障的改造處理方法，我們將合成同問題的調(diào)節(jié)閥HV-1433定位器同樣進(jìn)行了分離式移位改造， 無連接機(jī)構(gòu)，非接觸式反饋技術(shù)沒有可磨損的滑動(dòng)部件，保證了高溫環(huán)境下定位器安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行，同時(shí)在選擇定位器時(shí)不能只考慮定位器的精度，還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況及安裝方式來優(yōu)化運(yùn)行，確保每一臺(tái)定位器可以更加安全穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]樂嘉謙主編，《化工儀表維修工》，化學(xué)工業(yè)出版社

[2]吳國(guó)熙編著，《調(diào)節(jié)閥使用與維修》，化學(xué)工業(yè)出版社