花園電廠氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用情況概述

花園電廠 朱文超

1 花園電廠情況簡介

花園電廠為坑口燃煤電廠，建設(shè)規(guī)模為4×660MW 直接空冷超臨界機(jī)組，同步建設(shè)煙氣脫硫、脫硝設(shè)施，并留有擴(kuò)建的條件。上海鍋爐廠超臨界鍋爐，型號：SG-2236/25.4-M6007，東方電氣股份有限公司發(fā)電機(jī)，型號：QFSN-660-2-22，東方汽輪機(jī)廠汽輪機(jī)機(jī)，型號：NZK660-24.2/566/566-2。

鍋爐型式：超臨界參數(shù)變壓直流爐、一次再熱、四角切圓燃燒、平衡通風(fēng)、緊身封閉、固態(tài)排渣、全鋼構(gòu)架、全懸吊結(jié)構(gòu)塔式爐。

2 鍋爐二次風(fēng)門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)分布情況

本文中的二次風(fēng)門是一個統(tǒng)稱，指二次風(fēng)門附近的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分布在鍋爐標(biāo)高23.6～41.8m 區(qū)域，包括鍋爐的燃燒器區(qū)域的二次風(fēng)門（包括中心風(fēng)、周界風(fēng)和輔助風(fēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）和燃盡風(fēng)區(qū)域的sofa 風(fēng)門，以及鍋爐的燃燒器擺角執(zhí)行機(jī)構(gòu)和燃盡風(fēng)擺角執(zhí)行機(jī)構(gòu)。單臺鍋爐二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)80臺，燃盡風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)24臺，燃燒器擺角度執(zhí)行機(jī)構(gòu)共16臺，合計(jì)120臺氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3 二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用

二次風(fēng)提供鍋爐燃燒時所需的助燃空氣，優(yōu)化燃燒室內(nèi)熱力場的風(fēng)量和煤粉量的配比，提高鍋爐穩(wěn)定燃燒能力和入爐煤的燃盡程度，減少物理和化學(xué)類的熱損失，控制出口煙氣含氧量，在控制穩(wěn)定爐溫、強(qiáng)化傳熱方面起到重要作用。

二次風(fēng)門氣動控制系統(tǒng)是控制火電機(jī)組鍋爐二次風(fēng)門擋板開度的氣動控制設(shè)備，以其動作速度快、使用安全、維護(hù)簡單、壽命長等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。其以標(biāo)準(zhǔn)儀用壓縮空氣為動力源，接收DCS 提供的4～20mA 電流信號，根據(jù)鍋爐負(fù)荷情況通過控制二次風(fēng)擋板，來調(diào)整二次風(fēng)量來改善鍋爐燃燒特性，適應(yīng)負(fù)荷的變化[1]。

4 二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要問題

二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器原設(shè)計(jì)為一體式雙作用氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器，安裝位置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的氣缸上，位置靠近鍋爐本體，周圍環(huán)境溫度高，定位器長期處于高溫環(huán)境，定位器電子元件，執(zhí)行器控制面板和電位器等容易出現(xiàn)老化[2]。

二次風(fēng)門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器原設(shè)計(jì)為意大利某品牌氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器，容易出現(xiàn)反饋指令不一致或拒動現(xiàn)象，特別是機(jī)組停運(yùn)一段時間后再次進(jìn)行啟動時，而且此時往往出現(xiàn)問題的執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量較多，一般在20臺以上，為了消除定位故障，需要耗費(fèi)較長時間和較多的人力，處理起來工作量較大。再者，機(jī)組運(yùn)行期間，也容易出現(xiàn)定位器故障的問題，比如反饋波動，定位卡澀等情況。

由于空壓機(jī)出來的壓縮空氣過濾設(shè)施設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致壓縮空氣雜質(zhì)較多。壓縮空氣進(jìn)入氣動定位后，容易在定位器壓電閥通道內(nèi)堆積。經(jīng)過長時間運(yùn)行后，定位器壓電閥內(nèi)油污、灰塵越來越多，就造成了定位器壓電閥的動作異常，從而引起定位器波動或者卡澀、拒動等問題[3]。由于是煤粉爐，現(xiàn)場灰塵較大，鍋爐冒出的粉塵容易在定位器附件妒忌。定位器一旦出現(xiàn)密封不良的情況，就容易使灰塵進(jìn)入定位器，長期堆積后也容易導(dǎo)致定位器故障。

小部分情況由于鍋爐“打水壓”、疏放水等原因，容易出現(xiàn)排污管或閥門滲漏。如果此時定位器防護(hù)不到位或者密封不良，就容易進(jìn)水，定位器進(jìn)水后板件就非常容易出現(xiàn)故障。此外由于二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在位置處在高空，大多無檢修平臺，檢修作業(yè)時不太方，而且工作時危險系數(shù)也較大。如果安全意識強(qiáng)，會搭設(shè)好腳手架后再進(jìn)行檢修作業(yè)，但是這樣會耽誤很多檢修時間。如果安全意識不強(qiáng)，或者說“膽子大”，往往就會踩著旁邊的欄桿或管路來進(jìn)行檢修，但是這樣就相對較危險。

由于單臺定位器的價格相對較高，因此在出現(xiàn)數(shù)量較多的執(zhí)行器故障時，維護(hù)費(fèi)用成本也相對偏高。

5 問題簡析

造成定位故障的原因有以下幾種：

一是壓縮空氣雜質(zhì)（油污、粉塵等）可能較多，導(dǎo)致氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器壓電閥容易堵塞。再者，有些氣源過濾凈化裝置安裝不規(guī)范導(dǎo)致過濾精度下降，也在某種程度上加劇了定位器劣化的進(jìn)度。

二是因?yàn)榭拷仩t爐，懷疑一體式氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單元環(huán)境溫度相對較高，導(dǎo)致板件容易老化。現(xiàn)場灰塵較大，在一定程度上加劇了設(shè)備的老化。定位器防護(hù)不到位，進(jìn)水導(dǎo)致定位器故障。

三是由于設(shè)計(jì)原因，基建期二次風(fēng)門區(qū)域未搭設(shè)檢修平臺，導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)維修不方便，危險性較大。

四是氣動執(zhí)行器的選型可能不太滿足現(xiàn)場使用需求。加上單臺執(zhí)行器的價格相對較高，維護(hù)的備件不能及時進(jìn)行補(bǔ)充，一定程度上加劇了故障消除的難度。

6 二次風(fēng)門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)改造情況

一是為改善壓縮空氣質(zhì)量，2015—2016年對二次風(fēng)門區(qū)域的壓縮空氣凈化裝置進(jìn)行簡單改造，在原來氣源凈化箱的出口又增加了一套過濾裝置，進(jìn)一步對壓縮空氣進(jìn)行過濾凈化。改到了起到了一定的效果。但是這也在一定程度上對壓縮空氣壓力有一定的消解弱化作用。

二是為改善控制單元環(huán)境溫度較高的問題，2017—2021年陸續(xù)對1、3、4號爐部分氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器進(jìn)行了分體式改造，且重新進(jìn)行了選型。布置情況如圖1所示。

圖1 氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器分體式改造圖

經(jīng)調(diào)研，有電廠二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的是電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但是由氣動改為電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)也不太現(xiàn)實(shí)（一是工作量較大，二是效果不一定比氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)要好，三是動作響應(yīng)速度上會變慢）。

綜合考慮最終采用的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但是品牌進(jìn)行了更改。采用了西門子和ABB 的分體式定位器，從改造后效果來看，故障率明顯降低。此外通過改造，有一部分定位器被替換下來，作為其他未改造的執(zhí)行器定位器的備件，在一定程度上也緩解了維護(hù)費(fèi)用較高的壓力。

三是為解無檢修不方便的問題，對3、4號爐的二次風(fēng)門制作了部分檢修平臺。從實(shí)際效果來看，確實(shí)對日常的檢修維護(hù)起到了較大幫助，同時也降低了高處作業(yè)的風(fēng)險。

7 仍存在的問題

一是2號機(jī)組二次風(fēng)門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)未進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)定位器的分體改造工作，故障率相對較高，維護(hù)量也偏多。

二是由于總體數(shù)量較大，除了2號機(jī)組意外，其他機(jī)組仍有較多的二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)未進(jìn)行分體改造。

三是燃燒器擺角執(zhí)行機(jī)構(gòu)和燃盡風(fēng)擺角執(zhí)行機(jī)構(gòu)閉鎖閥、流量放大器、氣源管路和接頭存在不同程度的劣化情況，故障率近兩年有所上升。

四是1、2爐二次風(fēng)門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍缺少合適的檢修作業(yè)平臺，不方便作業(yè)。

五是3、4號爐燃盡風(fēng)門和燃燒器擺角執(zhí)行機(jī)構(gòu)區(qū)域仍有缺少檢修平臺的情況。

8 后續(xù)的初步解決方案

一是針對2號爐未進(jìn)行定位器分體改造的情況，盡早將改造方案進(jìn)行提報。待項(xiàng)目批復(fù)后進(jìn)行改造。

二是針對其他機(jī)組仍有未改造的定位器的問題，由于改造所用的費(fèi)用較高，不可能將所有定位一起進(jìn)行改造，因此需要分批實(shí)施。

三是針對燃燒器擺角執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障率上升的問題，首先要儲備一定數(shù)量的備件，在出現(xiàn)問題時能及時進(jìn)行更換。在將燃燒器擺角執(zhí)行機(jī)構(gòu)和燃盡風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分體改造也提上日程。

四是針對1、2號爐二次風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)未搭設(shè)合適的檢修平臺問題，要制定專項(xiàng)的整改計(jì)劃和專門項(xiàng)目來實(shí)施。3、4號爐未搭設(shè)檢修平臺的問題也要排上日程。

9 后續(xù)的初步解決方案以往改造中出現(xiàn)過的問題

一是電纜問題。由于進(jìn)行分體改造，原來的電纜長度會出現(xiàn)長度短缺的問題。在實(shí)施過程中多為中間短接，然后用膠帶包裹。這種處理方式難免會出現(xiàn)線纜接觸不良的情況。電纜在進(jìn)行敷設(shè)完成時，或者在抽拽電纜后，電纜未進(jìn)行及時的綁扎固定，就使得電纜在槽盒里布置比較混亂。加上檢修技改的工期比較緊張，往往忽視了此類問題。電纜在敷設(shè)完成后，存在未及時對電纜粉刷防火涂料，進(jìn)行防火封堵、加裝防火隔斷等問題。

二是樣管路的彎管工作是一個相對要求較高的工作，所以就要求施工人員的技能水平要高。取樣管路鋪設(shè)完成后要橫平豎直，且固定牢固。但是在以往的實(shí)施過程中，嚴(yán)格來說都未達(dá)到設(shè)計(jì)要求。有的取樣管路還存在晃動、有磨損風(fēng)險的情況。有的固定卡扣除存在未加裝墊圈，螺絲處未加裝彈簧墊片的情況。最近的一次取樣管路在安裝的過程中，出現(xiàn)了緊固螺絲購買的數(shù)量不夠，且部分螺母和螺絲不匹配的情況，導(dǎo)致工期嚴(yán)重滯后。

三是現(xiàn)場設(shè)計(jì)和布置問題。3號機(jī)組控制箱的安裝位置由于選取不合理，在此后的檢修工作中影響了鍋爐專業(yè)燃燒器的檢修更換工作。因此不得不再對控制箱進(jìn)行重新安裝。

四是人員配置和工期問題。在人員的安排上，1號機(jī)組二次風(fēng)門在改造過程中由于人手不夠?qū)е拢┕べ|(zhì)量欠佳。氣源管路敷設(shè)不夠規(guī)范，再者氣源管路接頭連接不夠緊密，導(dǎo)致漏氣處較多。漏氣多就導(dǎo)致定位器在整定過程中故障就偏高。4號機(jī)組在施工過程中，由于人員人手不夠，再加上施工人員水平欠佳，導(dǎo)致施工工期嚴(yán)重超期，原來1個月度工作拖至2個月才完工。

10 后續(xù)改造及運(yùn)行中注意事項(xiàng)

一是在制定招標(biāo)文件時候要把技術(shù)要求編寫完整，將所需要的備件和材料種類、數(shù)量、規(guī)格要求等羅列清楚。

二是施工前準(zhǔn)備備件、材料準(zhǔn)備。在合同簽訂后要積極的跟蹤中標(biāo)方的備貨情況，確認(rèn)改造所用物資能如期到貨，供貨前要先與供貨方溝通確認(rèn)，以防所供貨物缺失或遺漏。確認(rèn)所供給貨品具體的規(guī)格類型是否是實(shí)際所需的規(guī)格型號。以免到貨后不合適再進(jìn)行退換貨，延誤工期。

三是施工前人員準(zhǔn)備。提醒施工方要及時聯(lián)系具體到場施工人員，人員數(shù)量要能滿足現(xiàn)場工期內(nèi)的施工需求，并留有一定富余。人員的技能水平要能滿足現(xiàn)場施工要求，比如說氣源管路的敷設(shè)，是一個技術(shù)要求相對較高的工作，所以要提前聯(lián)系好專門彎管的師傅，且是熟練工。再比如現(xiàn)場要進(jìn)行控制柜的固定安裝工作，因此要提前聯(lián)系有熟練焊接技術(shù)的焊工師傅，且焊工要持證上崗。進(jìn)入現(xiàn)場前，要對所有施工人員進(jìn)行安全和技術(shù)交底，所有施工人員必須配備必要的安全防護(hù)用品（口罩、手套等），必要時進(jìn)行事故演練。

四是施工過程中進(jìn)度和質(zhì)量嚴(yán)格把控。施工過程中會不可避免的出現(xiàn)各種問題，所以應(yīng)提前制定出檢修工期和具體的計(jì)劃，每天要核對各個節(jié)點(diǎn)的完成情況，查看是超前計(jì)劃節(jié)點(diǎn)還是滯后計(jì)劃節(jié)點(diǎn)。一旦出現(xiàn)滯后情況及時進(jìn)行分析，并積極采取補(bǔ)救措施。同時，要提前準(zhǔn)備的一定要提前進(jìn)行準(zhǔn)備，比如某處施工需要搭設(shè)腳手架，在施工前就要聯(lián)系并搭設(shè)好。如果未能提前進(jìn)行安排，有可能會造成，實(shí)際需要時不能及時進(jìn)行搭設(shè)的情況，這樣往往會延誤工期。

施工時，要派專人（專責(zé)監(jiān)護(hù)人或工作負(fù)責(zé)人）進(jìn)行盯守。避免施工過程中出現(xiàn)不按照要求施工的情況，比如電纜敷設(shè)過程中未進(jìn)行綁扎工作，還有電纜敷設(shè)完成后未進(jìn)行粉刷防火涂料和加裝防火隔斷，另外電纜長度不夠時未進(jìn)行焊接而是直接用膠帶包裹等現(xiàn)象，如果施工時發(fā)現(xiàn)此類情況及時的提醒施工人員進(jìn)行改正，也減少后面驗(yàn)收不合格再返工的情況。

現(xiàn)場專責(zé)監(jiān)護(hù)人要做好監(jiān)護(hù)，減少人員受傷等不安全的事件發(fā)生，如施工人員工作時未佩戴防護(hù)手套和口罩，以及高處作業(yè)時未正確佩戴合格的安全帶時，現(xiàn)場監(jiān)護(hù)人要及時進(jìn)行提醒，降低事故發(fā)生的概率。

此外項(xiàng)目經(jīng)理和其他管理人員在開工前要對當(dāng)天的工作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，強(qiáng)調(diào)布置。如氣源管路的鋪設(shè)工作，路徑怎么走，管路怎么固定，注意施工安全等問題。施工過程中要定期或不定期對現(xiàn)場施工情況進(jìn)行查看，對出現(xiàn)的不規(guī)范作業(yè)及時進(jìn)行糾正提醒。

五是安裝后調(diào)試、驗(yàn)收。安裝完成后要先對氣源管路進(jìn)行吹掃，以免遺留在管路中的雜質(zhì)進(jìn)入到定位器內(nèi)。在現(xiàn)場調(diào)試完畢后要進(jìn)行遠(yuǎn)方的傳動工作，傳動時要通知鍋爐專業(yè)、運(yùn)行人員現(xiàn)場見證確認(rèn)，一是確認(rèn)執(zhí)行器動作情況良好，二是執(zhí)行器開關(guān)作用和二次風(fēng)門擋板實(shí)際開度相互匹配。傳動完成后要各方簽字進(jìn)行確認(rèn)。

11 總結(jié)

由于二次風(fēng)門氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量較多，需要的費(fèi)用和人力也相對較多，因此不太可能短時間把所有的工作全部完成，后續(xù)還要持續(xù)的改進(jìn)。