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        XNS5520型焙燒爐燃燒系統(tǒng)改造

        2013-12-04 01:50:06張采鋒
        設(shè)備管理與維修 2013年12期
        關(guān)鍵詞:焙燒爐伺服電機(jī)燃燒器

        張采鋒

        中國北車齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司鑄鋼分廠設(shè)備組 黑龍江齊齊哈爾市

        一、存在的問題

        XNS5520型焙燒爐,燃燒系統(tǒng)為意大利百得公司生產(chǎn)的BGN200P燃燒器。使用中BGN200P型燃燒器出現(xiàn)一些問題,嚴(yán)重影響焙燒爐運行。

        1.工作時無法啟動點火程序

        燃燒器工作時首先要進(jìn)行預(yù)先吹掃,達(dá)到設(shè)定時間后再進(jìn)行下一步以確保安全?,F(xiàn)場工作環(huán)境灰塵、粉塵較大,一旦堵住壓力開關(guān)取壓口,則壓力開關(guān)檢測不準(zhǔn),導(dǎo)致工作中經(jīng)常發(fā)生風(fēng)機(jī)不工作或點火異常,造成燃燒器報警停止工作。

        2.點火電極工作異常

        焙燒爐在酯硬化工藝中使用,再生砂中潮氣比例高。點火電極工作電壓在8kV以上,如果燃燒器中環(huán)境濕度太大,點火電極在工作中極易發(fā)生絕緣瓷管被擊穿從而對地放電,這時點火電極前端就不能正常打火點燃天然氣。焙燒爐附近是鋼水澆注廠地,澆注過程中產(chǎn)生的煙氣濕度非常大,雨季時更加嚴(yán)重,點火電極旁邊均是濕灰塵,電極根本不能正常工作。

        3.空氣伺服電機(jī)工作異常

        燃燒器風(fēng)量調(diào)節(jié)是通過空氣伺服電機(jī)控制兩塊風(fēng)門轉(zhuǎn)動的角度。現(xiàn)場工作環(huán)境很差,再生系統(tǒng)本身灰塵就大,周圍又有鋼水澆注和打箱場地。在風(fēng)機(jī)入口和伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)處產(chǎn)生的大量沉積灰塵極易板結(jié),造成伺服電機(jī)和風(fēng)門轉(zhuǎn)動困難。一旦伺服電機(jī)不能正常工作,則沒有信號反饋到程序控制器,這時燃燒器就會報警而停止工作。

        4.電離電極工作異常

        電離電極是檢測燃燒器火焰是否正常燃燒的重要元件,火焰正常燃燒時電離電極產(chǎn)生的電離電流必須在6μA以上,否則就無法檢測出火焰。百得燃燒器的電極使用幾個月后,程控器接收不到電離電流信號,系統(tǒng)報警停止工作。維修電離電極時,經(jīng)常需要維修人員進(jìn)入焙燒爐,對維修工作十分不利。

        5.維修困難

        雖然焙燒爐使用中發(fā)生故障,燃燒器就會亮起報警指示燈,但故障原因不明。只能拆開上蓋板觀察,憑借維修人員經(jīng)驗判斷故障部位。點火電極、檢測電極壓力開關(guān)和伺服電機(jī)是經(jīng)常需要維護(hù)的元件,每次處理故障時拆裝十分不便。

        二、焙燒爐燃燒系統(tǒng)改造

        1.改造方案

        拆除整套BGN200P燃燒器,使用能適應(yīng)焙燒爐工況的國產(chǎn)高速燒嘴及配套設(shè)備。由于百得BGN200P燃燒器燒嘴、風(fēng)機(jī)、控制系統(tǒng)是一體化,更換燒嘴后必須重新設(shè)計、安裝電氣控制系統(tǒng),確保改造后的控制系統(tǒng)安全、可靠運行。燃燒控制器、紫外線光敏管、空/燃比例閥、空氣蝶閥、燃?xì)怆姶砰y等關(guān)鍵元件,均采用德國霍科德公司產(chǎn)品。為最大程度防止灰塵、振動、潮濕帶來的影響,采用全封閉式繼電器、帶防塵罩式按鈕以及密封性能高的控制箱。改造后燃燒及控制系統(tǒng)和原砂再生控制系統(tǒng)無縫對接,不能影響整個系統(tǒng)正常運行。各元件便于拆卸、維護(hù),方便檢修。

        2.燒嘴燃燒系統(tǒng)(圖 1)

        圖1 焙燒爐燒嘴燃燒系統(tǒng)

        在拆除BGN200P燃燒器后的爐體原位置安裝1套KC160燒嘴(大連昌榮公司生產(chǎn))及配套燒嘴磚。KC160燒嘴是燃燒系統(tǒng)核心,特點是高噴出速度、高切換頻率、將空氣與燃?xì)獬浞只旌戏乐谷細(xì)饣鼗稹T跔t前加裝1臺鼓風(fēng)機(jī)(流量2000m3/h、電機(jī)功率4kW)為爐內(nèi)鼓風(fēng)。在風(fēng)管路安裝1個手動蝶閥控制進(jìn)風(fēng)量。1根長300mm的電極作為點火裝置直接安在燒嘴上,更換和維護(hù)十分方便。USV1型紫外線光敏管用于檢測電極,接收物質(zhì)燃燒時發(fā)射的紫外光,有效探測火焰變化并進(jìn)行控制。一旦發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)火焰不穩(wěn)定或有熄火故障會立刻發(fā)出報警信號,同時切斷燃?xì)怆姶砰y防止燃?xì)膺M(jìn)入爐內(nèi)。USV1型紫外線光敏管的觀測孔徑小且離燒嘴較遠(yuǎn),故障極少。IFS258型燃燒控制器是燃燒控制系統(tǒng)的核心部件。燃?xì)夤苈钒惭bVG快開快閉型燃?xì)怆姶砰y和GIK型空/燃比例閥,實現(xiàn)恒定的空/燃比例,通過鼓風(fēng)管路接過來的風(fēng)壓控制空/燃比例閥燃?xì)饬髁?,獲得在不同狀態(tài)下燒嘴燃燒所需的燃?xì)饬?。風(fēng)管路安裝MK型高溫空氣電磁蝶閥,可方便調(diào)整風(fēng)量。在風(fēng)管路和燃?xì)夤苈飞细靼惭b1個DG型壓力開關(guān),當(dāng)風(fēng)壓和燃?xì)鈮毫Ξ惓r進(jìn)行保護(hù)。在焙燒爐、天然氣管道周圍安裝4個漏氣檢測探頭,一旦檢測出天然氣泄漏,立即報警提示。

        3.工作原理(圖 2、圖 3)

        圖2 鼓風(fēng)機(jī)電氣控制原理

        圖3 燃燒控制器電氣控制原理

        按下SB2按鈕,KM1吸合,鼓風(fēng)機(jī)啟動,對焙燒爐進(jìn)行吹掃(燃?xì)怆姶砰y關(guān)閉不嚴(yán)或多次點火不著時會有大量燃?xì)饩鄯e,若點火前不先進(jìn)行吹掃而直接點火極易發(fā)生燃爆事故),吹掃時間由延時繼電器KT1控制。鼓風(fēng)機(jī)啟動后,壓力開關(guān)KP2動作,KA4斷開。管路中燃?xì)鈮毫φ?,燃?xì)夤苈飞系膲毫﹂_關(guān)KP1動作,KA3斷開。當(dāng)KT1達(dá)到預(yù)設(shè)時間后KA5吸合,這時即可進(jìn)行點火工作。若砂再生控制系統(tǒng)發(fā)出可點火信號,啟動點火開關(guān)SB4,則IFS258型控制器進(jìn)入火焰模擬和自檢測階段。如果在此期間燒嘴控制器未檢測到火焰信號,這時燃?xì)怆姶砰yYV1會打開,同時點火變壓器TX1開始工作,輸出8000V的電壓給點火電極T1,點火電極對燒嘴壁的高壓放電產(chǎn)生電弧,點燃天然氣。如果在安全時間內(nèi)光電管UV1檢測火焰正常后,點火過程結(jié)束,焙燒爐可正常工作,KA1吸合、火焰正常指示燈HL2亮;反之安全時間內(nèi)沒有檢測到火焰信號,燃燒控制器鎖定,則KA2吸合有報警輸出,同時燃?xì)怆姶砰y關(guān)閉、故障信號燈HL3亮,此時維修人員或操作者必須查找故障原因。焙燒爐正常工作后由光電管、壓力開關(guān)對燃燒狀態(tài)、天然氣壓力、風(fēng)機(jī)工作情況進(jìn)行監(jiān)測,一旦發(fā)現(xiàn)異常,則自動切斷燃?xì)怆姶砰y,并輸出報警信號。徹底排除故障后,按下復(fù)位按鈕SB3,重新點火繼續(xù)工作。西門子MP277多功能顯示屏顯示、記錄所有運行和報警信息,供維修人員查詢使用。

        改造后的燃燒控制系統(tǒng)中,原BGN200P型燃燒器與砂再生控制系統(tǒng)PLC所有控制、通信線路不變。圖3中16KA4號線由砂再生控制PLC輸出,在改造后的控制系統(tǒng)中用來控制點火工作,17號、N兩根報警信號線仍輸入至砂再生控制PLC部分,確保改造后無縫對接。溫度均勻性、升溫速度、溫度的恒定是焙燒爐控制重要參數(shù),直接影響舊砂再生質(zhì)量,溫度控制采用歐陸818P4溫度調(diào)節(jié)器,使溫度控制更加精確。

        焙燒爐工作時,點火正常后燒嘴會用小火維持爐內(nèi)溫度,這時空氣電磁閥雖未得電,但可將閥門調(diào)節(jié)到30°位置以保證爐內(nèi)燃燒所用。溫度調(diào)節(jié)器脈沖輸出時,KA01得電,由KA01和火焰正常繼電器KA1控制空氣蝶閥,空氣蝶閥再控制GIK空/燃比例閥,此時爐內(nèi)是大火焰工作;溫度調(diào)節(jié)器沒有輸出時,空氣電磁閥關(guān)閉,進(jìn)風(fēng)量減少,隨之空/燃比例閥調(diào)節(jié),減少進(jìn)氣量爐內(nèi)以小火燃燒。這樣可按工藝要求調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度,并且升溫迅速、爐內(nèi)烘道溫度均勻。這種控制方式可減少點火次數(shù),既可節(jié)省點火電極損耗,又可避免因點火不著多次點火時爐內(nèi)燃?xì)鈿埩魩淼陌踩[患。

        三、改造效果

        焙燒爐燃燒系統(tǒng)改造后經(jīng)過兩年多運行,燃燒系統(tǒng)在潮濕天氣、灰塵大環(huán)境中運行穩(wěn)定、故障極少。點火電極、紫外光電管、壓力開關(guān)等經(jīng)常需檢修的元件均便于拆卸,出現(xiàn)問題一般操作者即可處理。焙燒爐燃燒系統(tǒng)全部是自動控制,與原砂再生系統(tǒng)聯(lián)動控制,整個控制系統(tǒng)采用多種保護(hù)措施,確保安全運行。再生后的舊砂經(jīng)取樣化驗成分均合格,各項指標(biāo)均優(yōu)于改造前,完全滿足工藝要求。 W13.12-28

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