吳 昊，郭 南

(1.通遼發(fā)電總廠檢修 項目部，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.沈陽工程學院 自動化學院，遼寧 沈陽 110136)

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基于智能執(zhí)行器的300 WM機組送風機動葉控制系統(tǒng)改造

吳 昊1，郭 南2

(1.通遼發(fā)電總廠檢修 項目部，內(nèi)蒙古 通遼 028000；2.沈陽工程學院 自動化學院，遼寧 沈陽 110136)

針對某300 WM機組送風機動葉控制系統(tǒng)運行中發(fā)現(xiàn)的指令值與反饋值有較大偏差、調(diào)節(jié)精度較差的問題，將送風機執(zhí)行器更換為智能型執(zhí)行器。經(jīng)過改造之后機組總風量控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量明顯提高，詳細介紹了此次技術改造過程。

送風機；執(zhí)行機構；控制系統(tǒng)

1 設備概況

某公司自備電廠2×300 MW鍋爐是哈爾濱鍋爐廠有限責任公司設計制造的亞臨界壓力，一次中間再熱，單爐膛，自然循環(huán)汽包鍋爐。鍋爐型號為HG-1060/17.5-HM35型，鍋爐整體Π型布置，全鋼構架懸吊緊身全封閉結構，鍋爐設計壓力19.95 MPa，最大連續(xù)蒸發(fā)量為1 060 t/h，額定蒸發(fā)量為1 008.8 t/h，額定蒸汽溫度540℃。設計主燃料為褐煤，低位發(fā)熱量12 190 kJ/kg。鍋爐爐膛采用平衡通風系統(tǒng)，選用2臺動葉可調(diào)軸流式送風機，2臺入口靜葉可調(diào)軸流式引風機，2臺離心式一次風機，燃燒器風箱為大風箱供風，爐膛設計承壓能力±5.98 kPa。

鍋爐用的送風機是武漢鼓風機有限公司生產(chǎn)的動葉可調(diào)的軸流風機，型號是M1-H1-R106/180-FDF，具體參數(shù)如下見表1。

2 系統(tǒng)存在問題

送風機正常運行時通過調(diào)節(jié)動葉開度來調(diào)整自身出力。動葉是液壓控制系統(tǒng)，油壓缸活塞移動控制動葉開度。活塞移動方向和距離由執(zhí)行器控制。

表1 送風機參數(shù)

鍋爐總風量通過送風機動葉進行調(diào)節(jié)。送風機動葉投自動情況下，總風量指令與總風量實時反饋經(jīng)過PID運算的輸出值和一路風量指令補償相加形成最終的動葉開度指令，然后經(jīng)過BLANCE平衡算法分配到2臺風機。指令由機組負荷決定。機組負荷指令形成鍋爐主控指令，鍋爐主控指令與總?cè)剂狭垦a償和氧量校正相加形成最終風量指令。總風量等于總一次風量加上二次風量。機組有6臺磨煤機，80%MACR以上運行時5臺運行1臺停備?？傦L量等于所有運行磨煤機的一次風量加上爐膛AB側(cè)的二次風量。

改造前的送風機動葉執(zhí)行機構通過DFDA5000伺服放大器二次表控制，它接受DCS發(fā)來的4～20 MA指令信號并與執(zhí)行器反饋信號作比較，然后輸出開關量指令來控制執(zhí)行器。

圖1 送風機動葉控制系統(tǒng)原理

原指令回路中存在一個伺服放大環(huán)節(jié)(把DCS的4～20 mA模擬量指令轉(zhuǎn)換成開、關指令信號)，反饋回路中多了一個把表示閥門實際反饋的4～20 mA信號修正后送回DCS的環(huán)節(jié)，為總風量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常投入造成了很多障礙，降低了總風量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于機組負荷變化頻繁，送風機動葉執(zhí)行器也頻繁動作，導致DFDA5000經(jīng)常出現(xiàn)問題，每次大小修都得重新校對甚至更換，這也增加了公司的物資成本和人力成本。因此，送風機動葉控制系統(tǒng)急需改造，考慮采用新型的調(diào)節(jié)型智能執(zhí)行機構。

3 系統(tǒng)改造過程

首先執(zhí)行器選型得從三方面考慮：

1)對控制系統(tǒng)靈敏度的要求;

2)與執(zhí)行機構連接的形式和輸出力矩;

3)適用的工作場所。

送風機動葉執(zhí)行機構是角行程執(zhí)行器控制器與執(zhí)行機構通過拐臂連接而成。8#爐送風機動葉執(zhí)行器開關實際大約需要60 NM?？傦L量控制系統(tǒng)對穩(wěn)態(tài)誤差和靈敏度都有很高的要求。送風機動葉執(zhí)行器安裝在送風機葉輪附近，運行中震動較大而且環(huán)境粉塵濃度高，這就需要執(zhí)行器各部分連接的強度要高并且有較高的防護等級。

3.1 新型智能型執(zhí)行器

AUMA SQR 05智能型執(zhí)行器使用的是AUMATIC AC控制單元。MATIC AC控制單元是帶有微處理器的AUMATIC 控制單元，AUMA提供了第四代一體化執(zhí)行控制器，是由功能塊、通信接口和設備元件組成的模塊系統(tǒng)，可以實現(xiàn)所有閥門的自動化控制。

AUMA AUMATIC AC控制單元可與多種AUMA執(zhí)行器配套使用。AUMATIC AC控制單元的設計特性如下：

①遠程操作的模塊化接口理念；

②帶有可上鎖的選擇開關、按鈕和指示燈的本地控制；

③LCD(液晶顯示屏)顯示狀態(tài)指示信號和可編程支持；

④以微處理器為核心，靈敏度和死區(qū)可調(diào)；

⑤可分體安裝于墻托支架；

⑥通過換相接觸器或可控硅進行電機控制；

⑦自動相位糾正；

⑧外部24 VDC供應。

外界條件：

①高機殼密封防護等級IP68；

②環(huán)境溫度范圍廣-40℃至+80℃。

接口特性:

①無源接點信號繼電器用于執(zhí)行器狀態(tài)顯示；

②模擬控制(0/4～20 mA)；

③可編程的步進模式(用于運行時間的延長)；

④自由定義/設定的中間位置；

⑤可設置在緊急情況和失去通信聯(lián)系的情況下的行為；

⑥以模擬信號送出限制和力矩信號 (配置永磁限位和扭矩變送器)。

AUMA SQR 05的輸出桿固定銷孔與拐臂固定銷孔形直徑同為20 mm。輸出力矩在50 NM至150 NM范圍內(nèi)。防護等級為IP68。AUMA SQR 05.AUMATIC AC智能型執(zhí)行器完全可以達到要求。

3.2 施工過程

為保證人身安全和8#機組穩(wěn)定運行的同時將送風機動葉執(zhí)行機構改造完成，開工之前必須開工作票做好安全措施:

①停止1臺送風機運行并鎖定其操作端；

②解除同側(cè)送風機聯(lián)跳引風機的保護；

③在開工之前拉開動葉執(zhí)行器電源并掛上“禁止合閘，有人工作”的標示。

將改造工作分為四步進行:

①新執(zhí)行器送電調(diào)試；

②原送風機動葉執(zhí)行機構拆除；

③新型執(zhí)行機構安裝；

④新執(zhí)行器調(diào)試，主設備投入運行。為保證機組穩(wěn)定運行，避免發(fā)生保護誤動、機組非停等事故，A、B兩側(cè)執(zhí)行機構要逐一進行。

3.2.1 新型執(zhí)行器送電調(diào)試

準備好1顆4芯2.5 cm電纜并將電源箱中的三相380 V電壓接入執(zhí)行器。就地操作執(zhí)行器看是否可用，如果有問題立即更換。

3.2.2 原送風機動葉執(zhí)行機構拆除

拆除之前將執(zhí)行器操作一遍，記錄機械開關限位以便新的執(zhí)行器安裝完成之后調(diào)試。拆除執(zhí)行器內(nèi)接線時必須做好標示，在新執(zhí)行器調(diào)試過程中遇到解決不了的問題時可以將原執(zhí)行器恢復。拆裝過程中放好零件以免丟失。

3.2.3 新型執(zhí)行機構安裝、調(diào)試

安裝新型執(zhí)行器時底腳螺栓必須緊固連桿。新型執(zhí)行器與原執(zhí)行器輸出桿角度不同，調(diào)整拐臂長度適應角度變化。新型執(zhí)行器安裝完成之后進行以下調(diào)試工作。

調(diào)試步驟：

1)旋轉(zhuǎn)方向設為順時針關閉。

2)停止方式設為限位停止。

3)開關力矩設為100 NM。

首先將執(zhí)行器控制開關撥到中間處即“0”位，

圖2 執(zhí)行器控制面板

然后按住“C”保持3 s以上并根據(jù)菜單選擇進入力矩調(diào)試界面。

圖3 力矩調(diào)試界面

通過上下鍵改變至設定的開關力矩值。

4)設定開關限位。

設定限位可以通過菜單選擇進入限位調(diào)試界面。

圖4 限位調(diào)試界面

通過上下鍵操作執(zhí)行器分別至2個位置。到達位置之后按面板上的回車鍵即可完成設定。

5)根據(jù)動葉本體情況調(diào)試新型執(zhí)行器的靈敏度和死區(qū)。

6)遠方操作執(zhí)行器觀察開關是否靈活。

3.2.4 并入主設備投入運行

提示運行值班員啟動風機之前試驗執(zhí)行器是否好用。

4 效果分析

圖5和圖6是改造前后動葉執(zhí)行器指令和反饋的歷史曲線。

圖5 送風機動葉執(zhí)行器改造前指令-反饋歷史趨勢

通過圖5曲線可以看出總風量在投入自動的情況下A送風機動葉指令在30%至40%之間變化頻繁。但是執(zhí)行器反饋跟蹤有很大的誤差和死區(qū)。當送風機指令變化5%以上執(zhí)行器才動作，而且指令與反饋有3%至5%的誤差。

通過圖6曲線可以看到改造之后送風機動葉執(zhí)行器反饋快速跟蹤指令，調(diào)節(jié)速度加快，動態(tài)偏差降低，調(diào)節(jié)效果明顯提高。

圖6 送風機動葉執(zhí)行器改造后指令-反饋歷史趨勢

經(jīng)過這次改造后，機組可以投入CCS和AGC控制，當機組目標負荷發(fā)生變化時鍋爐主控可以根據(jù)負荷變化量改變總煤量和總風量。

[1]霍煤鴻駿鋁電公司.霍煤鴻駿鋁電公司自備電廠300 MW集控運行規(guī)程[Z].霍林郭勒：霍煤鴻駿鋁電公司電力分公司，2009.

[2]武漢鼓風機有限公司.武漢鼓風機有限公司M1-H1-R106/180-FDF調(diào)試說明書[Z].武漢：武漢鼓風機有限公司,2004.

[3]歐瑪有限公司.AUMA執(zhí)行器控制裝置AUMATIC AC 01.2使用說明書[Z].天津：歐瑪執(zhí)行器有限公司,2010.

[4]國電智深有限公司.EDPF-NT Plus 操作員站使用手冊[Z].北京：北京國電智深控制技術有限公司,2006.

[5]郭 南，馬 陽.電廠熱工過程控制系統(tǒng)[M].沈陽：東北大學出版社,2013.

[6]郭 南，張玉艷，遲新利.基于變參數(shù)PID的火電廠過熱汽溫控制[J].沈陽工程學院：自然科學版，2008(2)：150-152.

(責任編輯 佟金鍇 校對 張 凱)

Optimization of Air Blower Blade Control System in 300 MW Unit Based on Smart Actuator

WU Hao1,GUO Nan2

(1.Maintenance project department,Tongliao Power Plant,Tongliao 028000,Inner Mongolia; 2.School of Automation Control Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

Larger deviation between the instruction and feedback value,and poor regulation accuracy was found during the operation of the air blower blade control system in a 300MW unit.In order to overcome the problem,intelligent actuators were used instead of the original actuators.Actual operation showed the regulation quality of the total air volume control system improved obviously after modified.The paper illustrated the whole technical reform in detail.

air blower; actuator; control system

2015-05-17

吳 昊(1988-)，男，遼寧營口人，助理工程師。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.03.018

TP273

A

1673-1603(2015)03-0270-04