显德汪矿矸石电厂KBT-904型操作器改造

秦占强

摘 要:显德汪矿矸石电厂所采用的上海新宝仪器仪表厂KBT-904型手动操作器由于设计原因存在用按钮直接带负荷控制执行机构,给企业的安全生产和经济运行带来隐患。通过分析论证通过在仪表内部增设固态继电器的办法,用仪表本身具备的DC12V电源控制固态继电器,由继电器间接控制执行机构,保证了企业的安全生产,取得了良好的社会和经济效益。

关键词:手动 操作器 固态继电器

中图分类号:TU47 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)10(c)-0091-01

显德汪矿矸石电厂现有装机容量2×6 MW发电机组,35T/h、65T/h锅炉各一台。自1997年开始筹建,2000年底投入运行,其热工仪器仪表由邯郸成套设备厂成套供应。所使用的各操作类仪器由上海新宝仪器仪表厂提供,执行机构采用天津市世纪奥博有限公司生产的系列DKJ(角行程)或DKZ(直行程)型执行器。

1 基本工作原理

显德汪矿矸石电厂所使用手动操作器与电动执行机构配套使用,电动执行器在控制系统中被称为终端控制单元,操作器作为控制单元输出控制信号,控制执行机构输出位移,可完成对各种阀门、风门的远程手动或自动控制。而执行机构将自身运行位置通过位置发送器转变为0～10 mA或4～20 mA的电子信号反馈给操作器,经显示仪表转换为数字或电流信号显示执行机构的当前位置,以便运行人员随时掌握被控制机构的运行状态。

2 设备故障现象

调试过程中发现,该厂所使用的所有手动操作器,运行一段时间之后就会出现各种操作失灵现象。一是出现回路不能接通的现象,刚开始经反复多次按压后,可以恢复,但频率呈逐步上升趋势,并且越来越频繁,直至设备基本完全失灵;二是操作器在选择开启或关闭的操作动作后,一旦停止操作,执行机构必须立即停止以上操作,但该厂操作器出现操作不能自动切断,被控制对象全程开启或关闭,失去控制,且操作回路一直接通,处理不及时有时甚至可能烧坏电动执行器的伺服电机这一现象;三是出现操作完全失灵的现象,或者开按钮,或者是闭按钮其中之一完全失效,有的还会出现按钮内部变形。

3 问题造成的危害

以上现象的出现给正常的安全生产带来巨大的安全隐患。首先是在锅炉启动或停止期间,操作量较大,对操作器的灵活性要求非常高,一旦操作失灵,在压力不断升高情况下,如果压力容器不能正常卸压,且安全阀失效的情况下,后果不堪设想。而如果压力下降不受控制的话,就会造成蒸汽品质下降,蒸汽中携带水分,给汽轮机组造成水冲击的严重后果;其次是锅炉启动期间如果风量控制失灵,轻则造成熄火停炉,重则造成锅炉结焦,甚至造成干锅烧毁水冷壁、省煤器、过热器等附属设备;第三是给锅炉正常运行带来不便,影响蒸汽质量,造成温度、压力控制不稳,给汽轮发电机带来一定程度的干扰;第四是影响了锅炉汽、水、风之间的合理配合,使燃煤燃烧不够充分,产生大量可燃飞灰,增加了发电成本,影响了电厂的经济效益。

4 分析问题原因

为不对正常的调试工作和设备的正常运行造成影响,对操作仪进行了现场拆解,研究设备的组成结构,分析问题的原因和症结。该厂热工仪表检修人员发现该仪器所采用的控制按钮为双触点,直接与单金属片连接的方式,其操作信号的输出则由该按钮直接带负荷接通以220 V交流电源直接控制执行器,直接控制电机的正反转,由于回路电压较高,电流较大,造成较大电流瞬时通过,产生电火花。正是基于这一原因,由于直接带负载接通220 V电源造成在接通的瞬间的电打火现象,产生瞬时高温由于化学反应而生成Fe3O4,由于长期运行 Fe3O4大量堆积,在接触片表面形成一层氧化膜,由于Fe3O4本身不导电,所以电源不能接通,当操作时就会形成断路,控制回路不通,操作失灵。第二由于操作过程中电流较大,所以还有时出现类似电焊的效果,造成按钮的两个触点粘连,控制回路电源不能切断,控制信号输出不能中止,执行机构全部开启或者全部关闭,从而造成事故;第三在连续开启或关闭频繁出现大量操作的情况下,产生大量的热量散热不畅,热量积累造成按钮的塑料外壳变形而使按钮失灵,操作不能正常进行等问题。

5 研究解决方案

针对以上原因,为维持正常调试工作,首先采取最简单的物理处理方法,对接触片和触头采取手工磨除氧化层,再与厂家联系紧急购置备用按钮,先维持运行。然后,针对操作器的缺陷进行技术改造。根据弱电控制强电的原则,在操作器内部增加一组固态继电器,经过研究分析操作器内部各元器件的负载能力,经过严格测算,认为该操作器所配备的12 V直流电源,完全可以承载固态继电器线圈所需要的載荷。将固态继电器的输出端直接与执行部件电源连接,用来控制执行机构的正常运行;从操作器内部选取一个直流12 V电源,与按钮的一个接点相连接,另一个接点与固态继电器的线圈正极相连接;线圈的负极则直接与操作器负极连接。这样就由按钮直接控制220 V带载荷设备,转变为由12 V直流电源直接控制固态继电器线圈,通过固态继电器直接控制220 V带载荷的执行装置,由于按钮只是负责接通12 V直流电源且仅仅是控制一个功率非常小报继电器线圈,因负载非常小,消除了电打火现象,也不会产生高温或者氧化层,使得以上问题得到了彻底的解决。

6 产生效益效果

通过对全厂24块仪表的改造,消除了安全隐患,节省了设备改型资金,创造了可观的社会和经济效益。经济效益方面:一是节约了大量资金。如果采取设备改型的办法,按照一块同型号操作器4000元计算,可节约资金9.6万元;二是保证了调试和生产工作进度。由于该型仪表的问题,一定程度上干扰了生产调试的工作进展,由于采取的措施及时到位,未给调试工作带来大的影响,维护了正常的生产调试秩序;三是维护了企业的安全生产。由于工作得力,保证了设备安全和职工的人身安全。