二次风执行机构控制系统改造及应用

摘 要：论述300MW机组锅炉二次风执行机构控制系统的构成原理以及在运行过程中出现的问题分析和判断，并进行了设备的改造和相应气控柜及逻辑的改进。通过文章的分析，希望对相关工作提代供帮助。

关键词：二次风；定位器；控制；改进

1 概述

二次风使煤粉、空气充分混合，同时供给煤粉及燃油所需的助燃空气。二次风气动控制装置根据锅炉负荷变化和燃料的变化来控制二次风挡板。为了有效地保证锅炉燃烧和维持炉膛负压一定，一般二次风挡板开度大小通过燃烧器管理系统控制。挡板开关位置的指令信号通过煤层和油层启停过程中的协调控制系统来实现。

根据二次风起着不同的作用，二次风分为辅助空气、燃料和助燃风，通过不同的方式分别进行控制， AA、A、AB、B、BC、C、CD为7层下部二次风，CD2、D、DE、E、EE1、EE2为6层上部二次风。

2 智能定位器控制原理

现场控制柜接受由DCS系统给出的4-20mA指令信号，压力信号是通过控制柜中的智能定位器到相應气缸上、下缸进气压力的调节分布，连续线性调节气缸，使气缸在整个范围内任意0-100%精确调整。同时，该执行机构的位置变送器的位置将被转换为4-20mA标准信号回传至智能定位器，再通过一个4-20mA反馈信号功能模块的智能定位器的反馈，然后发送到DCS。每4套执行器的控制部分被集成了一个控制柜，其中每一层作为一个实际应用的控制柜，四角同动。

3 原二次风执行器控制存在问题

在热工人员长时间设备维护过程中发现机械式定位器控制精度低，执行机构卡涩、开关不灵活、出现不等的响应时间等问题，而且调试过程繁琐，反馈信号漂移不稳定，经常出现超调或不调而引起的DCS显示坏点。同时执行器所处的安装的位置不易维护，给锅炉燃烧运行所需的调节空气的调节造成了很大的影响，带来了安全隐患，影响锅炉燃烧效率。

二次风门气动执行器的控制模式是不合理的，一个电气转换器控制一层四个二次风门，不能满足安全生产的需要，一旦其中一个二次风门故障，会导致同一层的三个二次风门失控，极大地影响了锅炉的稳定燃烧。

3.1 原设计执行机构控制布置原理

原执行机构因设计安装方式不足，13层二次风执行机构，每层公用一个定位器控制同层的4角执行器，造成的后果是一旦同层的任一执行器卡涩、漏气、故障，均能影响同层其他执行机构的动作，甚至执行机构无法控制；仪用空气含水重，造成空气过滤减压阀内堵塞排水口，造成水直接进入电气转换器、定位器和气缸，严重影响产品质量；控制柜的控制气源到就地的定位器之间的不锈钢管使用的都是卡套式接头，在冬夏温差较大时非常容易出现漏气现象，严重影响执行机构的控制精度；同时也给热控带来很大的维护量，也造成炉膛中燃料燃烧不充分、烟气大、排烟温度高；机械式执行器线性差，二次风和周边空气调节不匹配，火焰偏离检测区，火焰回流效果差，使火焰探测信号偏弱且不稳定，特别是在煤层的底部更为明显，不但火检不稳定，而且有煤粉下掉至捞渣池的现象的出现，严重影响燃烧，使燃烧空气分布不够，造成燃烧恶化，引起锅炉灭火。

3.2 二次风执行机构控制改造实施方案

3.2.1 对3号炉二次风执行器进行改造（由原来的瑞安仪表三厂气动执行机构改为“ABB定位器、意大利STI/SC Φ63/125气缸” ）。

3.2.2 将原设计为一控四的气路控制方式改为一控一的控制方式。将原机械定位器改为ABB智能定位器，原三路工作气源只需一路通过铜管连接至气缸即可。

3.2.3 气动执行机构智能定位器直接接受DCS给出的指令信号4～20mA，根据所接受的信号来控制气缸活塞的位移，从而完成对风门的控制。同时集成于智能定位器内部位置变送器，可以把输出轴0～125mm的机械行程转换成线性的4～20mA电信号输出给DCS控制系统作为反馈。

3.2.4 改造13层二次风执行机构调节灵活、可靠、准确，能够满足就地手动控制和远端程序控制的要求；二次风执行机构具备层操功能和单操功能画面，CRT上具有层操和单操切换画面。

4 执行机构改进安装

4.1 需要主要设备、材料

ABB TZID-C1010521001智能定位器（带压力模块表头、气源接头7个/套、连接件）；ABB定位器、意大利STI/SC Φ63/125气缸（包括附件：减压过滤器、金属软管、φ8的截止阀、STI/SC支架）：52套；控制电缆：7800米；I/A'50系列FBM204卡输出，通道隔离卡件。

4.2 实施步骤及技术措施

4.2.1 切断原气动执行器的三路气源，将原机械执行机构拆卸（若原减压阀良好则无需更换），在执行器安装支架上安装智能定位器，定位器的输出轴与反馈环节用轴卡安装牢固，并确保在50%位置执行机构的行程，定位器四底脚螺丝要固定良好，只需用铜管连接一路工作气源至定位器，确保紧密密封，无泄漏。

4.2.2 如有空余槽位，则安装DCS 的I/O FBM204卡件，卡件的模拟量AO输出通道接入原来的执行器的反馈信号电缆，作为气动执行器的指令信号。

4.2.3 打开气动执行机构的工作气源，同时调整减压阀压力到定位器工作压力即可，通过可视化操作面板进入定位器自动整定程序，此时气动执行机构将在全开全关行程自动整定。当自整定完毕后，指令信号可通过AO卡件输出作用于就地的气动执行器，以检验执行机构的行程与反馈信号是否相符。

5 技改后应用效果

5.1 综合定位器直接装配在执行器上，没有控制柜。就地系统结构简单，电器接线和气源管路连接方便，调试易于操作。

5.2 通过改造后，二次风执行机构调节灵活、可靠、准确，能够满足就地手动控制和远端程序控制的要求；具备层操功能和单操功能画面，CRT上具有层操和单操切换画面。

5.3 通过技术改造，首先从根本上解决二次风执行机构调节受限问题，从而解决热控人员维护量大的问题。

5.4 实现更高的控制精度，解决调节执行与运行工况、运行人员的监控调节偏差较大的问题。

6 技改后存在的问题

6.1 控制部分智能阀门定位器的电路板，受温度环境的影响较大，若在高温下长期运行可能被烧毁，或在进水这种情况下，如果更换主板、反馈板，会相应的增加维护费用。

6.2 智能定位器空气洁净度要求较高，如果不能保证清洁空气压缩装置，很容易使定位器内部堵塞。

7 结束语

以上对锅炉二次风门气动控制系统由机械式定位器到智能式定位器的改造进行了讨论，此改造工作也可同时应用于机械式调门的改造应用，可极大地减小热工人员的维护量，提高自动化水平。随着不断发展的设计水平和自动化技术，火电厂的自动控制方案将更加进步和完善。

参考文献

[1]叶江祺.热工测量和控制仪表的安装[M].北京：中国电力出版社.

[2]连城发电公司3号炉二次风执行机构改造可研[Z].

作者简介：崔治亮，男，助理工程师，本科，靖远第二发电有限公司热控班检修工，从事发电厂热工控制自动、保护、汽轮发电机组在线监测及控制系统等检修工作。