新型大扭矩气动执行机构在邹县电厂600MW机组磨煤机容量风门上的应用

编号
中国华电集团公司山东邹县发电厂
技师（高级技师）论
文
课题名称新型大扭矩气动执行机构在邹县电厂600MW机组磨煤机容量风门上的应用
姓名丁曙光
工号 2320
专业热工仪表检修工
指导教师
2014年03月 16日
新型大扭矩气动执行机构在邹县电厂600MW机组磨
煤机容量风门上的应用
邹县发电厂热工队丁曙光
摘要介绍邹县发电厂600MW机组制粉系统容量风门执行机构在生产过程中出现的故障，以及容量风门执行机构的改进思路和改造情况，探讨大扭矩气动执行机构在实际应用中存在的问题并提出改造方案，提高火电厂制粉系统容量风门执行机构调节特性，保证机组AGC方式下协调控制的可靠投入。

关键词 AGC 大扭矩气动执行及机构调节精度调节特性智能定位器
目录
一、概述-----------------------------------------------3
二、设备改造前的现状-----------------------------------------------3
三、改造实施的可行性研究-----------------------------------------------5
四、改造实施过程------------------------------------------------------------- 7
五、改造后的效果检查------------------------------------7
六、结束语----------------------------------------9
一、概述
机组投入AGC方式运行是火电机组必须执行的标准，而保证机组AGC方式可用率、调节速率和响应时间是热工自动控制优化的重要目标，是提升机组经济效益的必要保障。

锅炉给粉量控制是机组AGC方式下协调控制的重要参数，而磨煤机容量风是给锅炉输送煤粉的最主要的工具，容量风门正是调节容量风风量的重要手段。

通过对邹县电厂三期两台600MW机组制粉系统容量风门气动执行机构改造，提高执行机构的调节品质，使磨煤机自动控制的投入率、调节精度、调节速度都得到极大的改善，完全满足机组AGC方式下对磨参数的要求，保障了机组AGC方式的可用率、调节速率和响应时间。

二、设备改造前状况
图1 邹县电厂600MW机组磨煤机系统图
图1为邹县电厂600MW机组磨煤机系统图，容量风由热一次风和冷一次风混合而成，容量风的温度由热、冷一次风门调节，容量风风量由容量风门进行调节，通过调整容量风门开度大小，调整容量风风量大小。

容量风流经磨煤机内部，带走磨煤机内磨碎的煤粉，经分离器分离，将符合要求的煤粉送至燃烧器出口，保证锅炉燃烧所需要的煤粉量。

容量风门有两种远程控制方式，一是投入自动模式，跟随锅炉协调，由逻辑程序根据锅炉协调的参数计算出容量风门所需的开度，并给容量风门发出指令，调整容量风门的开度大小，此种情况下要求容量风门活动灵活，灵敏性和稳定性要求较高；二是手动模式，由运行人员操控，根据运行人员的操盘需求，调整容量风门的开度大小，此种情况下，由于运行人员精力有限，对风门的开度都是控制在大致范围内，且调整周期比较长，不能满足机组AGC模式运行的需求。

图2改造前磨煤机容量风门
邹县电厂三期两台
600MW机组炉制粉系统
磨煤机容量风门气动执
行器采用ElsagBailey
过程自动化集团的
Bailey系列产品，定位器是机械类AV2、AV3型号，气缸是单气缸双作用类型，气动执行器与容量风门挡板是同心轴式连接。

定位器接受DCS来的指令，内部电机带动背压片转动，调整背压大小，调节
滑阀开度，调整输出至执行器气缸的气源压力，气缸内活塞受到压力活动，带动连接杆驱动连接轴转动，调整风门挡板的开度。

由于容量风门及其气动执行机构，经过十五余年的使用，风门门轴部件磨损，气动执行机构气缸的密封性下降，机械式定位器内部组件损伤、老化，导致风门卡涩、调节不灵活，定位器调整方法繁琐，调整时间长，且该定位器的备品备件，厂家已经停止生产。

该类型容量风门气动部分与风门挡板是同心轴式连接方式，气缸进气工作产生的扭转力小，导致风门调节不灵活、卡涩，不能满足容量风调节的需要，同时门轴磨损后，导致转动容量风门的挡板时，门轴处的摩擦力增大，需要气动执行器产生更大的动力，且此时气动执行器的输出轴与挡板的中心连接杆不在同一直线上，气动执行器输出至挡板的扭力被分散减小，而同心轴式连接的方式产生的动力比较小，所以当风门挡板某一处摩擦力大于气动执行器按设定输出的扭力时，风门活动时就会卡涩
在机组运行期间，频繁产生缺陷。

据相关班组统计，每周都有风门调节有误差，或操作不动等情况引起的缺陷，使得磨煤机投入自动后，容量风调节的灵敏性、稳定性不能满足要求，影响机组AGC 方式的可用率、调节速率和响应时间。

三、改造实施的可行性研究：
通过详实的调研与分析，对执行机构改造实施有了充足的技术支持，大扭矩气动执行器与之相配套的智能型ABB定位器具有以下几大优点：
A、大扭矩的气动执行机构，输出较大的推力和拉力，客服风门门轴部件磨损所产生的摩擦力，保证风门动作的灵活性；
B、更换新气缸，代替老气缸，消除了老气缸内部密封性下降的缺点，杜绝了气缸串气导致的动力不足的情况；
C、进口设备国产化，新的气动执行机构的备品备件价格便宜，购买便利，利于设备的维护和检修；
D、更换新型ABB智能定位器，代替原机械式的Bailey定位器，使用ABB定位器具有以下优点：
1、操作简便，调整方法简单，自动监测并匹配参数，操作模式直观明了，可通过操作面板或通讯端口进行参数修改、控制、监测、诊断和定位器整定；
2、坚固可靠的结构及优异的抗震性能，金属外壳，IP65防护等级，抗震动及冲击能力可达10g/80Hz，而误差<1%，即插即用附加模块，便于增减功能；
3、紧急保护功能，当定位器失气时，可以使风门保持在系统之前的状态，防止风门的开度突变，保证容量风风量不变，保障煤粉输送的稳定性；
4、定位器在使用中，根据指令、位返的偏差，当超过定位器设定的偏差区间后，自动调整输出至气缸的气源压力，使位返快速跟踪指令，克服了风门在某一区间因摩擦力增大而产生的风门卡涩问题；
5、国内相同类型的定位器品种繁多，备品备件购买便利。

四、改造实施过程
将容量风气动执行机构由原来的同心轴式连接方式，改为大扭矩连杆式连接，并更换大气缸，增大气动执行机构对风门挡板的输出力量，克服了风门门轴部件磨损导致的风门卡涩问题；更换新气缸，气缸内部密封性下降的缺点，杜绝了气缸串气产生的动力不足的情况；更换新型ABB 智能定位器，代替原机械式的Bailey 定位器,提高风门调节的精确性，带有断气保位功能，防止风门、突开突关，防止影响风量调整，保证磨煤机的安全运行，同时提高调节精度，保证阀门调节时指令、违反跟踪良好，偏差符合要求。

对定位器做防尘处理，包用扎塑料布，防止灰尘进入到设备内，定期打扫卫生；新的气动执行器连杆处带有防护灰尘的可伸缩的塑料软管。

五、改造后的效果检查 设备改造后，制粉系统容量风门活动灵活，指令、位返跟踪良好；缺陷大幅度减少；磨煤机自动控制的投入率提高，调节精度提高、速度加快，完全满足机组AGC 方式下对磨参数的要求
，保障了图3改造后的磨煤机容量风门
机组AGC 方式的可用率、调节速率和响应时间，经过半年多的运行观察，将对其改造后的效果进行详实的检查。

1、目标检查：改造磨煤机容量风门缺陷发生率大大降低，容量风门投入协调后正常，这不仅减轻了检修人员的维护量，也减轻了运行人员的操盘工作量。

2、安全效益：本次改造后，风门动作灵活、调节特性良好，投入协调后，调节功能良好。

如下图：
风量调节及时、有效，调高了机组AGC 方式的可用率、调节速率和响应时间，满足电网调节的需求，为电网的安全运行提供了一个有力的保障。

3、经济效益：风门使用期间缺陷减少，消除缺陷更容易、更快速，人力成本减少，每年节约成本6万元；
进口设备国产化，备品备件便宜、易购买，每年节约维护费用4*6万。

图4磨煤机容量风门协调控制曲线图
4、社会效益：风门调节特性优良，风量调节快速有效，提高煤粉燃烧率，降低了煤耗，降低了机组排放量，保证了周边市民的健康生活。

5、便于日常检修和维护：风门改造后，定位器调整方法简便、迅速，10-20分钟就可以调整完毕，能及时消除缺陷。

六、结束语
通过对容量风门的改造，实现了进口设备国产化，备品备件价格便宜、易购买，利于设备的检修和维护；智能定位器的调节精度更高，反应更快，定位器参数调整简便快速。

改造后，风门开关灵活，调节迅速，满足容量风的风量调节需求，提高煤粉的燃烧率，完全满足机组AGC方式下对磨参数的要求，保障了机组AGC方式的可用率、调节速率和响应时间，节约了大量维护费用和人力成本，对发电厂有类似缺陷的气动执行器的改造工作有借鉴意义。

消除设备缺陷、设备治理和改造是一个永恒的话题，只有提高设备的可靠性，才能保证机组安全稳定运行，通过技术改造和设备的升级换代我们可以大大提高设备的运行质量，对此我们还应加大设备治理力度，提高设备运行可靠性。

参考文献：
1、《ABB智能定位器使用说明》
2、《邹电600MW机组磨煤机风量控制逻辑图》，2010，
3、《邹电600MW机组锅炉系统图》，1997
作者简介：丁曙光，1991年毕业于华北电力大学，山东曲阜人，长期从事邹县发电厂300MW、600MW、1000MW机组的检修工作，具有丰富的大型火电机组检修经验，具有较高的理论分析和工作创新能力
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