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智能型變頻電動調節閥在鍋爐系統應用

發布于:2019/10/10 13:22:39 點擊量:95

     目前在蒸汽鍋爐給水電動調節閥產品選型、使用中存在嚴重的問題,其自動上水系統的穩定性,精確控制
     (一)蒸汽鍋爐上水自動控制系統對鍋爐運行重要性。
     按相關規定,每小時蒸發量大于6噸的鍋爐都應使用儀表控制調節閥上水,調節時應連續均勻向鍋爐供水。在鍋爐運行中水位規定應保持在正常水位,并允許在正常水位各25mm以內波動。水位波動越小對鍋爐運行越穩定、安全,供汽質量越好。同時對蒸汽鍋爐自動給水系統質量提出了更高要求。
     1. 控制不好危及鍋爐安全運行。鍋爐運行時,水位的變化主要是由于鍋爐負荷變化引起的。當用蒸汽多時,水位下降就多;用汽少時,水位下降就少。鍋爐水位過高,會出現蒸汽帶水,甚至發生滿水事故;水位過低,又會釀成鍋爐爆炸事故,危及人身安全和設備損失。此外因負荷突然變化造成假水位,還會造成調節系統誤操作。
     2. 控制不好汽壓不穩。給水量增加,直接影響的水位上升,但是汽壓下降更靈敏。這是因為給水溫度低于爐水溫度,當給水量增加,在爐內就要多吸收熱量,因此用來蒸發爐水的熱量要減少,汽壓顯然要下降。同樣道理,給水量減少,水位下降,汽壓要上升。
     3. 控制不好汽溫不穩。給水量增加,汽溫要下降,這是因為給水量增加時,汽壓下降,爐水溫度下降,水冷壁在爐膛吸收的輻射熱量要增加,使爐膛出口煙汽溫度下降,導致汽溫下降。同樣道理,給水量減少時,汽溫要上升。
     (二) 目前鍋爐自動上水現狀及控制難點
     經過我們對一些企業蒸汽鍋爐上水現狀進行調查發現,流量以至達到鍋筒水位波動范圍最小化而被人們忽略,有的已經構成了安全的隱患,時時威脅著鍋爐的安全的運行。主要存在問題有如下幾個方面:1. 經常燒毀電動執行器電機;2. 調節閥桿經常頂彎;3. 調節閥桿不停地上下動作,造成閥桿磨損嚴重導致閥桿部位漏水;4. 鍋爐的水壓力表指針不停地擺動,供水壓力及水位波動較大。根本原因所用電動調節閥不能與系統適配。
     鍋爐供水調節閥有以下四個特殊性:
     1. 電動調節閥兩端壓差大,一般三十噸左右蒸發量的鍋爐調節閥入口水壓力可達2MP左右,出口水壓力可達1.2MP左右,要求電動執行器電機輸出力矩(負載重)較大;
     2. 經除氧罐給水溫度可達1000C,使調節閥體溫度較高,不利于電機散熱,如果調節系統出現震蕩,易燒毀電動執行器電機;
     3. 鍋爐汽包液位時間常數小,調節過程易出現系統易振蕩(表像是電動調節閥上下動作不停止)特別是采用三沖量調節器控制,由于選取三個參量,精度較高,控制周期較短,普通“電子式”電動調節閥不相適應,閥桿上下動作頻繁,經常摩擦磨損過快出現漏水;
     4. 蒸汽鍋爐上水環節屬于十分重要環節,要求電動調節閥可靠性好,出現故障不能上水鍋爐危險性較大。
     目前一些鍋爐給水用電動調節閥大都是“電子式伺服放大器”帶動的調節閥,這種電動調節閥是不能根據信號偏差大小來改變其執行器電動機的速度。因為只變方向、不變速度勢必會使用系統調節精度受到限制,對開關型或一般變化緩慢的控制對像控制精度要求不高場合可以使用,但像蒸汽鍋爐負荷變化較大的場合擔當自動上水調節閥是難以達到較好的自動控制效果。另外電動調節閥都使用單相交流電動機作為控制電機,而單相交流電動機有兩個弱點:1. 目前作的輸出使用時,由于啟動電流很大近7倍額定電流,會使 電機始終處在大電流的工作狀態,導致電機發熱,嚴重時可以使電機燒毀。
     調節系統要求電動調節閥應屬于隨動系統,這類系統的輸入量是隨意變化的,但要求能電動調節閥以一定的精度跟隨輸入量的變化。目前使用的電動調節閥的電機動作只能是通過伺服放大器控制其正、反轉向的恒速動作,顯然作為執行機構的伺服電機是不能隨小信號的變化而低速運行。不能靈敏快速平穩可靠運行與系統控制協調。
     (三) 解決的辦法——智能型變頻電動執行器
     針對原有電動執行器不能以低速運行,通過極強的微調作用修正微小偏差從而導致調節系統超調這一缺點,采用智能型變頻電動執行器與各種閥體配合,利用數字化變頻技術,改造目前電動執行器,使之具有變速運行、動態響應快、調節定位精度高、穩定性好,故障率低,使用壽命長等優點,徹底改變了調節閥在一些重要領域不能適用的缺陷。我們在天津濱海新區某供熱公司對若干臺大型蒸汽鍋爐原使用的給水電動調節閥進行了改造,收到了良好的預期效果。
     多臺35噸蒸汽鍋爐,在改造前使用上述“電子式”電動調節閥為其給水,總控制室儀表采用三沖量調節器分別控制上水電動調節閥,雖經專業技術人員努力調試,效果不佳。水位顯示有明顯跳動,供水壓力不穩,表指針在0.5MP—1.2MP之間擺動,閥桿不停上下動作,由于磨損過快,閥桿漏水嚴重。頻繁燒毀電機,影響了鍋爐的正常運行。盡管專業人員努力調整也不能達到預期效果?,F在一般大中型鍋爐均配備三沖量給水調節儀表,它有效的克服了鍋筒出現“假水位”的現象,它以鍋筒液位為主控對像,以蒸汽流量和給水流量為和鍋筒液位三個參考量相運算,再去控制調節閥改給水流量使鍋液維持在一個穩定的范圍內。同過去單沖量(只一個鍋筒液位變量)給水調節儀表相比靈敏度高,響應快,控制周期短。所以傳統的電動調節閥明顯不能適應,因此出現超調導致震蕩。
     更換了智能型變頻電動調節閥(BPZ—40 型電動調節閥)后,效果顯著。供水指示壓力表相當穩定,指針在1.2MP不動,調節閥桿動程僅在1~2mm范圍內緩慢變化,鍋筒水位指示相當穩定液位波動10mm,電機溫度300C左右,再也沒出現燒電機情況。另外,智能型變頻閥采用的電腦板有參數設定功能,如放大倍數,力矩提升,行程上、下限電氣參數限位,控制不靈敏區設定等諸多項參數根據現場控制對像可靈活設定。更重要的是伺服電機采用了變頻控制,起動力矩大,響應快,動作時根據偏差信號大小變速運動,做到柔啟柔停,因此管道內高壓水沖擊力很小,有利于調節系統穩定。
     現在全國已有很多廠家蒸汽鍋爐使用了這種智能型的變頻閥,對原有的“電子式”電動調節閥進行了改造,效果都有很好。
    


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