奇臺電廠(chǎng)除灰系統氣動(dòng)閥門(mén)的控制系統分析

　　針對影響電廠(chǎng)氣力除灰系統的工作效率的主要因素，從提高設備效率、提高控制自動(dòng)化等方面，介紹了天山電力奇臺電廠(chǎng)氣力除灰系統的組成及選用的各氣動(dòng)閥門(mén)的工作過(guò)程，及與其配合使用的電磁閥的原理及電磁閥箱的接線(xiàn)，詳細分析了氣動(dòng)閥門(mén)在程控中的控制策略，為該技術(shù)在類(lèi)似工程中的設計使用提供了參考。

　　引言

　　新疆天山電力奇臺熱電聯(lián)產(chǎn)工程位于昌吉回族自治州奇臺縣，一期工程建設2×350MW超臨界、空冷、供熱式汽輪發(fā)電機組，配2×1178t/h超臨界、一次中間再熱煤粉鍋爐。本期工程每臺爐配置兩臺雙室五電場(chǎng)靜電除塵器，每個(gè)電場(chǎng)設4個(gè)灰斗，兩臺爐共40個(gè)灰斗，除塵器一電場(chǎng)灰斗可儲存鍋爐BMCR工況下不小于8h的排灰量，排灰方式為連續或間斷排放。

　　除灰閥門(mén)是火電廠(chǎng)除灰系統中的重要裝置，要保證其減少泄漏，且能長(cháng)時(shí)間在高溫環(huán)境下正常運行。本工程除灰系統中需遠程操縱的閥門(mén)全部采用氣動(dòng)閥門(mén)，由于氣壓傳動(dòng)具有防火、防爆、節能、高效、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中的得到了廣泛應用，且直接以主廠(chǎng)房?jì)x用氣作為氣源，用以實(shí)現閥門(mén)開(kāi)閉的控制，方便可靠。

1、氣力除灰系統的組成

　　1.1、系統結構

　　該氣力除灰系統采用干灰正壓濃相氣力集中系統。每臺爐除灰系統出力按不小于設計煤種排灰量的150%同時(shí)不小于校核煤種排灰量的120%進(jìn)行設計，系統設計出力不小于39.5t/h。

　　電除塵器及省煤器的每個(gè)灰斗下均安裝1臺氣力輸送倉泵作為主要輸送設備，各個(gè)灰斗收集的干灰，依次經(jīng)過(guò)手動(dòng)插板門(mén)、氣動(dòng)進(jìn)料閥進(jìn)入倉泵內，當倉泵灰位到達預定位置，進(jìn)料閥閉，倉泵的出料閥開(kāi)啟，干灰由壓縮空氣輸送到灰庫。本工程設3座灰庫，1座原灰庫，1 座粗灰庫，1 座細灰庫，每座灰庫有效容積約1000m3。相鄰兩座灰庫之間設連通管，用于平衡各灰庫間壓力，連通管上設手動(dòng)關(guān)斷閥。

　　1.2、倉泵輸送系統

　　在氣力輸送系統中，采用正壓濃相倉泵作為系統的關(guān)鍵輸送設備。系統包括倉泵、氣動(dòng)進(jìn)料閥、氣動(dòng)出料閥、進(jìn)氣組件、進(jìn)氣調節機構、料位計及壓力變送器、儀表等必需的設備(見(jiàn)圖1)。

圖1 倉泵輸送系統組成

2、氣動(dòng)閥門(mén)的控制

　　2.1、氣力除灰系統的輸送過(guò)程

　　本工程的氣力除灰系統的輸送過(guò)程分為3個(gè)階段：進(jìn)料階段：輸送系統投入運行后排氣閥和進(jìn)料閥打開(kāi)，物料自由落入泵體內，當料位計發(fā)出料滿(mǎn)信號或達到設定時(shí)間時(shí)，進(jìn)料閥自動(dòng)關(guān)閉，隨后排氣也自動(dòng)關(guān)閉。在這一過(guò)程中，料位計為主控元件，進(jìn)料時(shí)間控制為備用措施。只要料位到或進(jìn)料時(shí)間到，都自動(dòng)關(guān)閉進(jìn)料閥。

　　輸送階段：出料閥打開(kāi)→ 小助吹閥組打開(kāi)→ 進(jìn)氣閥組打開(kāi)→補氣閥組打開(kāi)→流化閥組打開(kāi)，輸送開(kāi)始，倉泵內物料逐漸減少。吹掃階段：當泵內物料輸送完畢，壓力下降到等于或接近管道阻力(關(guān)倉泵壓力)時(shí)，流化閥組、補氣閥組、進(jìn)氣閥組、小助吹閥組等關(guān)閉，然后出料閥關(guān)閉，從而完成一次工作循環(huán)。

　　2.2、氣力除灰系統的程控

　　本工程的氣力除灰系統主要用于粉煤灰的輸送，利用DCS控制整個(gè)輸送過(guò)程實(shí)行全自動(dòng)控制。該程控系統實(shí)現系統的運行監視和程序控制，操作員站布置在除灰就地控制室，監控功能納入全廠(chǎng)輔助控制網(wǎng)絡(luò )。

　　2.3、電磁閥箱的設置及氣動(dòng)控制原理

　　由于氣動(dòng)閥門(mén)隨設備及輸灰管道分散在就地，閥門(mén)的動(dòng)作需要由電磁閥進(jìn)行自動(dòng)控制，為了方便集中控制且利于氣源的集中設置，需就地設置電磁閥箱，將各氣動(dòng)執行機構配設的電磁閥集中安裝(或作為閥島)于電磁閥箱內，儀用氣源接入箱內，再通過(guò)電磁閥將氣源引至各自的就地安裝的氣動(dòng)執行機構，通過(guò)執行機構的動(dòng)作帶動(dòng)閥門(mén)的機械機構，實(shí)現閥門(mén)的開(kāi)閉(見(jiàn)圖2)。

圖2 氣動(dòng)回路原理圖

　　本工程中每?jì)蓚�(gè)發(fā)送器配置一面電磁閥箱(包括電磁閥、過(guò)濾減壓閥、氣源截止閥等)(見(jiàn)圖3)，外型尺寸為1000mm×800mm×400mm(高×寬×深)，前開(kāi)門(mén)，氣路側面進(jìn)出，端子排布置在箱體另一側，底部出線(xiàn)。電磁閥箱上設有遠方/就地切換開(kāi)關(guān)，在電磁閥箱上設置每個(gè)氣動(dòng)閥門(mén)的就地操作按鈕，能夠實(shí)現就地控制，并留有與除灰控制系統的遠方控制硬接線(xiàn)接口。信號包括氣動(dòng)閥的遠方開(kāi)關(guān)指令信號(DO，220VAC，5A)及開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(DI，無(wú)源干接點(diǎn))。

圖3 電磁閥箱盤(pán)內布置圖

　　2.4、電磁閥控制原理及其接線(xiàn)

　　氣力除灰系統中氣動(dòng)閥門(mén)無(wú)保位要求，因此都可采用220VAC單線(xiàn)圈電磁閥進(jìn)行控制，在就地執行機構處設置位置開(kāi)關(guān)，用以反饋閥門(mén)的開(kāi)關(guān)到位信息。圖4和圖5分別為電磁閥控制原理圖及電磁閥箱控制接線(xiàn)圖。圖5中端子排僅表示至DCS和就地設備的電纜出線(xiàn)，盤(pán)內接線(xiàn)需在電磁閥箱出廠(chǎng)前接好。屏蔽電纜的屏蔽層在DCS機柜側一端接地。

圖4 單線(xiàn)圈電磁閥控制原理圖

圖5 電磁閥箱控制接線(xiàn)圖

3、結論

　　本系統中采用的氣動(dòng)閥門(mén)是由氣動(dòng)執行機構去進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)閉控制的一種形式，氣動(dòng)執行機構的動(dòng)作通過(guò)遠程控制電磁閥的線(xiàn)圈得以實(shí)現，此種控制形式對于遠程操作較方便靈活，且氣源由主廠(chǎng)房?jì)x用氣而來(lái)，相較于電動(dòng)閥門(mén)可極大地降低能源和成本的消耗�，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應用是控制領(lǐng)域中的發(fā)展方向，該方案通過(guò)使用總線(xiàn)型的閥島，并可將系統中的其他輸入輸出量融合于閥島中，實(shí)現與DCS或PLC等控制系統的總線(xiàn)連接。