FISHER氣動(dòng)防喘振閥及其應用
從風(fēng)機防喘振對防喘振閥的要求入手，介紹了FISHER防喘振閥的結構原理，闡明了防喘振閥使用中的調試方法，例舉防喘振閥在離心風(fēng)機防喘振控制中的具體應用。
一、前言
離心風(fēng)機在一定轉速下運行到某負荷導致進(jìn)氣流量不足時(shí)，風(fēng)機工作出現不穩定，這一故障點(diǎn)稱(chēng)為風(fēng)機的喘振點(diǎn)。超過(guò)該點(diǎn)后的不穩定脈動(dòng)工況稱(chēng)為風(fēng)機的喘振。喘振的危害性極大，運行中必須避免其發(fā)生。
在一定的排氣壓力下，只要防止風(fēng)機流量過(guò)小，就能避免喘振。通常工藝管網(wǎng)的阻力線(xiàn)是一定的，所以在工廠(chǎng)實(shí)際應用中經(jīng)常采用風(fēng)機后裝設防喘振閥放空的辦法來(lái)增大風(fēng)機流量，使風(fēng)機的工況點(diǎn)離開(kāi)喘振區實(shí)現防喘振。
二、鼓風(fēng)機防喘振控制對防喘振閥的要求
對于防喘振閥的功能，要求在正常情況下實(shí)現精確的閥位控制，快開(kāi)慢關(guān)；在緊急情況(如風(fēng)機喘振、失氣和失電情況)下快速打開(kāi)閥門(mén)以保護風(fēng)機。具體要求分述如下。
1)防喘振閥具有可靠的快開(kāi)性能，一旦壓力過(guò)高，可釋放由于喘振引起的壓力波動(dòng)。
2)閥門(mén)具有良好的調節性能，當運行點(diǎn)接近防喘振線(xiàn)時(shí)，能充分調節流量以防止喘振點(diǎn)。
3)防喘振閥應具備靈敏的階躍響應，超調應限制在最小，可滿(mǎn)足風(fēng)機起動(dòng)和停車(chē)時(shí)的壓力、流量變化。
4)防喘振閥控制系統有位置反饋信號，可監控閥門(mén)開(kāi)度。
三、FISHER氣動(dòng)防喘振閥的基本結構
防喘振閥主要由閥門(mén)、執行機構和控制系統三部分構成。其結構特征主要體現在氣路上，如圖1所示。
對于通徑不大于14in(1in=0.0254m)的防喘振閥，通常配用FISHER1061雙作用氣缸式執行機構。整個(gè)氣路的功能在正常情況下實(shí)現精確的閥位控制，快開(kāi)慢關(guān)；在緊急情況下(失氣、失電)下快速打開(kāi)閥門(mén)以保護風(fēng)機。
在正常調節狀態(tài)下，電磁閥帶電。對于雙作用控制系統閥門(mén)正�？刂茣r(shí)，當輸入的4～20mA控制信號增大，數字式定位器DVC6020的A輸出口(與多路轉換器377的A口相連)輸出壓力增大，經(jīng)過(guò)轉換器377的B口，快排閥進(jìn)入執行機構氣缸的上腔，執行機構推動(dòng)閥門(mén)向下(通常是閥門(mén)的關(guān)閉方向)關(guān)閉閥門(mén)；當4～20mA的控制信號減小，數字式定位器DVC6020的B輸出口(與多路轉換器377的D口相連)輸出壓力增加，經(jīng)過(guò)多路轉換器377的E口作用于氣動(dòng)放大器2625的控制口，氣動(dòng)放大器2625的輸出壓力增加，作用于執行機構1061氣缸的下腔壓力增加，執行機構1061帶動(dòng)閥門(mén)向上(通常是閥門(mén)的開(kāi)啟方向)運行，由于氣動(dòng)放大器2625的放大作用，閥門(mén)開(kāi)啟的速度更快。
對于快開(kāi)功能，首先電磁閥失電，ASCO的三通電磁閥切斷多路轉換器的氣路，從而氣路發(fā)生轉換，多路轉換器377的A—B、D—E切斷，B—C、E—F接通，儲氣罐的氣源壓力直接作用于氣動(dòng)放大器2625，此時(shí)氣動(dòng)放大器2625處于最大流通能力，儲氣罐的壓縮氣體直接進(jìn)入執行機構氣缸的下腔；同時(shí)，由于B—C接通，快排閥輸入端失壓，導致快速排氣，并且ASCO的兩通電磁閥也失電開(kāi)啟，加速了執行機構氣缸的上腔氣體的排除，從而實(shí)現了閥門(mén)快速打開(kāi)的功能。
四、FISHER氣動(dòng)防喘振閥的調試
1.調試前的工作
將閥門(mén)安裝到管線(xiàn)上，按氣路圖將氣源管接好；按電氣接線(xiàn)圖分別將電磁閥、定位器和閥位反饋的電線(xiàn)接好。
檢查手輪的位置，是否在自動(dòng)運行狀態(tài)；檢查氣源，氣源壓力在要求的范圍之內，并開(kāi)啟氣源；檢查電氣接線(xiàn)，確認電壓等級后送電。
2.一般調節性能測試
將氣動(dòng)放大器2625的增益調節到要求的位置；將快排閥的針閥調至要求的范圍。
給閥門(mén)定位器DVC6020提供4～20mA直流信號，觀(guān)察閥門(mén)閥位是否準確，閥門(mén)在大信號變化時(shí)是否有大的振蕩現象，并逐一檢查控制部分氣源管線(xiàn)是否有漏氣(如果漏氣則旋緊它)。如果閥位不準確，則需要對閥門(mén)定位器DVC6020作重新調試。
如果調試過(guò)程中發(fā)現閥門(mén)出現連續不斷的喘振，則需重新設定多路轉換器的TRIP點(diǎn)。如果閥門(mén)出現比所給信號更大閥門(mén)動(dòng)作的振蕩(如給25%信號變化，閥門(mén)實(shí)際行程先大于25%信號所應該的行程，然后又慢慢回到25%信號所應該的行程點(diǎn))，則通過(guò)調節快排閥的旁路閥(開(kāi)閥減小振蕩)和氣動(dòng)放大器(2625)旁路節流裝置，但快排閥旁路調節閥不能打開(kāi)太多，否則會(huì )影響閥門(mén)的快開(kāi)速度。
3.快開(kāi)性能測試
防喘振閥快開(kāi)測試時(shí)，先對防喘振閥給定20mA控制信號，使閥門(mén)全關(guān)。
(1)斷電快開(kāi)將兩通電磁閥和三通電磁閥的電源同時(shí)切斷，閥門(mén)快速打開(kāi)。
(2)斷信號快開(kāi)斷開(kāi)控制信號，閥門(mén)快速打開(kāi)。
(3)失氣快開(kāi)氣源壓力低于多路轉換器377設定的TRIP點(diǎn)時(shí)，閥門(mén)快開(kāi)。
以上三項測試的快開(kāi)時(shí)間應滿(mǎn)足使用說(shuō)明書(shū)中的要求。
五、FISHER氣動(dòng)防喘振閥應用于離心風(fēng)機的防喘振
本例是高爐D1650離心風(fēng)機的防喘振控制，它由裝設在風(fēng)機出口的防喘振閥來(lái)實(shí)現。防喘振控制目的是改變管網(wǎng)系統的特性，從而使風(fēng)機的運行工況點(diǎn)在喘振線(xiàn)右下側(見(jiàn)圖2)。為確保安全，預先設計一條稱(chēng)為“防喘振線(xiàn)”的保護曲線(xiàn)。當風(fēng)機運行的工況點(diǎn)接近該線(xiàn)時(shí)，自動(dòng)發(fā)出報警信號。防喘振控制的實(shí)質(zhì)就是使風(fēng)機運行在對應流量下的喘振線(xiàn)下方。
根據鼓風(fēng)機制造廠(chǎng)在現場(chǎng)對鼓風(fēng)機進(jìn)行實(shí)測的數據，經(jīng)計算轉換繪制得出的喘振線(xiàn)如圖2所示，Y軸為出口壓力與進(jìn)口壓力的比值(po/pi)，X軸為工況進(jìn)口流量(Q)，圖2中示出的黑點(diǎn)4為工況點(diǎn)。曲線(xiàn)1為喘振線(xiàn)，我們把喘振線(xiàn)往右移0.5%作為防喘振控制線(xiàn)2，再把喘振線(xiàn)往右移5%，以此作為報警線(xiàn)3，當工況點(diǎn)接近報警線(xiàn)時(shí)自動(dòng)發(fā)出報警信號以提醒操作人員注意。
風(fēng)機正常運行在防喘振報警線(xiàn)的下方。當工作點(diǎn)越過(guò)防喘振報警線(xiàn)到達上方，但仍在喘振控制線(xiàn)以下時(shí)，一方面控制系統給出聲光報警提醒操作人員，同時(shí)要求防喘振閥快速打開(kāi)實(shí)施其調節性能，使工作點(diǎn)快速回到防喘振報警線(xiàn)以下。在工作點(diǎn)下移后減小防喘振閥的開(kāi)度。在風(fēng)機運行趨勢得到控制時(shí)，繼續減小防喘振閥的開(kāi)度，使工作點(diǎn)盡可能地趨近防喘振下移線(xiàn)以獲得風(fēng)機的更高效率。由于各種原因，風(fēng)機工作點(diǎn)在超出防喘振控制線(xiàn)，調節控制無(wú)法控制喘振趨勢，或者接近甚至要超過(guò)喘振線(xiàn)發(fā)生喘振時(shí)，閥門(mén)應該在≤0.5s內快速打開(kāi)，避免超出喘振線(xiàn)，從而保護風(fēng)機。實(shí)際的防喘振控制的邏輯控制算法是與鼓風(fēng)機的其他控制監控功能一并由一套S7—400PLC來(lái)完成，作為防喘振的執行器，防喘振閥按照PLC控制程序的思路，可以很好地實(shí)現防喘振的控制功能。
六、結語(yǔ)
本文從離心風(fēng)機的喘振特點(diǎn)提出了防喘振對防喘振閥的要求，利用防喘振閥的快開(kāi)慢關(guān)特性，實(shí)現進(jìn)入喘振報警線(xiàn)的自動(dòng)調節，使工況點(diǎn)返回非喘振區，風(fēng)機進(jìn)入防喘振控制線(xiàn)或發(fā)生喘振時(shí)利用防喘振閥的快開(kāi)性能迅速打開(kāi)，使風(fēng)機迅速脫離喘振區。防喘振閥的快開(kāi)慢關(guān)功能在應用中發(fā)揮了重要的作用。
