[導(dǎo)讀] 我們大家都知道在火力發(fā)電廠中自動化基礎(chǔ)的最終執(zhí)行單元—電動閥門，在機(jī)組的自動控制系統(tǒng)中，不論是數(shù)量上還是重要性上都占據(jù)舉足輕重的地位
1 概述
我們大家都知道在火力發(fā)電廠中自動化基礎(chǔ)的最終執(zhí)行單元—電動閥門，在機(jī)組的自動控制系統(tǒng)中，不論是數(shù)量上還是重要性上都占據(jù)舉足輕重的地位，具不完全統(tǒng)計(jì)一臺300MW機(jī)組中有幾百臺電動閥門，這些電動閥門工作特性的好壞，對系統(tǒng)的控制質(zhì)量和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響甚大，據(jù)調(diào)查，約有相當(dāng)數(shù)量現(xiàn)場運(yùn)行的電動閥門存在著不同程度的卡澀和內(nèi)漏(即漏汽、漏水、漏油、漏風(fēng)、漏灰、漏粉、)現(xiàn)象。這不僅直接影響機(jī)組自動化的提高，而且還造成了大量被控介質(zhì)不必要的流失，增加了單位能耗，直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，嚴(yán)重時甚至影響到機(jī)組的出力。選擇高質(zhì)量的電動閥門和改造現(xiàn)有的電動閥門是至關(guān)重要的，否則，再完美的控制思路、控制策略也難以達(dá)到預(yù)想的控制效果。
2 電動閥門內(nèi)漏現(xiàn)象產(chǎn)生的原因
在火力發(fā)電機(jī)組中從發(fā)電的工藝流程來看電動閥門應(yīng)用最多是水、汽系統(tǒng)，而選擇這些電動閥門看似即簡單又復(fù)雜，簡單的是過程介質(zhì)非常簡單，只有水和蒸汽兩種,而水、汽又受燃料煤質(zhì)和機(jī)組負(fù)荷的影響，復(fù)雜的是水和蒸汽的溫度和壓力波動范圍大，這就給電動閥門的工作環(huán)境帶來了如蒸汽的閃蒸、氣蝕、沖刷、噪音、腐蝕等一系列問題，造成電動閥門的泄漏(內(nèi)漏、外漏)，內(nèi)漏、外漏的原因很多，但產(chǎn)生電動閥門內(nèi)漏的主要原因有以下幾個方面：
2.1電動門制造質(zhì)量引起的內(nèi)漏
閥門制造廠家在生產(chǎn)過程中對閥門材質(zhì)、加工工藝、裝配工藝等控制不嚴(yán)，致使密封面研磨不合格、對麻點(diǎn)、沙眼等缺陷的產(chǎn)品沒有徹底剔除，造成了電動閥門內(nèi)漏。
2.2電動閥門控制部分影響閥門的內(nèi)漏
電動閥門的傳統(tǒng)控制方式是通過閥門限位開關(guān)、過力矩開關(guān)等機(jī)械的控制方式，由于這些控制元件受環(huán)境溫度、壓力、濕度的影響，造成閥門定位失準(zhǔn)，彈簧疲勞、熱膨脹系數(shù)不均勻等客觀因素，造成電動閥門的內(nèi)漏。
2.3電動閥門調(diào)試問題引起的內(nèi)漏
受加工、裝配工藝的影響，電動閥門普遍存在手動關(guān)嚴(yán)后電動打不開的現(xiàn)象，如通過上下限位開關(guān)的動作位置把電動閥門的行程調(diào)整小一些，則出現(xiàn)電動閥門關(guān)不嚴(yán)或者閥門開不展的不理想狀態(tài);把電動閥門的行程調(diào)整大一些，則引起過力矩開關(guān)保護(hù)動作;如果將過力矩開關(guān)的動作值調(diào)整的大一些，則出現(xiàn)撞壞減速傳動機(jī)構(gòu)或者撞壞閥門，甚至將電機(jī)燒毀的事故。為了解決這一問題，通常，電動門調(diào)試時手動將電動閥門搖到底，再往開方向搖一圈，定電動門的下限位開關(guān)位置，然后將電動閥門開到全開位置定上限開關(guān)位置，這樣電動閥門就不會出現(xiàn)手動關(guān)嚴(yán)后電動打不開的現(xiàn)象，才能使電動門開、關(guān)操作自如，但無形中就引起了電動門內(nèi)漏。即使電動閥門調(diào)整的比較理想，由于限位開關(guān)的動作位置是相對固定的，閥門控制的介質(zhì)在運(yùn)行中對閥門的不斷沖刷、磨損，也會造成閥門關(guān)閉不嚴(yán)而引起的內(nèi)漏現(xiàn)象。
2.4選型錯誤造成閥門的空化腐蝕引起電動閥門的內(nèi)漏
空化與壓差有關(guān)，當(dāng)閥門的實(shí)際壓差△P大于產(chǎn)生空化的臨界壓差△Pc、并在出口壓力P2≥Pv時，就產(chǎn)生空化，空化過程中氣泡破裂時釋放出巨大的能量，對閥座、閥芯等節(jié)流元件產(chǎn)生巨大的破壞作用，一般的閥門在空化條件下最多運(yùn)行三個月甚至更短時間，即閥門遭受到嚴(yán)重的空化腐蝕，致使閥座泄漏量高可達(dá)額定流量的30%以上，這是無法彌補(bǔ)的，因此，不同用途的電動門都有不同的具體技術(shù)要求，要按照系統(tǒng)工藝流程來合理選擇電動閥門至關(guān)重要。
2.5介質(zhì)的沖刷、電動閥門老化引起的內(nèi)漏
電動閥門調(diào)整好后經(jīng)過一定時間的運(yùn)行，由于閥門的氣蝕和介質(zhì)的沖刷、閥芯與閥座產(chǎn)生磨損、內(nèi)部部件老化等原因，則會出現(xiàn)電動閥門行程偏大、電動閥門關(guān)不嚴(yán)的現(xiàn)象，造成電動閥門泄漏量變大，隨著時間的推移，電動閥門內(nèi)漏現(xiàn)象會越來越嚴(yán)重。
3 應(yīng)有高科技解決電動閥門關(guān)不嚴(yán)、內(nèi)漏問題
目前，隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展，200MW、300MW、600MW、100MW等大容量、高參數(shù)機(jī)組相繼投入運(yùn)行，在電網(wǎng)中發(fā)揮了主力機(jī)組的作用。在廠網(wǎng)分開，獨(dú)立經(jīng)營的情況下，減少非計(jì)劃停機(jī)次數(shù)，提高機(jī)組等效可用系數(shù)，節(jié)能降耗，減人增效，改善機(jī)組運(yùn)行環(huán)境，提高經(jīng)濟(jì)效益，確保主、輔設(shè)備在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，是各個發(fā)電公司所追求的目標(biāo)。
在火力發(fā)電廠中電動閥門設(shè)備隨小，但與機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行密切相關(guān)，電動閥門的長期內(nèi)漏不僅造成大量能源的浪費(fèi)，而且直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益，如用于汽機(jī)本體電動閥門疏水時，由于電動閥門的內(nèi)漏可能造成凝汽器真空降低，當(dāng)凝汽器真空低于設(shè)計(jì)要求時，將直接影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性，據(jù)計(jì)算，300 MW機(jī)組真空每下降1kPa，煤耗率增大2g/kWh, 出力下降2.2MW以上，因此，研究更加行之有效的可靠方法，來預(yù)防、推遲、解決新建機(jī)組和改造以投產(chǎn)機(jī)組原有電動閥門的內(nèi)漏問題，是發(fā)電廠用戶和電動閥門生產(chǎn)廠家都非常關(guān)注的課題。
針對電動閥門關(guān)不嚴(yán)、內(nèi)漏的難題，我們與辛集市申科自動化儀表有限公司合作，共同開發(fā)電動閥門控制裝置，在構(gòu)思和設(shè)計(jì)時充分體現(xiàn)了超前意識，充分考慮到安裝、改造、調(diào)試、維護(hù)等管理的實(shí)施，秉承裝置簡單實(shí)用，標(biāo)準(zhǔn)化程度高、模塊化、模擬力矩、互換性好，安裝、調(diào)試方便，免維護(hù)的設(shè)計(jì)思想，成功的研制了ZWD-05B智能定位器控制裝置，通過電廠試驗(yàn)，徹底解決了電動閥門關(guān)不嚴(yán)、內(nèi)漏的難題。該控制裝置具有如下特點(diǎn)：
3.1該控制裝置有效的解決了目前各類電動閥門存在的關(guān)不嚴(yán)以及手動關(guān)嚴(yán)后電動又打不開，電動閥門限位開關(guān)、過力矩保護(hù)開關(guān)不易調(diào)整，以及電動閥門調(diào)整好后經(jīng)過一段時間運(yùn)行，又出現(xiàn)的關(guān)或開位置不理想的問題，有效地解決了電動閥門的內(nèi)漏問題。
3.2 該控制裝置實(shí)現(xiàn)了微型化、模塊化、免維護(hù)的設(shè)計(jì)思想，使得現(xiàn)場安裝調(diào)試非常簡單，既可以安裝在電動閥門的配電盤、抽屜柜中，也可以安裝在電動頭的內(nèi)部，通過手持式的編程器可以直觀地對電動閥門進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，電動閥門調(diào)試好后不需要任何維護(hù)。這不僅適用于電動閥門制造企業(yè)升級換代產(chǎn)品，而且也適用于對已投運(yùn)電廠的電動閥門進(jìn)行技術(shù)改造。
3.3該控制裝置具有完善的各種保護(hù)功能，當(dāng)電機(jī)發(fā)生短路、過載、過力矩、過熱、過電流、電機(jī)空轉(zhuǎn)等均有完善的保護(hù)，不會出現(xiàn)電動閥門電機(jī)燒毀的事故，同時各種故障均有記錄。
3.4該控制裝置徹底擺脫了傳統(tǒng)的被動控制方式，采用先進(jìn)的智能化技術(shù)來模擬過力矩保護(hù)和限位保護(hù)，取消了需要進(jìn)行復(fù)雜調(diào)整的機(jī)械式力矩開關(guān)、限位開關(guān)。
3.5 該控制裝置具有自學(xué)習(xí)功能，只要經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試確定，模塊內(nèi)部的微處理器就自動建立了一套適用于該電動門的數(shù)學(xué)模型，微處理器根據(jù)電動閥門中電機(jī)電流的變化，分析和判斷閥門以及電機(jī)的工作運(yùn)行狀態(tài)，并將這些狀態(tài)信息與建立的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較分析和運(yùn)算，自動地進(jìn)行修正，確保電動閥門開、關(guān)的準(zhǔn)確定位。
4 控制裝置的構(gòu)成及控制原理
ZDW-05B型控制裝置主要由定位器模塊MK、電流傳感器U1 、U2和電源開關(guān)K1這三部分組成，控制原理如圖一所示。
DCS- K、DCS-G分別是DCS控制系統(tǒng)或其他控制系統(tǒng)發(fā)送來的開和關(guān)的指令接點(diǎn)，電流傳感器U1 、U2將采集到的電機(jī)電流參數(shù)信號輸入到模塊內(nèi)部的微處理器中，當(dāng)電機(jī)正常工作時，模塊內(nèi)部常閉接點(diǎn)(第5、6號接線端子)閉合，當(dāng)閥門完全關(guān)閉或開展到位時，以及閥門出現(xiàn)嚴(yán)重卡塞現(xiàn)象、電動機(jī)斷相(任意相斷電)、電機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)時間超過設(shè)定值等故障時，模塊MK能夠檢測并加以識別，模塊內(nèi)部的常閉接點(diǎn)斷開，切斷交流接觸器CQK或CQG線圈的控制回路，交流接觸器觸點(diǎn)釋放，電機(jī)斷電停止運(yùn)轉(zhuǎn);如交流接觸器發(fā)生觸點(diǎn)粘連現(xiàn)象，電機(jī)會繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，模塊檢測到此故障后，將在切斷交流接觸器CQK或CQG線圈的控制回路后的0～255秒(默認(rèn)值為2秒)可調(diào)時間范圍內(nèi)啟動模塊內(nèi)部的常開觸點(diǎn)(第3、4號接線端子，保護(hù)接點(diǎn))閉合，使控制電機(jī)的電源開關(guān)K1斷開，徹底切斷電機(jī)的供電電源。
5 ZDW-05B型智能定位器控制裝置在實(shí)際改造中的應(yīng)用
ZDW- 05B型智能定位器控制裝置實(shí)現(xiàn)了微型化、模塊化、免維護(hù)的設(shè)計(jì)思想，對原有電廠電動閥門的改造非常容易，只是將ZDW-05B型智能定位器模塊(81×53×106毫米)安裝在電動閥門的配電盤、抽屜柜中或者安裝在電動頭內(nèi)部，使用與之配套的手持式編程器，經(jīng)過簡單的調(diào)試即可使用。
2004 年在河北華電石家莊熱電有限公司選取了五個內(nèi)漏比較嚴(yán)重、具有代表性的電動閥門進(jìn)行了技術(shù)改造試驗(yàn)，經(jīng)過近一年的運(yùn)行考驗(yàn)，效果非常理想，達(dá)到了預(yù)期的目的，2005年我們又分別對16#、17#、21#—24#爐部分電動閥門進(jìn)行了這樣的技術(shù)改造，共計(jì)安裝ZDW-05B型智能定位器控制裝置200套，取得了良好效果。一年多來，采用ZDW-05B型智能定位器控制裝置進(jìn)行技術(shù)改造后的200套電動閥門運(yùn)行情況良好，無一例有閥門內(nèi)漏現(xiàn)象。
應(yīng)用 ZDW-05B型智能定位器控制裝置對現(xiàn)有電動閥門進(jìn)行技術(shù)改造，具有投資少、見效快，簡單方便的特點(diǎn)。改造后不僅大大減輕了運(yùn)行、維修人員的勞動強(qiáng)度，而且可以明顯提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效益和安全可靠性。在新建機(jī)組中直接選用ZDW-05B型智能定位器控制裝置，效果更佳，可有效的延長電動閥門的使用壽命。
雖然在老機(jī)組改造、新建、擴(kuò)建工程中選用ZDW-05B型智能定位器控制裝置需花費(fèi)一定資金，但換來了機(jī)組良好的經(jīng)濟(jì)效益，因此，可以說用ZDW-05B型智能定位器控制裝置解決電動閥門關(guān)不嚴(yán)、內(nèi)漏的問題，實(shí)際上是一項(xiàng)高回報的投資行為。
6 結(jié)束語
近些年來國內(nèi)火力發(fā)電廠的運(yùn)行和管理水平在不斷提高，火電廠長期以來只注意安全生產(chǎn)，忽略經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的現(xiàn)象引起了管理者們的高度重視，但就節(jié)能、環(huán)保還沒有引起足夠的重視，距國外先進(jìn)國家相比尚存在著一定的差距，特別是在節(jié)能降耗方面還有很大潛力需要開發(fā)。