浅析SIPOS5 Flash系列电动执行机构在火力发电厂中的应用

发布时间:2010-11-02  点击数:2307
    当前,随着科技的进步、自控系统的日益完善、国内的DCS集散控制系统也逐渐的成熟。北京国电智深的EDPF-NT、北京和利时的MAC-II等也凭借价格低的优势占据中小机组的半壁江山;上海新华电站控制工程有限公司的XDPS-400系统已在单机容量300MW的机组上使用,总体评价不逊于国外先进的DCS系统。加上引进国外先进的DCS集散控制系统,如WDPF及WDPF-II、Bailey、Siemens等,被国内大、中型容量机组所采用,使机组自动化控制程度逐年提高。但是仅有先进的控制系统是不够的,系统内部逻辑组态、PID参数的设置是比较完善和易修改的。MCS系统功能的实现最终是由现场执行调节装置来完成,而执行机构和调速控制系统调试的准确与否、误差大小将直接影响到自控系统的正常投入和调节品质。
   下面以新安电厂使用的DCS集散控制系统和执行机构为例。
一、机组的概况描述
   1、锅炉简介
   新安电厂本期规模2×135MW,由西北电力设计院主体设计。河南第二火电建设公司安装和调试。 
   本炉系哈尔滨锅炉厂生产的HG-440/13.7-L.PM4型单锅筒自然循环、一次中间再热、半露天布置、固态排渣、超高压循环流化床锅炉。循环物料的分离采用高温旋风分离器,锅炉启动采用床上和床下联合方式。 
   2、锅炉设计特点 
   循环流化床锅炉(CFB)采用高效率、低污染和综合利用的燃煤技术,在煤种适用性、变负荷能力以及污染物排放上具有独特优势。 
   采用高温分离器;分离器采用入口烟道下倾、中心筒偏置、旋风筒呈圆形的结构,使旋风筒的分离效率高。 
   采用带受热面的风水联合冷渣器,运行安全可靠,使用寿命长。 
   采用钟罩式风帽,每个风帽由较小直径的内管和较大直径的外罩组成,外罩与内管采用螺纹连接。这种风帽具有流化均匀、不堵塞、不磨损,安装、维修方便的优点。 
   为加快启动速度,节省燃油,采用了床下和床上结合的方式。 
二、控制系统简介
     DCS控制系统为北京国电智深有限公司的EDPF—NT系统。系统由1个主控制柜、5个锅炉系统控制柜、3个汽机系统控制柜、1个电气(ECS)控制柜;用户界面由1个工程师站(ENG)、1个历史站(HSR)、4个操作员站组成。系统采用冗余的环形以太网通讯,满足电厂的监视、操作、事故分析、安全性的要求。
三、电动执行机构详解
   1、电动执行机构简介 
    单机容量为135MW的机组,故使用的气动调节门只有燃油压力、流量两个,为常用的吴忠仪表厂生产的,在此不再赘述。 
    重要的调节系统使用的电动执行机构为SIPOS 5Flash系列电动执行机构,如过热器再热器喷水减温、给水旁路调节阀、锥型排渣阀、高低压旁路调节阀。 
    SIPOS 5Flash系列电动执行机构是德国Siemens公司的生产的,其动力电源分为220VAC和380VAC两种,它体积小马力大,噪音低性能稳定,而且采用组装式结构,便于拆卸和维修。 
    电动执行机构是一个具有深度负反馈的随动系统,其本身具有伺服放大器。电动机的旋转经减速器减速变为减速器输出轴的转动,此输出轴转角θ作为整个电动执行机构的输出量。当电动机正向转动时,θ角不断增长,同时由位置变送器发出与θ成比例的位置反馈电流If,If也随θ而不断增大,指令信号II与If之差值随之减小,当此差值小于伺服放大器的死区△E(定在0.16mA左右比较合适,太小易造成机构振荡,电机发热)时,电动机断电,停止转动,输出轴将停在相应的位置,系统处于新的平衡。当指令信号II减小时,伺服放大器输出带动电机产生相应的反向转动,最终达到另一平衡。 
   2、软件及调整:以给水旁路调节阀为例—调节阀 
    a.首先完成电缆连接。220VAC电源电缆,4—20mA控制电缆,4—20mA反馈电缆。该机构就地操作面板为非接触型磁性按钮,增加机构的密封性和可操作性。通过透明面板内的液晶屏的显示内容,实现机构的就地/远方操作的切换,调整和故障的诊断。 
    b.上电后,显示主菜单下包括:Language setting(语言设定) 、Commissioning (调试)、Observing(观察)、Diagnosis(诊断)。 
    首次调整应利用密码“9044”进入Commissioning菜单参数可更改级别,设定开关方向,关断模式及力矩值——通常为了调节阀严密,关位置选择torque-dependent(力矩关断),开位置选择travel-dependent(行程关断);为了阀门开启顺畅,开力矩应比关力矩大一个等级。 
    首次末端位置调整:人工手动调整全开位置或按住就地操作面板上的开按钮两秒后,机构自动打开到until TLreached,点动关闭按钮,确认位全开位置。调整信号齿轮单元,使deviation(偏差)为0。 
    按住就地操作面板上的关闭按钮两秒后,机构自动关闭到untilTL reached。因为关位置设定为力矩关断模式,机构会显示“adapting cl.pos.-busy!”等待几秒后,如出现“& adjustment OK!”则机构首次调整完毕。如出现“increaseit!”或“decrease it!”则增大或减小信号齿轮单元的比率后重新设定。 
    c.如机构出现故障,进入故障自诊断菜单,根据故障提示进行处理。故障消除后,可再次调整末端位置。 
    3、以高低压旁路调节阀为例—调节及速断阀
     a.比调节阀多出紧急开关接点电缆。
     b.末端位置调整与调节阀相同。不同的设置项目为阀门速度。把紧急开关的速度设定为最大,则在汽机出现紧急情况下,需高低压旁路快速打开或关闭时,使连接到阀门的紧急开关接点接通,阀门将迅速打开或关闭,保护汽机的安全。
     c.可节约一个单独的速断阀门,节约成本和维修。
四、结论
    我公司2003年安装和调试的机组,开封电厂、新安电厂、万方电厂和正在建设中的华润登封电厂,重要的自动调节系统使用的阀门均为SIPOS5 Flash系列电动执行机构,以后的各项工程中可能还会使用和调试,写此文章与同行共享。