1 概述

 

我們大家都知道在火力發(fā)電廠中自動化基礎的最終執(zhí)行單元—電動閥門，在機組的自動控制系統(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)計一臺300MW機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)濟運行影響甚大，據(jù)調(diào)查，約有相當數(shù)量現(xiàn)場運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、漏灰、漏粉、)現(xiàn)象。這不僅直接影響機組自動化的提高，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，直接影響機組的經(jīng)濟效益，嚴重時甚至影響到機組的出力。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重要的，否則，再完美的控制思路、控制策略也難以達到預想的控制效果。

 

2 電動閥門內(nèi)漏現(xiàn)象產(chǎn)生的原因

 

在火力發(fā)電機組中從發(fā)電的工藝流程來看電動閥門應用最多是水、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)和機組負荷的影響，復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，致使密封面研磨不合格、對麻點、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、過力矩開關等機械的控制方式，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，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嚴后電動打不開的現(xiàn)象，如通過上下限位開關的動作位置把電動閥門的行程調(diào)整小一些，則出現(xiàn)電動閥門關不嚴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，則引起過力矩開關保護動作;如果將過力矩開關的動作值調(diào)整的大一些，則出現(xiàn)撞壞減速傳動機構(gòu)或者撞壞閥門，甚至將電機燒毀的事故。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位置，然后將電動閥門開到全開位置定上限開關位置，這樣電動閥門就不會出現(xiàn)手動關嚴后電動打不開的現(xiàn)象，才能使電動門開、關操作自如，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，由于限位開關的動作位置是相對固定的，閥門控制的介質(zhì)在運行中對閥門的不斷沖刷、磨損，也會造成閥門關閉不嚴而引起的內(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，當閥門的實際壓差△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行三個月甚至更短時間，即閥門遭受到嚴重的空化腐蝕，致使閥座泄漏量高可達額定流量的30%以上，這是無法彌補的，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、電動閥門關不嚴的現(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)象會越來越嚴重。

 

3 應有高科技解決電動閥門關不嚴、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)機組相繼投入運行，在電網(wǎng)中發(fā)揮了主力機組的作用。在廠網(wǎng)分開，獨立經(jīng)營的情況下，減少非計劃停機次數(shù)，提高機組等效可用系數(shù)，節(jié)能降耗，減人增效，改善機組運行環(huán)境，提高經(jīng)濟效益，確保主、輔設備在最佳狀態(tài)下運行，是各個發(fā)電公司所追求的目標。

 

在火力發(fā)電廠中電動閥門設備隨小，但與機組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行密切相關，電動閥門的長期內(nèi)漏不僅造成大量能源的浪費，而且直接影響機組的經(jīng)濟效益，如用于汽機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，當凝汽器真空低于設計要求時，將直接影響機組的經(jīng)濟性和安全性，據(jù)計算，300 MW機組真空每下降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，來預防、推遲、解決新建機組和改造以投產(chǎn)機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)廠家都非常關注的課題。

 

針對電動閥門關不嚴、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)思和設計時充分體現(xiàn)了超前意識，充分考慮到安裝、改造、調(diào)試、維護等管理的實施，秉承裝置簡單實用，標準化程度高、模塊化、模擬力矩、互換性好，安裝、調(diào)試方便，免維護的設計思想，成功的研制了ZWD-05B智能定位器控制裝置，通過電廠試驗，徹底解決了電動閥門關不嚴、內(nèi)漏的難題。該控制裝置具有如下特點：

 

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不嚴以及手動關嚴后電動又打不開，電動閥門限位開關、過力矩保護開關不易調(diào)整，以及電動閥門調(diào)整好后經(jīng)過一段時間運行，又出現(xiàn)的關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 該控制裝置實現(xiàn)了微型化、模塊化、免維護的設計思想，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行參數(shù)設置，電動閥門調(diào)試好后不需要任何維護。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電廠的電動閥門進行技術(shù)改造。

 

3.3該控制裝置具有完善的各種保護功能，當電機發(fā)生短路、過載、過力矩、過熱、過電流、電機空轉(zhuǎn)等均有完善的保護，不會出現(xiàn)電動閥門電機燒毀的事故，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，采用先進的智能化技術(shù)來模擬過力矩保護和限位保護，取消了需要進行復雜調(diào)整的機械式力矩開關、限位開關。

 

3.5 該控制裝置具有自學習功能，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)學模型，微處理器根據(jù)電動閥門中電機電流的變化，分析和判斷閥門以及電機的工作運行狀態(tài)，并將這些狀態(tài)信息與建立的數(shù)學模型進行比較分析和運算，自動地進行修正，確保電動閥門開、關的準確定位。

 

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)送來的開和關的指令接點，電流傳感器U1 、U2將采集到的電機電流參數(shù)信號輸入到模塊內(nèi)部的微處理器中，當電機正常工作時，模塊內(nèi)部常閉接點(第5、6號接線端子)閉合，當閥門完全關閉或開展到位時，以及閥門出現(xiàn)嚴重卡塞現(xiàn)象、電動機斷相(任意相斷電)、電機單向運轉(zhuǎn)時間超過設定值等故障時，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，交流接觸器觸點釋放，電機斷電停止運轉(zhuǎn);如交流接觸器發(fā)生觸點粘連現(xiàn)象，電機會繼續(xù)運轉(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(第3、4號接線端子，保護接點)閉合，使控制電機的電源開關K1斷開，徹底切斷電機的供電電源。

 

5 ZDW-05B型智能定位器控制裝置在實際改造中的應用

 

ZDW- 05B型智能定位器控制裝置實現(xiàn)了微型化、模塊化、免維護的設計思想，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)漏比較嚴重、具有代表性的電動閥門進行了技術(shù)改造試驗，經(jīng)過近一年的運行考驗，效果非常理想，達到了預期的目的，2005年我們又分別對16#、17#、21#—24#爐部分電動閥門進行了這樣的技術(shù)改造，共計安裝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行技術(shù)改造后的200套電動閥門運行情況良好，無一例有閥門內(nèi)漏現(xiàn)象。

 

應用 ZDW-05B型智能定位器控制裝置對現(xiàn)有電動閥門進行技術(shù)改造，具有投資少、見效快，簡單方便的特點。改造后不僅大大減輕了運行、維修人員的勞動強度，而且可以明顯提高機組的經(jīng)濟效益和安全可靠性。在新建機組中直接選用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。

 

雖然在老機組改造、新建、擴建工程中選用ZDW-05B型智能定位器控制裝置需花費一定資金，但換來了機組良好的經(jīng)濟效益，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不嚴、內(nèi)漏的問題，實際上是一項高回報的投資行為。

 

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)濟運行的現(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)。