基于智能执行器的300 WM机组送风机动叶控制系统改造

吴 昊，郭 南

(1.通辽发电总厂检修 项目部，内蒙古 通辽 028000；2.沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)



基于智能执行器的300 WM机组送风机动叶控制系统改造

吴 昊1，郭 南2

(1.通辽发电总厂检修 项目部，内蒙古 通辽 028000；2.沈阳工程学院 自动化学院，辽宁 沈阳 110136)

针对某300 WM机组送风机动叶控制系统运行中发现的指令值与反馈值有较大偏差、调节精度较差的问题，将送风机执行器更换为智能型执行器。经过改造之后机组总风量控制系统调节质量明显提高，详细介绍了此次技术改造过程。

送风机；执行机构；控制系统

1 设备概况

某公司自备电厂2×300 MW锅炉是哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的亚临界压力，一次中间再热，单炉膛，自然循环汽包锅炉。锅炉型号为HG-1060/17.5-HM35型，锅炉整体Π型布置，全钢构架悬吊紧身全封闭结构，锅炉设计压力19.95 MPa，最大连续蒸发量为1 060 t/h，额定蒸发量为1 008.8 t/h，额定蒸汽温度540℃。设计主燃料为褐煤，低位发热量12 190 kJ/kg。锅炉炉膛采用平衡通风系统，选用2台动叶可调轴流式送风机，2台入口静叶可调轴流式引风机，2台离心式一次风机，燃烧器风箱为大风箱供风，炉膛设计承压能力±5.98 kPa。

锅炉用的送风机是武汉鼓风机有限公司生产的动叶可调的轴流风机，型号是M1-H1-R106/180-FDF，具体参数如下见表1。

2 系统存在问题

送风机正常运行时通过调节动叶开度来调整自身出力。动叶是液压控制系统，油压缸活塞移动控制动叶开度。活塞移动方向和距离由执行器控制。

表1 送风机参数

锅炉总风量通过送风机动叶进行调节。送风机动叶投自动情况下，总风量指令与总风量实时反馈经过PID运算的输出值和一路风量指令补偿相加形成最终的动叶开度指令，然后经过BLANCE平衡算法分配到2台风机。指令由机组负荷决定。机组负荷指令形成锅炉主控指令，锅炉主控指令与总燃料量补偿和氧量校正相加形成最终风量指令。总风量等于总一次风量加上二次风量。机组有6台磨煤机，80%MACR以上运行时5台运行1台停备。总风量等于所有运行磨煤机的一次风量加上炉膛AB侧的二次风量。

改造前的送风机动叶执行机构通过DFDA5000伺服放大器二次表控制，它接受DCS发来的4～20 MA指令信号并与执行器反馈信号作比较，然后输出开关量指令来控制执行器。

图1 送风机动叶控制系统原理

原指令回路中存在一个伺服放大环节(把DCS的4～20 mA模拟量指令转换成开、关指令信号)，反馈回路中多了一个把表示阀门实际反馈的4～20 mA信号修正后送回DCS的环节，为总风量自动调节系统的正常投入造成了很多障碍，降低了总风量自动调节系统的稳定性。由于机组负荷变化频繁，送风机动叶执行器也频繁动作，导致DFDA5000经常出现问题，每次大小修都得重新校对甚至更换，这也增加了公司的物资成本和人力成本。因此，送风机动叶控制系统急需改造，考虑采用新型的调节型智能执行机构。

3 系统改造过程

首先执行器选型得从三方面考虑：

1)对控制系统灵敏度的要求;

2)与执行机构连接的形式和输出力矩;

3)适用的工作场所。

送风机动叶执行机构是角行程执行器控制器与执行机构通过拐臂连接而成。8#炉送风机动叶执行器开关实际大约需要60 NM。总风量控制系统对稳态误差和灵敏度都有很高的要求。送风机动叶执行器安装在送风机叶轮附近，运行中震动较大而且环境粉尘浓度高，这就需要执行器各部分连接的强度要高并且有较高的防护等级。

3.1 新型智能型执行器

AUMA SQR 05智能型执行器使用的是AUMATIC AC控制单元。MATIC AC控制单元是带有微处理器的AUMATIC 控制单元，AUMA提供了第四代一体化执行控制器，是由功能块、通信接口和设备元件组成的模块系统，可以实现所有阀门的自动化控制。

AUMA AUMATIC AC控制单元可与多种AUMA执行器配套使用。AUMATIC AC控制单元的设计特性如下：

①远程操作的模块化接口理念；

②带有可上锁的选择开关、按钮和指示灯的本地控制；

③LCD(液晶显示屏)显示状态指示信号和可编程支持；

④以微处理器为核心，灵敏度和死区可调；

⑤可分体安装于墙托支架；

⑥通过换相接触器或可控硅进行电机控制；

⑦自动相位纠正；

⑧外部24 VDC供应。

外界条件：

①高机壳密封防护等级IP68；

②环境温度范围广-40℃至+80℃。

接口特性:

①无源接点信号继电器用于执行器状态显示；

②模拟控制(0/4～20 mA)；

③可编程的步进模式(用于运行时间的延长)；

④自由定义/设定的中间位置；

⑤可设置在紧急情况和失去通信联系的情况下的行为；

⑥以模拟信号送出限制和力矩信号 (配置永磁限位和扭矩变送器)。

AUMA SQR 05的输出杆固定销孔与拐臂固定销孔形直径同为20 mm。输出力矩在50 NM至150 NM范围内。防护等级为IP68。AUMA SQR 05.AUMATIC AC智能型执行器完全可以达到要求。

3.2 施工过程

为保证人身安全和8#机组稳定运行的同时将送风机动叶执行机构改造完成，开工之前必须开工作票做好安全措施:

①停止1台送风机运行并锁定其操作端；

②解除同侧送风机联跳引风机的保护；

③在开工之前拉开动叶执行器电源并挂上“禁止合闸，有人工作”的标示。

将改造工作分为四步进行:

①新执行器送电调试；

②原送风机动叶执行机构拆除；

③新型执行机构安装；

④新执行器调试，主设备投入运行。为保证机组稳定运行，避免发生保护误动、机组非停等事故，A、B两侧执行机构要逐一进行。

3.2.1 新型执行器送电调试

准备好1颗4芯2.5 cm电缆并将电源箱中的三相380 V电压接入执行器。就地操作执行器看是否可用，如果有问题立即更换。

3.2.2 原送风机动叶执行机构拆除

拆除之前将执行器操作一遍，记录机械开关限位以便新的执行器安装完成之后调试。拆除执行器内接线时必须做好标示，在新执行器调试过程中遇到解决不了的问题时可以将原执行器恢复。拆装过程中放好零件以免丢失。

3.2.3 新型执行机构安装、调试

安装新型执行器时底脚螺栓必须紧固连杆。新型执行器与原执行器输出杆角度不同，调整拐臂长度适应角度变化。新型执行器安装完成之后进行以下调试工作。

调试步骤：

1)旋转方向设为顺时针关闭。

2)停止方式设为限位停止。

3)开关力矩设为100 NM。

首先将执行器控制开关拨到中间处即“0”位，

图2 执行器控制面板

然后按住“C”保持3 s以上并根据菜单选择进入力矩调试界面。

图3 力矩调试界面

通过上下键改变至设定的开关力矩值。

4)设定开关限位。

设定限位可以通过菜单选择进入限位调试界面。

图4 限位调试界面

通过上下键操作执行器分别至2个位置。到达位置之后按面板上的回车键即可完成设定。

5)根据动叶本体情况调试新型执行器的灵敏度和死区。

6)远方操作执行器观察开关是否灵活。

3.2.4 并入主设备投入运行

提示运行值班员启动风机之前试验执行器是否好用。

4 效果分析

图5和图6是改造前后动叶执行器指令和反馈的历史曲线。

图5 送风机动叶执行器改造前指令-反馈历史趋势

通过图5曲线可以看出总风量在投入自动的情况下A送风机动叶指令在30%至40%之间变化频繁。但是执行器反馈跟踪有很大的误差和死区。当送风机指令变化5%以上执行器才动作，而且指令与反馈有3%至5%的误差。

通过图6曲线可以看到改造之后送风机动叶执行器反馈快速跟踪指令，调节速度加快，动态偏差降低，调节效果明显提高。

图6 送风机动叶执行器改造后指令-反馈历史趋势

经过这次改造后，机组可以投入CCS和AGC控制，当机组目标负荷发生变化时锅炉主控可以根据负荷变化量改变总煤量和总风量。

[1]霍煤鸿骏铝电公司.霍煤鸿骏铝电公司自备电厂300 MW集控运行规程[Z].霍林郭勒：霍煤鸿骏铝电公司电力分公司，2009.

[2]武汉鼓风机有限公司.武汉鼓风机有限公司M1-H1-R106/180-FDF调试说明书[Z].武汉：武汉鼓风机有限公司,2004.

[3]欧玛有限公司.AUMA执行器控制装置AUMATIC AC 01.2使用说明书[Z].天津：欧玛执行器有限公司,2010.

[4]国电智深有限公司.EDPF-NT Plus 操作员站使用手册[Z].北京：北京国电智深控制技术有限公司,2006.

[5]郭 南，马 阳.电厂热工过程控制系统[M].沈阳：东北大学出版社,2013.

[6]郭 南，张玉艳，迟新利.基于变参数PID的火电厂过热汽温控制[J].沈阳工程学院：自然科学版，2008(2)：150-152.

(责任编辑 佟金锴 校对 张 凯)

Optimization of Air Blower Blade Control System in 300 MW Unit Based on Smart Actuator

WU Hao1,GUO Nan2

(1.Maintenance project department,Tongliao Power Plant,Tongliao 028000,Inner Mongolia; 2.School of Automation Control Engineering,Shenyang Institute of Engineering,Shenyang 110136,Liaoning Province)

Larger deviation between the instruction and feedback value,and poor regulation accuracy was found during the operation of the air blower blade control system in a 300MW unit.In order to overcome the problem,intelligent actuators were used instead of the original actuators.Actual operation showed the regulation quality of the total air volume control system improved obviously after modified.The paper illustrated the whole technical reform in detail.

air blower; actuator; control system

2015-05-17

吴 昊(1988-)，男，辽宁营口人，助理工程师。

10.13888/j.cnki.jsie(ns).2015.03.018

TP273

A

1673-1603(2015)03-0270-04