鍋爐減溫減壓控制系統(tǒng)的改造與實(shí)現(xiàn)

　　基于對(duì)鍋爐減溫減壓控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因分析，從控制系統(tǒng)的硬件和軟件兩個(gè)方面，對(duì)容易損壞的部分進(jìn)行技術(shù)性變革。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，最大限度地減少系統(tǒng)故障，對(duì)安全、高效生產(chǎn)有現(xiàn)實(shí)意義。

　　工藝參數(shù)的穩(wěn)定可靠是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要前提。某輪胎公司目前半鋼產(chǎn)量約為15000套/天，半鋼生產(chǎn)過程硫化工藝所需內(nèi)壓蒸汽的連續(xù)供給，平常是由動(dòng)力廠熱電站汽輪機(jī)一級(jí)抽汽得到，而在汽輪機(jī)不能正常運(yùn)行時(shí)，由雙減系統(tǒng)將鍋爐出口過熱蒸汽經(jīng)減溫減壓后對(duì)外供汽。由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作環(huán)境惡劣，系統(tǒng)干擾因素太多，容易引發(fā)控制失靈，最終導(dǎo)致工藝參數(shù)超標(biāo)。而這種故障發(fā)生具有突發(fā)性和危害性大的特點(diǎn)，因此，如何改善雙減系統(tǒng)控制品質(zhì)，消除控制系統(tǒng)故障，使其運(yùn)行可靠，成為設(shè)備改造的重點(diǎn)課題。

1、減溫減壓控制系統(tǒng)缺陷分析

　　目前雙減控制系統(tǒng)工作的模式是：鍋爐供給壓力為3.2～3.6MPA、溫度為420℃～445℃的過熱蒸汽，經(jīng)雙減調(diào)節(jié)閥減溫減壓后成為壓力在1.47～1.52Mpa、溫度在230℃～240℃范圍的外供蒸汽，其壓力和溫度控制是由傳感器測(cè)量壓力、溫度信號(hào)后經(jīng)配電器進(jìn)S9000控制器，由控制器發(fā)出控制信號(hào)通過手操器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制。

　　針對(duì)可能導(dǎo)致控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的各環(huán)節(jié)的現(xiàn)場(chǎng)深入分析：現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度長(zhǎng)期高達(dá)60多度，電子元件容易老化；信號(hào)傳輸路線長(zhǎng)，經(jīng)過發(fā)電機(jī)、配電室等強(qiáng)電區(qū)域，容易產(chǎn)生干擾信號(hào)；同時(shí)調(diào)節(jié)閥工作前后壓差大，使用時(shí)間年久，導(dǎo)致閥門卡澀、泄漏量大、動(dòng)作不靈敏甚至誤動(dòng)作等。多種因素將導(dǎo)致經(jīng)常出現(xiàn)系統(tǒng)控制失靈，輕者半鋼硫化車間出現(xiàn)成批廢次品，嚴(yán)重時(shí)不得不停產(chǎn)。

2、減溫減壓控制系統(tǒng)的技術(shù)改造與實(shí)現(xiàn)

　　根據(jù)對(duì)雙減控制系統(tǒng)不穩(wěn)定的原因分析，我們將容易損壞的部分進(jìn)行技術(shù)性變革，提高雙減裝置的工作效率，確保鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行。

　　2.1、更換新型配電器

　　原配電器電路設(shè)計(jì)不合理，聯(lián)結(jié)部份采用焊接結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生接觸不良；電子元件溫度漂移使得準(zhǔn)確度下降，針對(duì)這種情況，我們重新選購(gòu)了電路設(shè)計(jì)合理、便于維修更換(插拔式)能夠減少維修時(shí)間的新型號(hào)配電器，同時(shí)將配電器、壓力變送器的校驗(yàn)周期由原來一年一次改為2個(gè)月一次，保證了參數(shù)測(cè)量的精確度。

　　2.2、改進(jìn)聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)

　　原電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器是整體式，且固定螺栓只有2個(gè)，絲牙容易損壞，而一旦絲牙損壞更換非常麻煩；經(jīng)過重新測(cè)量尺寸繪圖加工后，改為由兩塊組成，將聯(lián)軸器的固定螺栓由2個(gè)增加為4個(gè)，外加并帽，并定期檢查固定螺栓松緊程度。

　　2.3、環(huán)境溫度高及強(qiáng)電干擾的應(yīng)對(duì)措施

　　由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，環(huán)境溫度高，特別是夏季，可達(dá)到60多度，幾乎工作在儀表技術(shù)參數(shù)的極限范圍(-25℃～70℃)電子元件長(zhǎng)期工作與此環(huán)境下，極易老化，從而穩(wěn)定性急劇下降；另外我們發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)的絕緣性能也已下降，極易燒毀。對(duì)此，我們仔細(xì)測(cè)試了現(xiàn)場(chǎng)儀表上的每個(gè)電子元件的性能，對(duì)于技術(shù)參數(shù)指標(biāo)有所偏差可能的不良元件全部予以了更換；對(duì)伺服電機(jī)，將相關(guān)技術(shù)參數(shù)提供給馬達(dá)組由其重新繞制，經(jīng)裝配、接線、調(diào)試運(yùn)行試驗(yàn)證明完全可以代替使用；傳輸信號(hào)經(jīng)過發(fā)電機(jī)和配電室等強(qiáng)電區(qū)域，易產(chǎn)生干擾信號(hào)，我們對(duì)系統(tǒng)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行了逐一檢查，改變了局部電纜走向，將不是屏蔽的電纜改為屏蔽電纜，并保證接地牢靠。

　　2.4、對(duì)控制系統(tǒng)失靈的改進(jìn)

　　雙減控制系統(tǒng)的工作原理是：壓力控制是由壓力變送器檢測(cè)壓力信號(hào)后經(jīng)配電器進(jìn)S9000控制器，由S9000控制器發(fā)出控制信號(hào)通過手操器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)反饋來的閥門位置反饋信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算后，直接輸出正反轉(zhuǎn)信號(hào)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，而電機(jī)正反轉(zhuǎn)動(dòng)作帶動(dòng)調(diào)節(jié)閥閥桿上下運(yùn)動(dòng)，從而改變蒸汽閥門開度，起到調(diào)節(jié)壓力作用；值得一提的是，此調(diào)節(jié)閥與一般調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)不同，閥門底部加入減溫水在閥門內(nèi)與蒸汽混合，其減溫水量由減溫調(diào)節(jié)閥出口控制。其溫度、壓力控制原理圖如圖1所示。

圖1 雙減溫度、壓力控制系統(tǒng)圖

　　雙減溫度、壓力控制原理方框圖如圖2所示。由于閥門前后壓差大，用戶負(fù)荷變化不定，用人工調(diào)節(jié)難以達(dá)到工藝指標(biāo)。為了保證核心部件控制器可靠性，我們進(jìn)行了下列幾方面的改造：

　�、賹⒁讓�(dǎo)致故障的邏輯處理器Run/Disable鑰匙轉(zhuǎn)換開關(guān)改成跳線轉(zhuǎn)換；②將與上位機(jī)通訊的接頭固定牢靠；③為了以防萬一，決定增加一套后備自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。即增加兩臺(tái)單回路智能調(diào)節(jié)器和兩個(gè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，改變系統(tǒng)接線方式，當(dāng)S9000控制失靈時(shí)切換轉(zhuǎn)換開關(guān)，投入智能調(diào)節(jié)器控制。改造后控制系統(tǒng)圖示如圖3所示。

圖2 雙減溫度、壓力控制原理方框

圖3 改造后的雙減溫度、壓力控制原理方框圖

　　2.5、調(diào)整電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

　　對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行拆檢，我們發(fā)現(xiàn)渦輪渦桿機(jī)構(gòu)滾珠行程軌道不光滑，部分滾珠磨損嚴(yán)重，更換所有的滾珠，打磨不平軌道，改用耐高溫的鋰基脂作為轉(zhuǎn)動(dòng)部件潤(rùn)滑油；對(duì)閥門和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新組裝，保證既能滿足工藝需要，又能符合調(diào)節(jié)要求，合理調(diào)整剎車機(jī)構(gòu)松緊程度；改變手操器的設(shè)定參數(shù)，不斷修正執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈敏度，使其既能不可能發(fā)生卡澀又不易造成振蕩而失控現(xiàn)象。

　　2.6、重新整定控制參數(shù)

　　根據(jù)自動(dòng)控制理論，由于壓力測(cè)點(diǎn)裝在減壓閥后不遠(yuǎn)的地方，壓力變化時(shí)反應(yīng)較快，即壓力調(diào)節(jié)對(duì)象的滯后時(shí)間很小，上升速度很快，因此，整定調(diào)節(jié)參數(shù)時(shí)，放大倍數(shù)應(yīng)設(shè)置得大一些，積分時(shí)間小一些，由于微分作用對(duì)快速調(diào)節(jié)對(duì)象的反應(yīng)敏感，一般不采用微分作用，理論要求放大倍數(shù)K=2.5～5，積分時(shí)間Ti=5～10秒；而減溫通過減溫水來控制，溫度測(cè)點(diǎn)離噴水點(diǎn)距離較近，K=2.5～5之間，Ti=10～20秒，Td=(1/2～1/3)Ti，由于壓力變化對(duì)溫度影響較大，投好壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)有利于溫度控制質(zhì)量的提高。根據(jù)這一理論的指導(dǎo)，結(jié)合我們的實(shí)際工況，經(jīng)過我們幾個(gè)班次跟蹤設(shè)備的運(yùn)行，不斷摸索，終于得到最佳的的PID控制參數(shù)，使得系統(tǒng)不僅控制及時(shí)、而且無振蕩，壓力和溫度精度得到提高。

　　2.7、調(diào)整運(yùn)行工作方式

　　由于閥門長(zhǎng)期使用后有一定的泄漏量，使得在低負(fù)荷時(shí)閥門工作特性較差，從而影響控制質(zhì)量，此時(shí)我們要求運(yùn)行人員合理地開大另一臺(tái)雙減調(diào)節(jié)閥，以增大該雙減調(diào)節(jié)閥的負(fù)荷，(另一臺(tái)雙減調(diào)節(jié)閥安裝在該雙減調(diào)節(jié)閥后，是后者的一個(gè)分支，提供9公斤蒸汽，此蒸汽通常由發(fā)電機(jī)背壓排汽得到，若另一臺(tái)雙減調(diào)節(jié)閥開得太大，勢(shì)必影響發(fā)電機(jī)發(fā)電量，這樣就不能達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行)，實(shí)踐證明，此項(xiàng)措施非常有效。

3、小結(jié)

　　經(jīng)過對(duì)雙減控制系統(tǒng)的改進(jìn)與反復(fù)調(diào)試，生產(chǎn)自動(dòng)過程得以實(shí)現(xiàn)，從改造后近兩年的運(yùn)行情況看，生產(chǎn)效率明顯提高，極大地提高了鍋爐蒸汽供給系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，具有顯著的特色和很大的實(shí)用價(jià)值。至今的生產(chǎn)運(yùn)行狀況來看，已取得了顯著效益：

　　(1)此改造項(xiàng)目，總投資約5000元人民幣，主要用于購(gòu)買4臺(tái)單回路PID調(diào)節(jié)器、配電器、部分電子元件等，其余材料均就地取材，減少了投資，節(jié)約了維修費(fèi)用。

　　(2)徹底消除了閥門的卡澀，排除了因閥門的不正常開關(guān)給鍋爐和壓力管道帶來的安全隱患。

　　(3)改造后，未出現(xiàn)因設(shè)備故障而導(dǎo)致工藝參數(shù)超標(biāo)、半鋼車間因此而出現(xiàn)廢次品，更未因此而停產(chǎn)，保障了正常連續(xù)生產(chǎn)。