| 智能型變頻電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在鍋爐系統(tǒng)應(yīng)用 |
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| 智能型變頻電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在鍋爐系統(tǒng)應(yīng)用 |
一、智能型變頻電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在鍋爐系統(tǒng)應(yīng)用
目前在蒸汽鍋爐給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品選型、使用中存在嚴(yán)重的問題，其自動(dòng)上水系統(tǒng)的穩(wěn)定性，精確控制（一）蒸汽鍋爐上水自動(dòng)控制系統(tǒng)對鍋爐運(yùn)行重要性。
按相關(guān)規(guī)定，每小時(shí)蒸發(fā)量大于6噸的鍋爐都應(yīng)使用儀表控制調(diào)節(jié)閥上水，調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)連續(xù)均勻向鍋爐供水。在鍋爐運(yùn)行中水位規(guī)定應(yīng)保持在正常水位，并允許在正常水位各25mm以內(nèi)波動(dòng)。水位波動(dòng)越小對鍋爐運(yùn)行越穩(wěn)定、安全，供汽質(zhì)量越好。同時(shí)對蒸汽鍋爐自動(dòng)給水系統(tǒng)質(zhì)量提出了更高要求。
1. 控制不好危及鍋爐安全運(yùn)行。鍋爐運(yùn)行時(shí)，水位的變化主要是由于鍋爐負(fù)荷變化引起的。當(dāng)用蒸汽多時(shí)，水位下降就多；用汽少時(shí)，水位下降就少。鍋爐水位過高，會(huì)出現(xiàn)蒸汽帶水，甚至發(fā)生滿水事故；水位過低，又會(huì)釀成鍋爐爆炸事故，危及人身安全和設(shè)備損失。此外因負(fù)荷突然變化造成假水位，還會(huì)造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)誤操作。
2. 控制不好汽壓不穩(wěn)。給水量增加，直接影響的水位上升，但是汽壓下降更靈敏。這是因?yàn)榻o水溫度低于爐水溫度，當(dāng)給水量增加，在爐內(nèi)就要多吸收熱量，因此用來蒸發(fā)爐水的熱量要減少，汽壓顯然要下降。同樣道理，給水量減少，水位下降，汽壓要上升。
3. 控制不好汽溫不穩(wěn)。給水量增加，汽溫要下降，這是因?yàn)榻o水量增加時(shí)，汽壓下降，爐水溫度下降，水冷壁在爐膛吸收的輻射熱量要增加，使?fàn)t膛出口煙汽溫度下降，導(dǎo)致汽溫下降。同樣道理，給水量減少時(shí)，汽溫要上升。
（二） 目前鍋爐自動(dòng)上水現(xiàn)狀及控制難點(diǎn)
經(jīng)過我們對一些企業(yè)蒸汽鍋爐上水現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，流量以至達(dá)到鍋筒水位波動(dòng)范圍最小化而被人們忽略，有的已經(jīng)構(gòu)成了安全的隱患，時(shí)時(shí)威脅著鍋爐的安全的運(yùn)行。主要存在問題有如下幾個(gè)方面：
1. 經(jīng)常燒毀電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)；
2. 調(diào)節(jié)閥桿經(jīng)常頂彎；
3. 調(diào)節(jié)閥桿不停地上下動(dòng)作，造成閥桿磨損嚴(yán)重導(dǎo)致閥桿部位漏水；
4. 鍋爐的水壓力表指針不停地?cái)[動(dòng)，供水壓力及水位波動(dòng)較大。根本原因所用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥不能與系統(tǒng)適配。
鍋爐供水調(diào)節(jié)閥有以下四個(gè)特殊性：
1. 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥兩端壓差大，一般三十噸左右蒸發(fā)量的鍋爐調(diào)節(jié)閥入口水壓力可達(dá)2MP左右，出口水壓力可達(dá)1.2MP左右，要求電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)輸出力矩（負(fù)載重）較大；
2. 經(jīng)除氧罐給水溫度可達(dá)1000C，使調(diào)節(jié)閥體溫度較高，不利于電機(jī)散熱，如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)震蕩，易燒毀電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)；
3. 鍋爐汽包液位時(shí)間常數(shù)小，調(diào)節(jié)過程易出現(xiàn)系統(tǒng)易振蕩（表像是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上下動(dòng)作不停止）特別是采用三沖量調(diào)節(jié)器控制，由于選取三個(gè)參量，精度較高，控制周期較短，普通“電子式”電動(dòng)調(diào)節(jié)閥不相適應(yīng)，閥桿上下動(dòng)作頻繁，經(jīng)常摩擦磨損過快出現(xiàn)漏水；
4. 蒸汽鍋爐上水環(huán)節(jié)屬于十分重要環(huán)節(jié)，要求電動(dòng)調(diào)節(jié)閥可靠性好，出現(xiàn)故障不能上水鍋爐危險(xiǎn)性較大。
目前一些鍋爐給水用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥大都是“電子式伺服放大器”帶動(dòng)的調(diào)節(jié)閥，這種電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是不能根據(jù)信號偏差大小來改變其執(zhí)行器電動(dòng)機(jī)的速度。因?yàn)橹蛔兎较�、不變速度勢必�?huì)使用系統(tǒng)調(diào)節(jié)精度受到限制，對開關(guān)型或一般變化緩慢的控制對像控制精度要求不高場合可以使用，但像蒸汽鍋爐負(fù)荷變化較大的場合擔(dān)當(dāng)自動(dòng)上水調(diào)節(jié)閥是難以達(dá)到較好的自動(dòng)控制效果。另外電動(dòng)調(diào)節(jié)閥都使用單相交流電動(dòng)機(jī)作為控制電機(jī)，而單相交流電動(dòng)機(jī)有兩個(gè)弱點(diǎn)：1. 目前作的輸出使用時(shí)，由于啟動(dòng)電流很大近7倍額定電流，會(huì)使 電機(jī)始終處在大電流的工作狀態(tài)，導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱，嚴(yán)重時(shí)可以使電機(jī)燒毀。
調(diào)節(jié)系統(tǒng)要求電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)屬于隨動(dòng)系統(tǒng)，這類系統(tǒng)的輸入量是隨意變化的，但要求能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥以一定的精度跟隨輸入量的變化。目前使用的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電機(jī)動(dòng)作只能是通過伺服放大器控制其正、反轉(zhuǎn)向的恒速動(dòng)作，顯然作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服電機(jī)是不能隨小信號的變化而低速運(yùn)行。不能靈敏快速平穩(wěn)可靠運(yùn)行與系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)。
（三） 解決的辦法——智能型變頻電動(dòng)執(zhí)行器
針對原有電動(dòng)執(zhí)行器不能以低速運(yùn)行，通過極強(qiáng)的微調(diào)作用修正微小偏差從而導(dǎo)致調(diào)節(jié)系統(tǒng)超調(diào)這一缺點(diǎn)，采用智能型變頻電動(dòng)執(zhí)行器與各種閥體配合，利用數(shù)字化變頻技術(shù)，改造目前電動(dòng)執(zhí)行器，使之具有變速運(yùn)行、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、調(diào)節(jié)定位精度高、穩(wěn)定性好，故障率低，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，徹底改變了調(diào)節(jié)閥在一些重要領(lǐng)域不能適用的缺陷。我們在天津?yàn)I海新區(qū)某供熱公司對若干臺大型蒸汽鍋爐原使用的給水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行了改造，收到了良好的預(yù)期效果。
多臺35噸蒸汽鍋爐，在改造前使用上述“電子式”電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為其給水，總控制室儀表采用三沖量調(diào)節(jié)器分別控制上水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，雖經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員努力調(diào)試，效果不佳。水位顯示有明顯跳動(dòng)，供水壓力不穩(wěn)，表指針在0.5MP—1.2MP之間擺動(dòng)，閥桿不停上下動(dòng)作，由于磨損過快，閥桿漏水嚴(yán)重。頻繁燒毀電機(jī)，影響了鍋爐的正常運(yùn)行。盡管專業(yè)人員努力調(diào)整也不能達(dá)到預(yù)期效果�，F(xiàn)在一般大中型鍋爐均配備三沖量給水調(diào)節(jié)儀表，它有效的克服了鍋筒出現(xiàn)“假水位”的現(xiàn)象，它以鍋筒液位為主控對像，以蒸汽流量和給水流量為和鍋筒液位三個(gè)參考量相運(yùn)算，再去控制調(diào)節(jié)閥改給水流量使鍋液維持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。同過去單沖量（只一個(gè)鍋筒液位變量）給水調(diào)節(jié)儀表相比靈敏度高，響應(yīng)快，控制周期短。所以傳統(tǒng)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥明顯不能適應(yīng)，因此出現(xiàn)超調(diào)導(dǎo)致震蕩。
更換了智能型變頻電動(dòng)調(diào)節(jié)閥（BPZ—40 型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥）后，效果顯著。供水指示壓力表相當(dāng)穩(wěn)定，指針在1.2MP不動(dòng)，調(diào)節(jié)閥桿動(dòng)程僅在1~2mm范圍內(nèi)緩慢變化，鍋筒水位指示相當(dāng)穩(wěn)定液位波動(dòng)10mm，電機(jī)溫度300C左右，再也沒出現(xiàn)燒電機(jī)情況。另外，智能型變頻閥采用的電腦板有參數(shù)設(shè)定功能，如放大倍數(shù)，力矩提升，行程上、下限電氣參數(shù)限位，控制不靈敏區(qū)設(shè)定等諸多項(xiàng)參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場控制對像可靈活設(shè)定。更重要的是伺服電機(jī)采用了變頻控制，起動(dòng)力矩大，響應(yīng)快，動(dòng)作時(shí)根據(jù)偏差信號大小變速運(yùn)動(dòng)，做到柔啟柔停，因此管道內(nèi)高壓水沖擊力很小，有利于調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定。 |
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