300MW机组风机执行器改造分析.pdf

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1、全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 249 300MW 机组风机执行器改造分析 张立影 （国投靖远第二发电有限公司 甘肃 白银 730919） 【摘 要】在长期的检修维护和运行实践中，我们发现我厂三大风机使用的国产 DKJ-710 和 DKJ-210 型电动 执行机构不仅做工粗糙，性能也很差，故障率很高，与其在发电机组系统中的重要性极不相符，必须进行改造。经 过对替代产品的调查了解和比较论证，发现公司#5、#6 机组磨煤机热冷风调节档板使用的 AUMA 执行器可以作为风机 执行机构换型改造的首选产品，AUMA 执行器的调试是改造中的重点和难点。 【关键词】三

2、大风机 电动执行器 问题 改造 分析 1 概述/前言 送风机、引风机、一次风机启动后，只要改变入口动叶（调节档板）开度即可改变风机出力。 正常运行中，运行人员通过操作员站远方操作送风机入口动叶执行机构来改变动叶位置，从而改变 送风量，控制锅炉烟气含氧量在规定的范围内；操作引风机入口动叶执行机构，来控制炉膛负压在 规定范围内；远方操作一次风机入口调节档板执行机构，来控制空预器出口一次风压在工况允许的 范围之内。 送、引风机动叶和一次风机入口调节档板执行机构还要响应机组的顺控系统发来的信号，在风 机启停过程中按要求开启或关闭，防止风机带负荷启动或倒风，以此来确保风机的安全启停和切换。 风机运行中还

3、要及时调整左右侧风机出力，防止风机因出力不平衡而形成喘振，造成风机停运或设 备损坏。特别是锅炉 MFT 后引风机动叶执行机构还要执行“OVERRIDE”动作，以避免锅炉产生内爆。 由上可见，送、引风机动叶和一次风机入口调节档板执行机构对机组安全、经济运行非常重要。 如果机组运行中某一台风机执行机构发生故障，这台风机就会处于失控状态，运行人员将无法正常 地控制风机出力，也不能安全地启停这台风机。最为严重的情况是执行机构故障导致的动叶（调节 档板）全开或全关，这种情况极有可能造成整台机组停运。因此，风机执行机构运行的状况对火电 机组的安全运行有着巨大的影响。 我厂#5、#6 炉送、引风机动叶和一次

4、风机入口调节档板均采用国产 DKJ-210 和 DKJ-710 型电动 执行机构。长期的检修维护和实践证明，这些执行机构做工粗糙，性能很差，故障率很高。根据各 台风机的实际运行维护情况，发现三大风机电动执行机构存在导电塑料电位器质量极差、执行机构 的刹车机构性能不好、密封性较差等问题，这些问题直接影响到机组带负荷的能力，使系统在自动 调节过程中出现调节滞后、迟缓以及执行器振荡的现象。 由此可见，这几台执行器的可靠性与其重要性不相符，选择更可靠的电动执行机构为确保机组 的安全、稳定和经济运行是非常必要的。本文主要介绍了我厂三大风机电动执行机构的改造过程。 文章开头简述了我厂三大风机使用的国产DK

5、J-710和DKJ-210型电动执行机构在使用中存在的问题； 随后介绍了使用 AUMA Multi-turn actuators SA(R)07.1- SA(R)16.1 with AUTOMATIC AC01.1 智能 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 250 型多回转电动执行机构的必要性；重点阐述了改造中安装、调试、电缆敷设存在的问题与解决的办 法，最后介绍了改造过程中组织、质量、安全、环境、技术方面的相关解决方案。 2 设备选型 2.1 改造前风机电动执行机构存在问题 我厂三大风机入口调节档板均采用国产 DKJ-210 和 DKJ-710 型电动执行

6、机构，根据各台风机的 实际运行维护情况，三大风机电动执行机构存在的问题主要有： 1）导电塑料电位器质量极差。在夏天温度较高时，更换一个新的电位器只能保持设备安全运行 十几天的时间。一方面导电塑料电位器价格不菲，另一方面，在机组正常运行过程中更换电位器的 工作非常繁复，而且更换过程中存在很大风险，一不小心就可能造成电动执行机构大开或大关，从 而直接影响到机组带负荷的能力。 2）执行机构的伺服放大器工作死区较大,而且经过校验的伺服放大器的灵敏度和死区很容易发 生漂移的现象。根据我厂的风机电动执行机构运行的情况，如果伺服放大器的死区太小，就会出现 电动执行机构振荡的情况，如果不及时处理则会造成电动机

7、的烧损；如果电动执行机构伺服放大器 的死区较大，这样又会影响锅炉氧量、炉膛负压和一次风压自动调节系统的调节性能，使系统在自 动调节过程中出现调节滞后、迟缓的现象，更不用说满足机组的协调控制和 AGC 控制功能了。 3）DKJ-210 和 DKJ-710 型电动执行机构的刹车机构性能不好。这种电动执行机构的刹车是采用 刹车片通过机械摩擦实现制动的。如果刹车片调的太紧，会影响电动执行机构正常的动作；如果调 的太松，也会因为制动不可靠而出现执行器振荡的现象。 4）这种执行机构的密封性较差。其减速箱虽然设计为使用润滑油，但实际使用中发现，执行机 构基本上不能加润滑油，因为减速箱内的润滑油会渗漏到执行机

8、构外部，有的甚至会流入电机线圈， 导致线圈绝缘下降，从而引起电机工作故障 5）检修维护很不方便。在现代集成电路非常发达的今天，很多设备都使用了计算机技术的很多 成果，设备报警或故障管理功能很强大，实际检修维护中很容易确定报警或故障的原因，从而缩短 故障处理时间。DKJ-210 和 DKJ-710 型电动执行机构就存在这种问题，作为较早期的电动产品，一 方面电路集成度较低，同时电路板会因为温度、震动等原因造成工作不稳定。还有 DKJ-710 型电动 机构庞大的体积和双电机的重量，都给检修维护工作带来了很多不便。 2.2 替代产品的调查了解和比较论证 根据了解和调查其他大型火电机组三大风机电动执行

9、机构的情况，国产执行机构普遍存在做工 粗糙、可靠性不高的问题。进口组装产品也存在力矩配置不合理，部分部件质量较差的情况。鉴于 风机执行机构对机组安全运行的重要性以及避免出现上述问题，经过比较论证，我们决定使用可靠 性较高的纯进口产品。国内市场上的进口电动执行机构型号很多，有几种执行机构在业界具有较高 的声誉，口碑极佳。例如我公司#5、#6 机组磨煤机热冷风调节档板使用的 AUMA 执行器即可以作为 风机执行机构换型改造的首选产品。 2.3 替代产品的技术要求 AUMA（中文译为“奥码” ）系列执行机构品种很多，可适用于各种不同要求的应用场合。选用执 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛

10、第三十九届年会论文集 锅炉 251 行机构，主要要配置好这几个参数：执行器出力、与阀门（或档板）的连接方式、运行时间、工作 行程（直行程和角行程及其数值） ；其次要配置好指令信号、反馈信号，使之与现有的信号相匹配； 最后是工作电源，要求执行机构的工作电源等级要符合我们的国家标准。 图 2-1 执行器选型相关参数 执行器行程及 角度 指令信号 （mA） 反馈信号 （mA） 连接方式 工作电源 送风动执行器 角行程 90 420 420 法兰 380VAC 50Hz 引风动执行器 角行程 90 420 420 法兰 380VAC 50Hz 一次风入口调节档板 执行器 角行程 90 420 420

11、连杆 380VAC 50Hz 2.4 换型产品-AUMA 电动执行机构的优势 首先，这种执行器我们已有多年的维护经验，改造后在检修维护方面有较好的技术支持。其次， 换型改造后不会增加我们设备维护的品种，对我们做好备品工作和技术培训非常有利。最重要的是 通过对我厂冷热风 AUMA 电动执行机构的长期检修维护工作， 我们可以确信这种电动执行机构的质量 是非常可靠的，故障率极低，AUMA 执行机构的调试、检修和维护工作相对容易。 3 改造方案的实施 #5、#6 炉风机执行器换型改造计划在 2005 年 5 月份我公司#5、#6 机组及其公用系统大修期间 进行。改造工作内容包括：工作电源的敷设、新执行

12、机构的安装和调试。 3.1 工作电源的敷设 3.1.1 电源改造的相关要求 #5、#6 炉三大风机原执行机构工作电源均为 220VAC，是由电子间热控电源柜提供的 UPS 电源。 换型后的 AUMA 执行机构工作电源为 380VAC，将需要从#5、#6 炉送风机房和引风机房的 MCC 盘上取 用 380VAC 工作电源，共需要取 12 路工作电源，电源改造方案如下： 表 3-1 电源改造方案 执行器名称 电源容量 （A）提供电源的 MCC 盘名称 #5 炉 A 侧送风机动叶执行器 3 FJ52 #5 炉 B 侧送风机动叶执行器 3 SBA51 #5 炉 A 侧引风机动叶执行器 3 XBA51

13、#5 炉 B 侧引风机动叶执行器 3 XBA52 #5 炉 A 一次风机入口调节档板执行器 8 FJ52 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 252 #5 炉 B 一次入口调节风机档板执行器 8 SBA52 #6 炉 A 侧送风机动叶执行器 3 FJ62 #6 炉 B 侧送风机动叶执行器 3 SBA61 #6 炉 A 侧引风机动叶执行器 3 XBA61 #6 炉 B 侧引风机动叶执行器 3 XBA62 #6 炉 A 一次风机入口调节档板执行器 8 FJ62 #6 炉 B 一次入口调节风机档板执行器 8 SBA62 根据现场测算，共需适当规格的动力电缆 400

14、 米左右。#5、#6 炉引风机房尚未铺地砖，只要揭 开电缆沟盖板，就可将引风机执行器动力电缆铺设到位，#5 炉送风机动叶执行器电缆铺设也比较容 易。 3.1.2 电源改造中存在的问题 1）#5 炉一次风机：原执行器电缆从 MCC 盘下的电缆沟经地板下面直接拉到执行器旁。布设新 电缆有两种方案：一是使用旧穿线管，这种方案可能存在困难；二是经送风机旁的电缆槽穿出后架 空布设到执行器旁。 2）#6 炉送、一次风机：由于铺设地板砖时没有给电缆沟预留人孔门，故需要先联系给电缆沟 开孔。 3） 单台炉六台执行器电缆布设除了自身工作人员外， 还需要民工人力若干， 工作内容包括揭 （包 括恢复）电缆沟盖板、清

15、理电缆沟、穿电缆等。 图 3-2 送风、一次风执行器电缆铺设方案示意图 3.2 新执行机构的安装 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 253 在新执行机构的安装与调试之前，要进行就执行机构的拆卸。送、引风执行机构较小，拆除较 为容易。一次风机执行机构重量达 200 公斤，所在位置无法使用起重机械，拆除较为困难。因此， 一次风执行机构拆除工作要请起重工现场帮助指导，必要时提前搭设合适的工作平台，并做好地面 保护工作。安装时首先对新执行机构支架制作，重新制作的执行机构安装支架必须牢固可靠，确保 执行器工作时不会扭曲变形。支架上的开孔完全符合执行器的底座要求，避免

16、出现执行器安装歪斜、 松动现象。需要备好足够数量的钢板（10mm 厚度，2 平方米）和槽钢（100mm、150mm 两种规格各 5 米） 。然后进行新执行机构就位及连接，送、引风机执行器安装工作必须确保执行器与动叶连接件的 完全同心，防止执行器运行过程中对动叶连杆产生破坏性扭力；执行器信号和电源接线必须牢固， 线头剥制长度合适，以防止运行中接线掉落或因线头剥太长而造成与机壳间短路。 3.3 执行机构调试： 调试内容包括：确定执行机构行程、阀位反馈信号调整、电限位开关调整、机械限位开关调整、 力矩开关调整、伺服放大器灵敏度调整、延时时间调整等。 3.3.1 调整限位开关 1）顺时针转动手轮使阀门

17、到全关位置。 （如图 3-3）用细螺丝刀（5mm）按下并依箭头所示方向 旋转调整杆 A，同时观察指针 B，此时能听到齿轮的转动声，指针 B 每次变化 90 度。当指针 B 和标 志 C 只差 90 度时，要缓慢旋转，当其正好指向 C 时，停止转动并松开螺丝刀。如果有些过位，继续 以此方向旋转直到指针 B 指向标记 C。 2）逆时针转动手轮使阀门到全开位置，然后再返回半圈。用细螺丝刀（5mm）按下并依箭头所 示方向旋转调整杆 D，同时观察指针 E，此时能听到齿轮的转动声，指针 E 每次变化 90 度。当指针 E 和标志 F 只差 90 度时，要缓慢旋转，当其正好指向 F 时，停止转动并松开螺丝刀

18、。如果有些过位， 继续以此方向旋转直到指针 E 指向标记 图 3-3 限位开关的调整图 3.3.2 调整力矩开关 拧下扭矩盘上的两个锁定螺丝 O（如图 3-4） ，转动扭矩盘 P 以得到所需的扭矩刻度，其中 1 da Nm 10 Nm，例如送/引风机入口动叶调节执行器力矩范围为 13 da Nm，一次风机入口挡板调节 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 254 执行器力矩范围为 412 da Nm。再次上紧锁定螺丝 O。 图 3-4 开、关方向力矩开关的设定 3.3.3 位置反馈变送器的调整 1）操作执行器到全关，将位发电位器 E2 顺时针拧到头，然后反向旋

19、转调整电位器 O 直到数值 返回到 4.1mA，确保输出信号的零点在死区之上。 2）操作执行器到全开，调整微调电位器 max 直到数值输出为 20mA。 图 3-4 位置反馈变送器的调整图 3.3.4 定位板调整 （将选位开关旋转到现场控制 LOCAL） 1）将执行器操到全关，输入信号 4mA，测量位发为 4mA（或 1VDC） ，再调整“O” （如图所示 P3） 电位器，使 close 灯输出刚亮。 2）将执行器操到全开，输入信号 20mA，测量位发为 20mA（或 5VDC） ，再调整“max” （如图 3-5 所示 P4）电位器，使 open 灯输出刚亮。 以上两步其意为设置执行器伺放的

20、平衡，AUMA 执行器定位板无平衡调整选项。 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 255 图 3-5 定位板调整图 3）E 电位器为执行器伺放死区电位器，将此电位器顺时针拧到头为伺放死区最小值 0.5， 即 80uA。 逆时针拧到头为伺放死区最大值 2.5， 即 400uA。 设备出厂时， 灵敏度设定为最大值 （2.5 ） 。AUMA 推荐将其设定为可以接受的最大死区。 对于转速 n16rpm 的执行器，可以通过旋转电位器 P7（sens）达到较好的灵敏度（Emin0.25 ） 。 3.3.5 调试注意事项 1）如果执行器相序接错，则执行器发故障报警，表现为

21、控制面板上“OFF”灯亮，执行器拒动 （LOCAL 及 REMOTE） 。 2）力矩开关动作后不能自动恢复，只能进行反方向操作才能恢复正常，需用手摇或就地/远方 进行反方向操作。 3)执行器输出至 DCS 显示回路的反馈信号与内部位置变送器相串联构成回路。如果执行器反馈 信号故障（包括输出至 DCS 显示回路） ，则执行器以预先设定的方向动作或保位。 4 改造工作的安全注意事项 1）高空作业时防止坠落。施工中的高空作业项目主要是执行器电力电缆的布设，要求进行高空 作业时必须系安全带，短时间使用梯子时必须设监护人。 2）MCC 柜内作业时防止触电。MCC 柜内初次接线要请电气专业工作人员来完成，

22、以防因系统不 熟悉发生危险。接线完成后在调试工作中可能要多次切电和送电，这一工作要请电气专业工作人员 给予必要的指导，正确操作，以防发生危险。 3）防止设备损坏。执行器外部接线既有 DCS 送来的 420mA 弱信号，又有电气送来的 380VAC 强电，工作中要防止线间碰触造成设备损坏。必要时甩开 DCS 接线，调试完成后再恢复接线。 4） 防止损坏本体设备。 执行机构调试中严格防止执行器因限位机构失灵而走过头， 造成动叶 （档 板）控制机构损坏。 5）地面防护。开始施工前，用橡胶皮和木板等对工作场所瓷砖地面进行防护，施工中使用的工 具、材料及执行机构要轻拿轻放，避免对地面的任何损伤和冲击。

23、全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 锅炉 256 6）工作场所要随时清理，材料物品摆放有序，做到文明整洁，符合公司 6S 管理要求。 5 小结 综上所述，本文从三大风机对大型火电机组的重要性开头，主要介绍了我厂三大风机电动执行 机构在实际使用中存在的问题， AUMU智能型多回转电动执行机构的优点和最终选择该产品的必要性， 还有改造方案实施过程中存在的问题与解决办法，以及改造中对进度、质量和安全的相应保障措施。 鉴于电力系统行业特点和其对安全的高度要求，我们在设备选择上都会选择质量好，可靠性高， 操作维护方便，并且吸收或使用了先进技术的产品。通过本次改造，我认为原电

24、动执行机构在很长 的时间内作为大型火电机组的重要设备也有其存在的必然性。改造后的 AUMU 智能型电动执行机构， 经过实践证明了其操作维护和检修的方便，故障率比原执行机构大大降低，可靠性和稳定性极大提 高，从而有力地保证了机组的长期安全稳定运行。 但是，任何产品有其优势的一面，相对来讲，肯定也有其不足的地方。例如改造后的 AUMU 智能 型电动执行机构在使用中发现，当执行机构断电时间较长时，有时会出现 RAM 数据丢失的情况，造 成控制板初始化无法完成，这种现象成为这种产品的一项小小的缺陷。由此可见，我们在设备改造 选型中除了充分的调查了解、技术论证和制定比较完善的保障措施外，也要客观地面对新设备存在 的一些小问题。技术的发展在不断向前进步，作为电力系统热控设备的维护人员，我们也是在发现 和解决了一个个问题的同时，获得了相应的进步。 参考文献： 1 Auma 执行机构操作手册（随设备）