当前,随着自控系统日益完善,国内 DCS 集散控制系统也逐渐成熟:北京国电智深的 EDPF-NT、北京和利时的 MAC-II 等凭借价格优势占据中小机组的半壁江山;上海新华的 XDPS-400 系统已在单机容量 300MW 的机组上使用;WDPF、Bailey、Siemens 等引进系统也被国内大中型机组采用,机组自动化控制程度逐年提高。但仅有先进的控制系统是不够的——MCS 系统功能的实现最终由现场执行调节装置完成,执行机构调试的准确与否、误差大小,将直接影响自控系统的正常投入和调节品质。本文以新安电厂的 DCS 与执行机构为例。
新安电厂本期规模 2×135MW,由西北电力设计院主体设计,河南第二火电建设公司安装调试。锅炉为哈尔滨锅炉厂生产的 HG-440/13.7-L.PM4 型单锅筒自然循环、一次中间再热、半露天布置、固态排渣、超高压循环流化床锅炉(CFB),采用高温旋风分离器、床上床下联合启动、钟罩式风帽。
DCS 为北京国电智深的 EDPF-NT 系统,由 1 个主控制柜、5 个锅炉系统控制柜、3 个汽机系统控制柜和 1 个电气(ECS)控制柜组成;用户界面含 1 个工程师站(ENG)、1 个历史站(HSR)和 4 个操作员站,采用冗余环形以太网通讯。
135MW 机组使用的气动调节门只有燃油压力、流量两路(吴忠仪表产品);重要调节系统使用的电动执行机构为 SIPOS 5 Flash 系列,覆盖过热器/再热器喷水减温、给水旁路调节阀、锥型排渣阀和高低压旁路调节阀。SIPOS 5 Flash 系列源自西门子技术(德国 SIPOS Aktorik),动力电源分 220VAC 和 380VAC 两种,体积小马力大、噪音低、性能稳定,组装式结构便于拆卸维修。
电动执行机构是一个具有深度负反馈的随动系统,自带伺服放大器:电动机经减速器带动输出轴转动,输出轴转角 θ 即执行机构的输出量;位置变送器发出与 θ 成比例的位置反馈电流 If。当指令信号 Ii 与 If 的差值小于伺服放大器死区 ΔE(定在 0.16mA 左右比较合适——太小易造成机构振荡、电机发热)时,电机断电停转,输出轴停在相应位置,系统进入新的平衡;指令减小时则反向转动,达到另一平衡。
a. 先完成电缆连接:220VAC 电源电缆、4~20mA 控制电缆、4~20mA 反馈电缆。该机构就地操作面板为非接触型磁性按钮,密封性与可操作性好;透过透明面板的液晶屏可实现就地/远方切换、调整和故障诊断。
b. 上电后主菜单包括:Language setting(语言设定)、Commissioning(调试)、Observing(观察)、Diagnosis(诊断)。首次调整用密码"9044"进入 Commissioning 菜单的参数可更改级别,设定开关方向、关断模式及力矩值——通常为使调节阀严密,关位置选 torque-dependent(力矩关断),开位置选 travel-dependent(行程关断);为使阀门开启顺畅,开力矩应比关力矩大一个等级。
首次末端位置调整:人工手动调整全开位置,或按住就地操作面板的开按钮两秒,机构自动打开到 until TL reached;点动关闭按钮确认全开位置;调整信号齿轮单元使 deviation(偏差)为 0。再按住关按钮两秒,机构自动关闭到 until TL reached——因关位为力矩关断模式,机构会显示"adapting cl.pos.-busy!",等待几秒出现"adjustment OK!"即完成;如出现"increase it!"或"decrease it!",则增大或减小信号齿轮单元比率后重新设定。
c. 机构出现故障时进入故障自诊断菜单,按提示处理;故障消除后可重新调整末端位置。
a. 比调节阀多出紧急开关接点电缆。
b. 末端位置调整与调节阀相同;不同之处在阀门速度设置——把紧急开关的速度设为最大,汽机出现紧急情况需高低压旁路快速动作时,接通阀门的紧急开关接点,阀门即快速开启或关闭,保护汽机安全。
c. 一阀两用可省去单独的速断阀,节约成本与维修工作量。
该公司 2003 年前后安装调试的开封电厂、新安电厂、万方电厂及在建的华润登封电厂,重要自动调节系统均采用 SIPOS 5 Flash 系列电动执行机构。写此文与同行共享。
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