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遠(yuǎn)程控制氣動調(diào)節(jié)閥在電廠應(yīng)用
上海申弘閥門有限公司
之前介紹鈦合金截止閥J41TA，現(xiàn)在介紹遠(yuǎn)程控制氣動調(diào)節(jié)閥在電廠應(yīng)用針對影響電廠氣力除灰系統(tǒng)的工作效率的主要因素，從提高設(shè)備效率、提高控制自動化等方面，介紹了天山電力奇臺電廠氣力除灰系統(tǒng)的組成及選用的各氣動閥門的工作過程，及與其配合使用的電磁閥的原理及電磁閥箱的接線，詳細(xì)分析了氣動閥門在程控中的控制策略，為該技術(shù)在類似工程中的設(shè)計(jì)使用提供了參考。
遠(yuǎn)程控制氣動調(diào)節(jié)閥在電廠應(yīng)用引言
新疆天山電力奇臺熱電聯(lián)產(chǎn)工程位于昌吉回族自治州奇臺縣，一期工程建設(shè)2×350MW超臨界、空冷、供熱式汽輪發(fā)電機(jī)組，配2×1178t/h超臨界、一次中間再熱煤粉鍋爐。本期工程每臺爐配置兩臺雙室五電場靜電除塵器，每個電場設(shè)4個灰斗，兩臺爐共40個灰斗，除塵器一電場灰斗可儲存鍋爐BMCR工況下不小于8h的排灰量，排灰方式為連續(xù)或間斷排放。除灰閥門是火電廠除灰系統(tǒng)中的重要裝置，要保證其減少泄漏，且能長時(shí)間在高溫環(huán)境下正常運(yùn)行。本工程除灰系統(tǒng)中需遠(yuǎn)程操縱的閥門全部采用氣動閥門，由于氣壓傳動具有防火、防爆、節(jié)能、、無污染等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中的得到了廣泛應(yīng)用，且直接以主廠房儀用氣作為氣源，用以實(shí)現(xiàn)閥門開閉的控制，方便可靠。
1、氣力除灰系統(tǒng)的組成
1.1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
該氣力除灰系統(tǒng)采用干灰正壓濃相氣力集中系統(tǒng)。每臺爐除灰系統(tǒng)出力按不小于設(shè)計(jì)煤種排灰量的150%同時(shí)不小于校核煤種排灰量的120%進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力不小于39.5t/h。
電除塵器及省煤器的每個灰斗下均安裝1臺氣力輸送倉泵作為主要輸送設(shè)備，各個灰斗收集的干灰，依次經(jīng)過手動插板門、氣動進(jìn)料閥進(jìn)入倉泵內(nèi)，當(dāng)倉泵灰位到達(dá)預(yù)定位置，進(jìn)料閥閉，倉泵的出料閥開啟，干灰由壓縮空氣輸送到灰?guī)臁１竟こ淘O(shè)3座灰?guī)欤?座原灰?guī)欤? 座粗灰?guī)欤? 座細(xì)灰?guī)欤孔規(guī)煊行莘e約1000m3。相鄰兩座灰?guī)熘g設(shè)連通管，用于平衡各灰?guī)扉g壓力，連通管上設(shè)手動關(guān)斷閥。
1.2、倉泵輸送系統(tǒng)
在氣力輸送系統(tǒng)中，采用正壓濃相倉泵作為系統(tǒng)的關(guān)鍵輸送設(shè)備。系統(tǒng)包括倉泵、氣動進(jìn)料閥、氣動出料閥、進(jìn)氣組件、進(jìn)氣調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、料位計(jì)及壓力變送器、儀表等必需的設(shè)備(見圖1)。氣動程控閥是采用活塞式氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)與截止閥組成，適用于截止切斷測應(yīng)用場合。氣動程控閥具有密封性能好，雙向耐壓零泄漏；無磨損、無沖擊、壽命長；抗分子篩粉塵。長期以來，氣動程控閥在使用過程中我們不斷完善和發(fā)展這種類型的閥門，現(xiàn)在它的結(jié)構(gòu)簡單可靠、密封良好、動作時(shí)間短、密封壽命長。近年來，已被多家大型石化、鋼鐵、化肥企業(yè)使用。氣動帶側(cè)裝手動氣缸是具有氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)(雙層氣缸，并帶有緩沖機(jī)構(gòu))和手動及其保護(hù)機(jī)構(gòu)(手動和可自鎖的氣動手動轉(zhuǎn)換裝置)的低支架明桿閘閥。該閥由于采用雙層氣缸結(jié)構(gòu)，其與單氣缸式氣動閘閥相比，提升力增大了一倍。這就從根本上解決了單氣缸氣動閘閥的某些閥板在閥體內(nèi)楔死而打不開的弊病。而且，由于該閥具備緩沖機(jī)構(gòu)，能有效地減輕了關(guān)閉閥門時(shí)。由于活塞下行沖擊而造成的閥板密封面和閥體密封面的磨損，同時(shí)，也能避免閘板卡死的現(xiàn)象。
為了配合用戶實(shí)現(xiàn)操作自動化，我廠除供應(yīng)本系列產(chǎn)品之外，還可單獨(dú)提供包括支架在內(nèi)的氣缸體，幫助用戶對已有的種類繁多的手動閘閥進(jìn)行改造。將我廠生產(chǎn)的氣缸體安裝在手動閘閥的閥體大蓋上，即可構(gòu)成雙缸式氣動手動兩用閘閥。
產(chǎn)品特點(diǎn)：
1、閥桿與活塞桿合二為一，確保上下對中性；使閥門在線檢修容易，提高檢修效率；
2、采用*的低流阻閥體、流線型流道設(shè)計(jì)，精密細(xì)致的鑄造表面，功能特別的導(dǎo)流片，使流阻大大減小；
3、采用內(nèi)平衡原理：采用內(nèi)平衡結(jié)構(gòu)，抵消介質(zhì)壓力，使閥門的使用壓差得到提高，具有良好的雙向承壓能力。閥門正、反向使用時(shí)，具有相同的密封副比壓，使密封片壽命提高，并減小了執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥門整體體積縮小。
4、直觀可靠的閥位狀態(tài)現(xiàn)場指示，配閥位檢測信號裝置，可實(shí)現(xiàn)信號遠(yuǎn)程傳輸功能；
5、可靠的外密封：采用空心V型填料，具有良好的自密封性能。填料采用炭纖維增強(qiáng)填充聚四氟乙烯材料，添加有減摩成份，提高耐磨性。填料組具有彈簧補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，在填料磨損后能進(jìn)行自動補(bǔ)償。經(jīng)二十余年使用證明，該填料組結(jié)構(gòu)密封非常可靠，使用壽命很長；
6、*密封片： 使用PEEK密封片。它是一種高分子材料，具有較高的硬度及機(jī)械強(qiáng)度，良好的回彈性。使用這種密封片，使閥門壽命大大提高；
7、*的防沖刷結(jié)構(gòu)：在工藝管道中的氣體介質(zhì)內(nèi)，可能存在一定量的雜質(zhì)，在高速氣流的推動下，這些雜質(zhì)會急聚沖刷密封片。一定時(shí)間后，一般結(jié)構(gòu)的閥門密封片會出現(xiàn)一些坑洞，造成閥門內(nèi)漏。本閥門設(shè)計(jì)有密封片防沖刷裝置，能使95%以上的氣體沖刷在防沖刷裝置上，并使氣體流向有一定的導(dǎo)向作用，保護(hù)密封片。用該防沖刷裝置和密封片可有效地保證密封片的壽命達(dá)到開關(guān)100萬次以上。
倉泵輸送系統(tǒng)組成
圖1 倉泵輸送系統(tǒng)組成
2、氣動閥門的控制
2.1、氣力除灰系統(tǒng)的輸送過程
本工程的氣力除灰系統(tǒng)的輸送過程分為3個階段：進(jìn)料階段：輸送系統(tǒng)投入運(yùn)行后排氣閥和進(jìn)料閥打開，物料自由落入泵體內(nèi)，當(dāng)料位計(jì)發(fā)出料滿信號或達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，進(jìn)料閥自動關(guān)閉，隨后排氣也自動關(guān)閉。在這一過程中，料位計(jì)為主控元件，進(jìn)料時(shí)間控制為備用措施。只要料位到或進(jìn)料時(shí)間到，都自動關(guān)閉進(jìn)料閥。
輸送階段：出料閥打開→ 小助吹閥組打開→ 進(jìn)氣閥組打開→補(bǔ)氣閥組打開→流化閥組打開，輸送開始，倉泵內(nèi)物料逐漸減少。吹掃階段：當(dāng)泵內(nèi)物料輸送完畢，壓力下降到等于或接近管道阻力(關(guān)倉泵壓力)時(shí)，流化閥組、補(bǔ)氣閥組、進(jìn)氣閥組、小助吹閥組等關(guān)閉，然后出料閥關(guān)閉，從而完成一次工作循環(huán)。
2.2、氣力除灰系統(tǒng)的程控
本工程的氣力除灰系統(tǒng)主要用于粉煤灰的輸送，利用DCS控制整個輸送過程實(shí)行全自動控制。該程控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視和程序控制，操作員站布置在除灰就地控制室，監(jiān)控功能納入全廠輔助控制網(wǎng)絡(luò)。
2.3、電磁閥箱的設(shè)置及氣動控制原理
由于氣動閥門隨設(shè)備及輸灰管道分散在就地，閥門的動作需要由電磁閥進(jìn)行自動控制，為了方便集中控制且利于氣源的集中設(shè)置，需就地設(shè)置電磁閥箱，將各氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)配設(shè)的電磁閥集中安裝(或作為閥島)于電磁閥箱內(nèi)，儀用氣源接入箱內(nèi)，再通過電磁閥將氣源引至各自的就地安裝的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作帶動閥門的機(jī)械機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)閥門的開閉(見圖2)。
氣動回路原理圖
圖2 氣動回路原理圖
本工程中每兩個發(fā)送器配置一面電磁閥箱(包括電磁閥、過濾減壓閥、氣源截止閥等)(見圖3)，外型尺寸為1000mm×800mm×400mm(高×寬×深)，前開門，氣路側(cè)面進(jìn)出，端子排布置在箱體另一側(cè)，底部出線。電磁閥箱上設(shè)有遠(yuǎn)方/就地切換開關(guān)，在電磁閥箱上設(shè)置每個氣動閥門的就地操作按鈕，能夠?qū)崿F(xiàn)就地控制，并留有與除灰控制系統(tǒng)的遠(yuǎn)方控制硬接線接口。信號包括氣動閥的遠(yuǎn)方開關(guān)指令信號(DO，220VAC，)及開關(guān)狀態(tài)信號(DI，無源干接點(diǎn))。
電磁閥箱盤內(nèi)布置圖
圖3 電磁閥箱盤內(nèi)布置圖
2.4、電磁閥控制原理及其接線
氣力除灰系統(tǒng)中氣動閥門無保位要求，因此都可采用220VAC單線圈電磁閥進(jìn)行控制，在就地執(zhí)行機(jī)構(gòu)處設(shè)置位置開關(guān)，用以反饋閥門的開關(guān)到位信息。圖4和圖5分別為電磁閥控制原理圖及電磁閥箱控制接線圖。圖5中端子排僅表示至DCS和就地設(shè)備的電纜出線，盤內(nèi)接線需在電磁閥箱出廠前接好。屏蔽電纜的屏蔽層在DCS機(jī)柜側(cè)一端接地。為了配合用戶實(shí)現(xiàn)操作自動化，我廠除供應(yīng)本系列產(chǎn)品之外，還可單獨(dú)提供包括支架在內(nèi)的氣缸體，幫助用戶對已有的種類繁多的手動閘閥進(jìn)行改造。將我廠生產(chǎn)的氣缸體安裝在手動閘閥的閥體大蓋上，即可構(gòu)成雙缸式氣動手動兩用閘閥。
1、氣動
· 打開平衡閥，關(guān)閉氣源
· 輕松轉(zhuǎn)動手輪，逐漸使手柄推移手動指牌位置；
· 轉(zhuǎn)動手輪逆時(shí)針閥門關(guān)，順時(shí)針閥門為開。
2、手動--->氣動(有氣源時(shí))
· 打開氣源，關(guān)閉平衡閥；
· 輕松轉(zhuǎn)動手輪，手柄回復(fù)氣動指牌位置，即閥門自動控制。
· 嚴(yán)禁敲打或撞擊手柄
性能特點(diǎn)：
1、密封性能好，達(dá)到零泄漏標(biāo)準(zhǔn)；
2、閥門開關(guān)速度快3S以內(nèi)；
3、壽命長，可經(jīng)受長期頻繁開關(guān)；
4、具備雙向耐壓性和抗高速氣流沖刷性能；
5、能用于氫氣、一氧化碳等易燃易爆、有毒和粉塵等惡劣環(huán)境；
6、具備雙向耐壓性和抗高速氣流沖刷性能；
7、氣動開關(guān)，具有閥位狀態(tài)現(xiàn)場指示和開關(guān)信號反饋。
附件選項(xiàng)：根據(jù)不同控制和要求可選擇下列附件：
回訊器：也叫限位開關(guān)，遠(yuǎn)程反饋開關(guān)信號(可選防爆)。
電磁閥：雙作用選二位五通、單作用選二位三通(可選防爆)。
三聯(lián)件：可對氣源穩(wěn)壓、過濾、氣缸加潤滑油。
手輪機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)動手輪機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)手動開、關(guān)閥。
電氣定位器：輸入4～20mA信號,實(shí)現(xiàn)閥門調(diào)節(jié)功能。
訂購方式：
本商品為廠家直供產(chǎn)品，如需特殊配置的（可定做），訂貨時(shí)請?jiān)敿?xì)說明以下參數(shù)：
（上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥例如：閥門類型、驅(qū)動方式、連接形式、結(jié)構(gòu)型式、公稱壓力、公稱通徑、輸入信號、密封面材料、閥體材料、適用溫度、是否帶附件）
單線圈電磁閥控制原理圖
圖4 單線圈電磁閥控制原理圖
電磁閥箱控制接線圖
圖5 電磁閥箱控制接線圖
3、結(jié)論
本系統(tǒng)中采用的氣動閥門是由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)去進(jìn)行閥門開閉控制的一種形式，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作通過遠(yuǎn)程控制電磁閥的線圈得以實(shí)現(xiàn)，此種控制形式對于遠(yuǎn)程操作較方便靈活，且氣源由主廠房儀用氣而來，相較于電動閥門可極大地降低能源和成本的消耗。現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用是控制領(lǐng)域中的發(fā)展方向，該方案通過使用總線型的閥島，并可將系統(tǒng)中的其他輸入輸出量融合于閥島中，實(shí)現(xiàn)與DCS或PLC等控制系統(tǒng)的總線連接。與本產(chǎn)品相關(guān)的產(chǎn)品有氣動截止閥
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