遠程控制氣動調節閥在電廠應用

                                上海申弘閥門有限公司

之前介紹鈦合金截止閥J41TA，現在介紹遠程控制氣動調節閥在電廠應用針對影響電廠氣力除灰系統的工作效率的主要因素，從提高設備效率、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，詳細分析了氣動閥門在程控中的控制策略，為該技術在類似工程中的設計使用提供了參考。

遠程控制氣動調節閥在電廠應用引言

新疆天山電力奇臺熱電聯產工程位于昌吉回族自治州奇臺縣，一期工程建設2×350MW超臨界、空冷、供熱式汽輪發電機組，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，排灰方式為連續或間斷排放。除灰閥門是火電廠除灰系統中的重要裝置，要保證其減少泄漏，且能長時間在高溫環境下正常運行。本工程除灰系統中需遠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、節能、、無污染等優點，在工業生產中的得到了廣泛應用，且直接以主廠房儀用氣作為氣源，用以實現閥門開閉的控制，方便可靠。

1、氣力除灰系統的組成
1.1、系統結構

該氣力除灰系統采用干灰正壓濃相氣力集中系統。每臺爐除灰系統出力按不小于設計煤種排灰量的150%同時不小于校核煤種排灰量的120%進行設計，系統設計出力不小于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備，各個灰斗收集的干灰，依次經過手動插板門、氣動進料閥進入倉泵內，當倉泵灰位到達預定位置，進料閥閉，倉泵的出料閥開啟，干灰由壓縮空氣輸送到灰庫。本工程設3座灰庫，1座原灰庫，1 座粗灰庫，1 座細灰庫，每座灰庫有效容積約1000m3。相鄰兩座灰庫之間設連通管，用于平衡各灰庫間壓力，連通管上設手動關斷閥。

1.2、倉泵輸送系統

在氣力輸送系統中，采用正壓濃相倉泵作為系統的關鍵輸送設備。系統包括倉泵、氣動進料閥、氣動出料閥、進氣組件、進氣調節機構、料位計及壓力變送器、儀表等必需的設備(見圖1)。氣動程控閥是采用活塞式氣動執行機構與截止閥組成，適用于截止切斷測應用場合。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*和發展這種類型的閥門，現在它的結構簡單可靠、密封良好、動作時間短、密封壽命長。近年來，已被多家大型石化、鋼鐵、化肥企業使用。氣動帶側裝手動氣缸是具有氣動執行機構(雙層氣缸，并帶有緩沖機構)和手動及其保護機構(手動和可自鎖的氣動手動轉換裝置)的低支架明桿閘閥。該閥由于采用雙層氣缸結構，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楔死而打不開的弊病。而且，由于該閥具備緩沖機構，能有效地減輕了關閉閥門時。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，也能避免閘板卡死的現象。
為了配合用戶實現操作自動化，我廠除供應本系列產品之外，還可單獨提供包括支架在內的氣缸體，幫助用戶對已有的種類繁多的手動閘閥進行改造。將我廠生產的氣缸體安裝在手動閘閥的閥體大蓋上，即可構成雙缸式氣動手動兩用閘閥。

產品特點：
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、流線型流道設計，精密細致的鑄造表面，功能特別的導流片，使流阻大大減小； 
3、采用內平衡原理：采用內平衡結構，抵消介質壓力，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，具有相同的密封副比壓，使密封片壽命提高，并減小了執行機構，使閥門整體體積縮小。
4、直觀可靠的閥位狀態現場指示，配閥位檢測信號裝置，可實現信號遠程傳輸功能； 
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。填料組具有彈簧補償結構，在填料磨損后能進行自動補償。經二十余年使用證明，該填料組結構密封非常可靠，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械強度，良好的回彈性。使用這種密封片，使閥門壽命大大提高；
7、*的防沖刷結構：在工藝管道中的氣體介質內，可能存在一定量的雜質，在高速氣流的推動下，這些雜質會急聚沖刷密封片。一定時間后，一般結構的閥門密封片會出現一些坑洞，造成閥門內漏。本閥門設計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向作用，保護密封片。用該防沖刷裝置和密封片可有效地保證密封片的壽命達到開關100萬次以上。

倉泵輸送系統組成

圖1 倉泵輸送系統組成

2、氣動閥門的控制
2.1、氣力除灰系統的輸送過程

本工程的氣力除灰系統的輸送過程分為3個階段：進料階段：輸送系統投入運行后排氣閥和進料閥打開，物料自由落入泵體內，當料位計發出料滿信號或達到設定時間時，進料閥自動關閉，隨后排氣也自動關閉。在這一過程中，料位計為主控元件，進料時間控制為備用措施。只要料位到或進料時間到，都自動關閉進料閥。

輸送階段：出料閥打開→ 小助吹閥組打開→ 進氣閥組打開→補氣閥組打開→流化閥組打開，輸送開始，倉泵內物料逐漸減少。吹掃階段：當泵內物料輸送完畢，壓力下降到等于或接近管道阻力(關倉泵壓力)時，流化閥組、補氣閥組、進氣閥組、小助吹閥組等關閉，然后出料閥關閉，從而完成一次工作循環。

2.2、氣力除灰系統的程控

本工程的氣力除灰系統主要用于粉煤灰的輸送，利用DCS控制整個輸送過程實行全自動控制。該程控系統實現系統的運行監視和程序控制，操作員站布置在除灰就地控制室，監控功能納入全廠輔助控制網絡。

2.3、電磁閥箱的設置及氣動控制原理

由于氣動閥門隨設備及輸灰管道分散在就地，閥門的動作需要由電磁閥進行自動控制，為了方便集中控制且利于氣源的集中設置，需就地設置電磁閥箱，將各氣動執行機構配設的電磁閥集中安裝(或作為閥島)于電磁閥箱內，儀用氣源接入箱內，再通過電磁閥將氣源引至各自的就地安裝的氣動執行機構，通過執行機構的動作帶動閥門的機械機構，實現閥門的開閉(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，氣路側面進出，端子排布置在箱體另一側，底部出線。電磁閥箱上設有遠方/就地切換開關，在電磁閥箱上設置每個氣動閥門的就地操作按鈕，能夠實現就地控制，并留有與除灰控制系統的遠方控制硬接線接口。信號包括氣動閥的遠方開關指令信號(DO，220VAC，)及開關狀態信號(DI，無源干接點)。

電磁閥箱盤內布置圖

圖3 電磁閥箱盤內布置圖

2.4、電磁閥控制原理及其接線

氣力除灰系統中氣動閥門無保位要求，因此都可采用220VAC單線圈電磁閥進行控制，在就地執行機構處設置位置開關，用以反饋閥門的開關到位信息。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和就地設備的電纜出線，盤內接線需在電磁閥箱出廠前接好。屏蔽電纜的屏蔽層在DCS機柜側一端接地。為了配合用戶實現操作自動化，我廠除供應本系列產品之外，還可單獨提供包括支架在內的氣缸體，幫助用戶對已有的種類繁多的手動閘閥進行改造。將我廠生產的氣缸體安裝在手動閘閥的閥體大蓋上，即可構成雙缸式氣動手動兩用閘閥。

1、氣動
· 打開平衡閥，關閉氣源
· 輕松轉動手輪，逐漸使手柄推移手動指牌位置；
· 轉動手輪逆時針閥門關，順時針閥門為開。
2、手動--->氣動(有氣源時)
· 打開氣源，關閉平衡閥；
· 輕松轉動手輪，手柄回復氣動指牌位置，即閥門自動控制。
· 嚴禁敲打或撞擊手柄
性能特點：
1、密封性能好，達到零泄漏標準； 
2、閥門開關速度快3S以內；
3、壽命長，可經受長期頻繁開關；
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境；
6、具備雙向耐壓性和抗高速氣流沖刷性能；
7、氣動開關，具有閥位狀態現場指示和開關信號反饋。

附件選項：根據不同控制和要求可選擇下列附件：
回訊器：也叫限位開關，遠程反饋開關信號(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)。
三聯件：可對氣源穩壓、過濾、氣缸加潤滑油。
手輪機構：轉動手輪機構，可實現手動開、關閥。
電氣定位器：輸入4～20mA信號,實現閥門調節功能。
訂購方式：
本商品為廠家直供產品，如需特殊配置的（可定做），訂貨時請詳細說明以下參數：
（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、驅動方式、連接形式、結構型式、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、結論
本系統中采用的氣動閥門是由氣動執行機構去進行閥門開閉控制的一種形式，氣動執行機構的動作通過遠程控制電磁閥的線圈得以實現，此種控制形式對于遠程操作較方便靈活，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。現場總線技術的應用是控制領域中的發展方向，該方案通過使用總線型的閥島，并可將系統中的其他輸入輸出量融合于閥島中，實現與DCS或PLC等控制系統的總線連接。與本產品相關的產品有氣動截止閥