奇台电厂除灰系统气动阀门的控制系统分析

　　针对影响电厂气力除灰系统的工作效率的主要因素，从提高设备效率、提高控制自动化等方面，介绍了天山电力奇台电厂气力除灰系统的组成及选用的各气动阀门的工作过程，及与其配合使用的电磁阀的原理及电磁阀箱的接线，详细分析了气动阀门在程控中的控制策略，为该技术在类似工程中的设计使用提供了参考。

　　引言

　　新疆天山电力奇台热电联产工程位于昌吉回族自治州奇台县，一期工程建设2×350MW超临界、空冷、供热式汽轮发电机组，配2×1178t/h超临界、一次中间再热煤粉锅炉。本期工程每台炉配置两台双室五电场静电除尘器，每个电场设4个灰斗，两台炉共40个灰斗，除尘器一电场灰斗可储存锅炉BMCR工况下不小于8h的排灰量，排灰方式为连续或间断排放。

　　除灰阀门是火电厂除灰系统中的重要装置，要保证其减少泄漏，且能长时间在高温环境下正常运行。本工程除灰系统中需远程操纵的阀门全部采用气动阀门，由于气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点，在工业生产中的得到了广泛应用，且直接以主厂房仪用气作为气源，用以实现阀门开闭的控制，方便可靠。

1、气力除灰系统的组成

　　1.1、系统结构

　　该气力除灰系统采用干灰正压浓相气力集中系统。每台炉除灰系统出力按不小于设计煤种排灰量的150%同时不小于校核煤种排灰量的120%进行设计，系统设计出力不小于39.5t/h。

　　电除尘器及省煤器的每个灰斗下均安装1台气力输送仓泵作为主要输送设备，各个灰斗收集的干灰，依次经过手动插板门、气动进料阀进入仓泵内，当仓泵灰位到达预定位置，进料阀闭，仓泵的出料阀开启，干灰由压缩空气输送到灰库。本工程设3座灰库，1座原灰库，1 座粗灰库，1 座细灰库，每座灰库有效容积约1000m3。相邻两座灰库之间设连通管，用于平衡各灰库间压力，连通管上设手动关断阀。

　　1.2、仓泵输送系统

　　在气力输送系统中，采用正压浓相仓泵作为系统的关键输送设备。系统包括仓泵、气动进料阀、气动出料阀、进气组件、进气调节机构、料位计及压力变送器、仪表等必需的设备(见图1)。

图1 仓泵输送系统组成

2、气动阀门的控制

　　2.1、气力除灰系统的输送过程

　　本工程的气力除灰系统的输送过程分为3个阶段：进料阶段：输送系统投入运行后排气阀和进料阀打开，物料自由落入泵体内，当料位计发出料满信号或达到设定时间时，进料阀自动关闭，随后排气也自动关闭。在这一过程中，料位计为主控元件，进料时间控制为备用措施。只要料位到或进料时间到，都自动关闭进料阀。

　　输送阶段：出料阀打开→ 小助吹阀组打开→ 进气阀组打开→补气阀组打开→流化阀组打开，输送开始，仓泵内物料逐渐减少。吹扫阶段：当泵内物料输送完毕，压力下降到等于或接近管道阻力(关仓泵压力)时，流化阀组、补气阀组、进气阀组、小助吹阀组等关闭，然后出料阀关闭，从而完成一次工作循环。

　　2.2、气力除灰系统的程控

　　本工程的气力除灰系统主要用于粉煤灰的输送，利用DCS控制整个输送过程实行全自动控制。该程控系统实现系统的运行监视和程序控制，操作员站布置在除灰就地控制室，监控功能纳入全厂辅助控制网络。

　　2.3、电磁阀箱的设置及气动控制原理

　　由于气动阀门随设备及输灰管道分散在就地，阀门的动作需要由电磁阀进行自动控制，为了方便集中控制且利于气源的集中设置，需就地设置电磁阀箱，将各气动执行机构配设的电磁阀集中安装(或作为阀岛)于电磁阀箱内，仪用气源接入箱内，再通过电磁阀将气源引至各自的就地安装的气动执行机构，通过执行机构的动作带动阀门的机械机构，实现阀门的开闭(见图2)。

图2 气动回路原理图

　　本工程中每两个发送器配置一面电磁阀箱(包括电磁阀、过滤减压阀、气源截止阀等)(见图3)，外型尺寸为1000mm×800mm×400mm(高×宽×深)，前开门，气路侧面进出，端子排布置在箱体另一侧，底部出线。电磁阀箱上设有远方/就地切换开关，在电磁阀箱上设置每个气动阀门的就地操作按钮，能够实现就地控制，并留有与除灰控制系统的远方控制硬接线接口。信号包括气动阀的远方开关指令信号(DO，220VAC，5A)及开关状态信号(DI，无源干接点)。

图3 电磁阀箱盘内布置图

　　2.4、电磁阀控制原理及其接线

　　气力除灰系统中气动阀门无保位要求，因此都可采用220VAC单线圈电磁阀进行控制，在就地执行机构处设置位置开关，用以反馈阀门的开关到位信息。图4和图5分别为电磁阀控制原理图及电磁阀箱控制接线图。图5中端子排仅表示至DCS和就地设备的电缆出线，盘内接线需在电磁阀箱出厂前接好。屏蔽电缆的屏蔽层在DCS机柜侧一端接地。

图4 单线圈电磁阀控制原理图

图5 电磁阀箱控制接线图

3、结论

　　本系统中采用的气动阀门是由气动执行机构去进行阀门开闭控制的一种形式，气动执行机构的动作通过远程控制电磁阀的线圈得以实现，此种控制形式对于远程操作较方便灵活，且气源由主厂房仪用气而来，相较于电动阀门可极大地降低能源和成本的消耗。现场总线技术的应用是控制领域中的发展方向，该方案通过使用总线型的阀岛，并可将系统中的其他输入输出量融合于阀岛中，实现与DCS或PLC等控制系统的总线连接。