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智能型变频电动调节阀在锅炉系统应用  
一、智能型变频电动调节阀在锅炉系统应用
    目前在蒸汽锅炉给水电动调节阀产品选型、使用中存在严重的问题,其自动上水系统的稳定性,精确控制(一) 蒸汽锅炉上水自动控制系统对锅炉运行重要性。
    按相关规定,每小时蒸发量大于6吨的锅炉都应使用仪表控制调节阀上水,调节时应连续均匀向锅炉供水。在锅炉运行中水位规定应保持在正常水位,并允许在正常 水位各25mm以内波动。水位波动越小对锅炉运行越稳定、安全,供汽质量越好。同时对蒸汽锅炉自动给水系统质量提出了更高要求。
    1. 控制不好危及锅炉安全运行。锅炉运行时,水位的变化主要是由于锅炉负荷变化引起的。当用蒸汽多时,水位下降就多;用汽少时,水位下降就少。锅炉水位过高, 会出现蒸汽带水,甚至发生满水事故;水位过低 ,又会酿成锅炉爆炸事故,危及人身安全和设备损失。此外因负荷突然变化造成假水位,还会造成调节系统误操作。
    2. 控制不好汽压不稳。给水量增加,直接影响的水位上升,但是汽压下降更灵敏。这是因为给水温度低于炉水温度,当给水量增加,在炉内就要多吸收热量,因此用来蒸发炉水的热量要减少,汽压显然要下降。同样道理,给水量减少,水位下降,汽压要上升。
    3. 控制不好汽温不稳。给水量增加,汽温要下降,这是因为给水量增加时,汽压下降,炉水温度下降,水冷壁在炉膛吸收的辐射热量要增加,使炉膛出口烟汽温度下降,导致汽温下降。同样道理,给水量减少时,汽温要上升。

    (二) 目前锅炉自动上水现状及控制难点
    经过我们对一些企业蒸汽锅炉上水现状进行调查发现,流量以至达到锅筒水位波动范围最小化而被人们忽略,有的已经构成了安全的隐患,时时威胁着锅炉的安全的 运行。主要存在问题有如下几个方面:1. 经常烧毁电动执行器电机;2. 调节阀杆经常顶弯;3. 调节阀杆不停地上下动作,造成阀杆磨损严重导致阀杆部位漏水;4. 锅炉的水压力表指针不停地摆动,供水压力及水位波动较大。根本原因所用电动调节阀不能与系统适配。
锅炉供水调节阀有以下四个特殊性:
    1. 电动调节阀两端压差大,一般三十吨左右蒸发量的锅炉调节阀入口水压力可达2MP左右,出口水压力可达1.2MP左右,要求电动执行器电机输出力矩(负载重)较大;
    2. 经除氧罐给水温度可达1000C,使调节阀体温度较高,不利于电机散热,如果调节系统出现震荡,易烧毁电动执行器电机;
    3. 锅炉汽包液位时间常数小,调节过程易出现系统易振荡(表像是电动调节阀上下动作不停止)特别是采用三冲量调节器控制,由于选取三个参量,精度较高,控制周期较短,普通“电子式”电动调节阀不相适应,阀杆上下动作频繁,经常摩擦磨损过快出现漏水;
    4. 蒸汽锅炉上水环节属于十分重要环节,要求电动调节阀可靠性好,出现故障不能上水锅炉危险性较大。
    目前一些锅炉给水用电动调节阀大都是“电子式伺服放大器”带动的调节阀,这种电动调节阀是不能根据信号偏差大小来改变其执行器电动机的速度。因为只变方 向、不变速度势必会使用系统调节精度受到限制,对开关型或一般变化缓慢的控制对像控制精度要求不高场合可以使用,但像蒸汽锅炉负荷变化较大的场合担当自动 上水调节阀是难以达到较好的自动控制效果。另外电动调节阀都使用单相交流电动机作为控制电机,而单相交流电动机有两个弱点:1. 目前作的输出使用时,由于启动电流很大近7倍额定电流,会使 电机始终处在大电流的工作状态,导致电机发热,严重时可以使电机烧毁。
    调节系统要求电动调节阀应属于随动系统,这类系统的输入量是随意变化的,但要求能电动调节阀以一定的精度跟随输入量的变化。目前使用的电动调节阀的电机动 作只能是通过伺服放大器控制其正、反转向的恒速动作,显然作为执行机构的伺服电机是不能随小信号的变化而低速运行。不能灵敏快速平稳可靠运行与系统控制协 调。
    (三) 解决的办法——智能型变频电动执行器
    针对原有电动执行器不能以低速运行,通过极强的微调作用修正微小偏差从而导致调节系统超调这一缺点,采用智能型变频电动执行器与各种阀体配合,利用数字化 变频技术,改造目前电动执行器,使之具有变速运行、动态响应快、调节定位精度高、稳定性好,故障率低,使用寿命长等优点,彻底改变了调节阀在一些重要领域 不能适用的缺陷。我们在天津滨海新区某供热公司对若干台大型蒸汽锅炉原使用的给水电动调节阀进行了改造,收到了良好的预期效果。
    多台35吨蒸汽锅炉,在改造前使用上述“电子式”电动调节阀为其给水,总控制室仪表采用三冲量调节器分别控制上水电动调节阀,虽经专业技术人员努力调试, 效果不佳。水位显示有明显跳动,供水压力不稳,表指针在0.5MP—1.2MP之间摆动,阀杆不停上下动作,由于磨损过快,阀杆漏水严重。频繁烧毁电机, 影响了锅炉的正常运行。尽管专业人员努力调整也不能达到预期效果。现在一般大中型锅炉均配备三冲量给水调节仪表,它有效的克服了锅筒出现“假水位”的现 象,它以锅筒液位为主控对像,以蒸汽流量和给水流量为和锅筒液位三个参考量相运算,再去控制调节阀改给水流量使锅液维持在一个稳定的范围内。同过去单冲量 (只一个锅筒液位变量)给水调节仪表相比灵敏度高,响应快,控制周期短。所以传统的电动调节阀明显不能适应,因此出现超调导致震荡。
    更换了智能型变频电动调节阀(BPZ—40 型电动调节阀)后,效果显著。供水指示压力表相当稳定,指针在1.2MP不动,调节阀杆动程仅在1~2mm范围内缓慢变化,锅筒水位指示相当稳定液位波动 10mm,电机温度300C左右,再也没出现烧电机情况。另外,智能型变频阀采用的电脑板有参数设定功能,如放大倍数,力矩提升,行程上、下限电气参数限 位,控制不灵敏区设定等诸多项参数根据现场控制对像可灵活设定。更重要的是伺服电机采用了变频控制,起动力矩大,响应快,动作时根据偏差信号大小变速运 动,做到柔启柔停,因此管道内高压水冲击力很小,有利于调节系统稳定。
    现在全国已有很多厂家蒸汽锅炉使用了这种智能型的变频阀,对原有的“电子式”电动调节阀进行了改造,效果都有很好。在此不便一一列举了。

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