lf-7型
空氣預熱器漏風自動控制系統
安裝除錯說明書
航天科工哈爾濱風華****
電站裝置分公司
目錄特別提醒
1主要用途和適用範圍 2
2工作原理及系統構成 2
3.系統功能 2
4.系統的安裝調整 2
5．系統冷態與熱態除錯 2
6.其他注意事項 2
● 當plc故障、電機過載、主用備用電源同時失電，或者作業系統由於某一原因無法正常工作，並且無法馬上排除故障時，務必先切斷電源，用搖柄手動將扇形板提公升至「上極限」位置，以防因機組發電負荷下降，預熱器轉子溫度降低而向上還原，會造成轉子徑向密封與扇形板接觸、卡滯。
● 系統斷電後，確保扇形板在上極限位置。
● 需用操作搖柄將扇形板提公升至「上極限」位置時，不要超越「上極限」位置，以免損壞限位開關。
● 用搖柄手動調整後，必須將搖柄摘掉掛回原處。
● 在系統正式投入執行前必須先進行冷態與熱態除錯。否則不得投入執行。
● 建議首次投入執行時，本裝置廠家代表與預熱器生產廠家代表在場。
● 操作過程中注意觀察扇形板下放的位置及預熱器主電機的工作電流，在手動或就地下放過程中應嚴格監視，由於各種不確定因素可能會引起預熱器主電機電流的波動，必須及時提公升扇形板，這一點應該時刻注意。
1主要用途和適用範圍
空氣預熱器是鍋爐的重要部件之一，是利用鍋爐尾部的煙氣熱量加熱鍋爐燃燒用空氣的一種熱交換裝置，大容量火電機組鍋爐通常採用的大型迴轉式空氣預熱器，裝有傳熱元件的預熱器轉子重達幾百噸，直徑幾十公尺。投入熱態執行後，轉子產生蘑菇狀變形，機組預熱器轉子的熱態蘑菇狀變形邊緣下垂可達50mm以上，如此大的間隙使得大量的空氣從高壓的空氣側漏入低壓的煙氣側，或從高壓的一次風側漏入低壓的二次風側，漏風量的增大將增加送風機和引風機的能耗，嚴重的甚至影響鍋爐的出力，使機組不能滿負荷執行。
對於空氣預熱器的軸向、旁路及冷端徑向間隙均可採用在冷態預調的辦法，使在轉子熱態變形後仍可獲得滿意的密封間隙；對於熱端扇形板與轉子徑向密封片之間的密封間隙，則需採用能自動跟蹤轉子熱態變形的裝置，使得其密封間隙能維持在一定範圍內。
圖1：空預器轉子「蘑菇狀」變形
為解決迴轉式空氣預熱器熱端徑向密封問題，預熱器在熱端徑向密封處設定可調剛性扇形板隔離煙氣和空氣，並利用漏風控制系統對扇形板底面和徑向密封片之間的密封間隙進行自動跟蹤控制，並使密封間隙保持在設計值，從而達到對空氣預熱器漏風量進行自動控制的目的。漏風控制系統是帶有可調剛性扇形板的迴轉式空氣預熱器的必須配置的控制裝置。
圖2：熱態轉子變形間隙跟蹤控制
漏風控制系統的作用是自動跟蹤控制預熱器熱端扇形板底面和轉子徑向密封片之間的密封間隙，在執行過程中保證平均密封間隙在設計值，從而大大減少了由於轉子熱態變形產生的徑向密封間隙，使空氣預熱器的漏風量控制在設計範圍之內。本系統適用於300mw～1000mw機組，對設定可調剛性扇形板的三分式或二分式預熱器均可採用本系統來自動控制預熱器的漏風量。
lf-7型空氣預熱器漏風自動控制系統（以下簡稱漏風系統）採用位置控制和負荷控制兩種模式互為備用的控制策略，結合了負荷訊號配合溫度資料採集技術、轉子位置感測器、可程式設計控制器（plc）和觸控螢幕的一體化控制，具有技術含量高、設計合理、結構簡便；操作、維護、保養方便；穩定可靠等特點，保證在任何執行工況下，空預器熱端扇形板與轉子徑向密封片之間的間隙滿足設定要求，從而達到減小漏風量、節能降耗、提高整個機組執行效率的目的。
漏風系統對自動控制策略進行了優化，系統採集機組負荷訊號結合溫度訊號和空預器主輔驅動電機電流訊號並進行資料綜合處理，對空預器熱端扇形板與熱端徑向密封片之間的密封間隙進行自動控制，由於系統採集的負荷和驅動電機電流訊號具有較強的穩定性和可靠性，同時增加了過電流調節保護功能，保證了漏風系統投入自動執行的可靠性和準確性，這種負荷控制模式是已經通過了實踐證明的有效控制方案，得到了廣泛應用，具有較強的安全性和可靠性。
2.1工作原理
lf-7型空氣預熱器漏風自動控制系統為空預器熱端徑向密封自動控制系統，採用位置控制和負荷控制模式互相配合，優選位置控制模式的方案，由plc實時採集感測器資料，對扇形板位置進行跟蹤調整，有效控制空預器熱端徑向密封間隙。
負荷控制模式原理
根據轉子變形量在每個負荷階段下的變化規律，由plc實時採集機組負荷訊號和「煙氣出口和煙氣入口」的實時溫度訊號進行處理。通過程式判斷各跟蹤控制條件，驅動扇形板跟蹤轉子的變形，完成對密封間隙的自動跟蹤控制。
負荷控制模式下，熱端扇形板可以實現自動跟蹤調整或手動調整，不需要扇形板間隙測量裝置，熱態執行時通過空預器進、出口溫度訊號和機組負荷訊號驅動扇形板執行機構動作跟蹤扇形板間隙變化，從而使間隙達到最佳狀態。
作為自動控制依據的機組負荷訊號和機組溫度訊號具有很好的穩定性，所以負荷控制模式具有較高的可靠性和穩定性，避免了高溫下間隙感測器測量裝置的測量偏差帶來的控制風險，有效地防止各種干擾引起的執行機構頻繁動作，減少機械執行機構的磨損，延長機械執行機構的使用壽命。
負荷控制模式下，執行機構根據plc指令驅動扇形板正常跟蹤下放，不同負荷階段能夠下放的最大距離在熱態除錯時已經逐一通過確認，並輸入儲存到系統內，理論上三路扇形板冷態調整到同一機械零位，轉子熱態變形後，三路下放距離應該保持一致，但實際上空預器轉子的變形無論是徑向還是軸向變形量都不一致，空預器轉子的熱態變形是非圓形變形，上部徑向漏風體積為不規則的「餅狀」。所以系統在自動跟蹤時，依據轉子驅動電機電流訊號進行過電流調節是非常重要的保護手段，同時也是間隙控制準確性的有效保證。因此在熱態除錯時需要重點檢查電機電流訊號輸入與否，主備電機電流訊號是否進行「取或」處理，避免缺少備用電機電流訊號，需要重點檢查a、b側空預器電機電流訊號是否接反。
位置控制模式原理
在位置控制模式下，系統根據轉子位置感測器檢測到的扇形板底面與轉子外沿密封角鋼之間的間隙訊號，通過plc控制程式驅動扇形板提公升裝置動作，調整扇形板的位置，完成對密封間隙的自動跟蹤控制。轉子位置感測器採用機械式轉子位置感測器。
位置控制模式在自動控制狀態下，執行機構驅動扇形板下降，固定在扇形板上的轉子位置感測器跟隨扇形板同步下降，當感測器觸頭與安裝在轉子外緣密封角鋼的作用塊接觸時，感測器內的開關訊號發生轉換，轉換訊號輸入到控制櫃，控制櫃中的可程式設計控制器接受訊號並發出指令提公升扇形板，保證密封間隙在設定值。機械式感測裝置帶有間隙放大機構，放大並傳輸最小間隙訊號至脫離高溫區的電氣控制箱內，經電氣控制箱轉換成開關量指令訊號。由於感測器控制箱脫離高溫區，大大延長感測器的使用壽命並提高了控制精度。
特點： 機械式，耐高溫，抗惡劣環境。
機械探頭壽命年長，成本低，可靠性高，調整方便。
採用間隙比例放大結構，提高靈敏度和控制精度。
直接跟蹤轉子實際變形，保證機組執行安全性。
感測裝置的電氣部分脫離高溫區，減少維護，延長使用壽命。
圖3：系統控制原理示意圖
2.2 系統組成
lf-7型空氣預熱器漏風自動控制系統有兩種自動控制模式供使用者選擇，即負荷控制模式與機械式位置感測器控制模式。
系統由溫度感測器元件、機械式轉子位置感測器、扇形板提公升裝置、電氣控制櫃、現場控制櫃及轉子停轉報警元件組成。對兩分式空氣預熱器，一台機組的漏風控制系統由8套溫度感測器元件、4套機械式轉子位置感測器、4臺扇形板提公升裝置、1臺電氣控制櫃及4臺現場控制櫃組成。見圖4：
系統構成示意圖。
圖4：系統構成示意圖
2.2.1溫度感測器元件
每個機組系統配置溫度感測器元件8套共8支，見圖5：溫度感測器元件結構示意圖。
溫度感測器座安裝在煙氣入口及煙氣出口兩個位置，單側空預器安裝溫度感測器共4只，現場開口焊接。溫度感測器到控制櫃之間的電氣連線電纜參考型號為kx-hb-ffrp 2x1.0mm2。
溫度感測器實時採集煙氣入口、出口的溫度，採集數值精度高，穩定性好，通過plc模組處理後的資料參與系統自動跟蹤控制。
圖5：溫度感測器元件結構示意圖
2.2.2機械式轉子位置感測器
圖6： 機械式轉子位置感測器結構示意圖
每個機組配置機械式轉子位置感測器4套，當下放中的扇形板與密封片間隙接近於零時，感測器觸頭與空預器轉子密封角鋼上安裝的作用塊接觸，感測器內部接近開關發生訊號轉換並送入電氣控制櫃內進行處理。控制櫃發出指令提公升扇形板，使密封間隙保持在設定值。當由於故障原因接近開關沒有正常動作時，扇形板繼續下放將導致限位開關動作，此時系統認為感測器產生故障，發出報警並控制該路扇形板提公升至上極限安全位置。
待人工排除故障後，可在觸屏復位故障警報並重新投入自動執行。
2.2.3電氣控制櫃
漏風控制系統所配電氣控制櫃採用plc控制，2台空預器配一台電控櫃，電氣控制櫃的plc中儲存了漏風控制系統的全部程式，可對徑向密封間隙進行自動跟蹤控制，使扇形板底面與徑向密封片之間的間隙保持在設定值。
控制櫃內的觸控螢幕可完成給定值設定、通道間隙顯示、下放距離顯示及熱電偶溫度數值顯示。預熱器的每塊扇形板的控制子系統自成迴路，均能單獨實現自動、手動的操作執行。
觸控螢幕安裝在控制櫃操作面板上，可以完成系統引數的設定，完成各種操作功能，可以顯示系統狀態及引數值，顯示扇形板的實際位置等資訊。
3.1間隙跟蹤調節
系統控制程式可以實現自動跟蹤轉子熱變形，調整熱態時扇形板和轉子徑向密封片之間的間隙。
系統位置控制模式與負荷控制模式可以互為備用，在自動控制狀態下，如果相應控制模式下的感測器發生故障，系統將會把扇形板提公升至上極限安全位置並發出警報，此時可以人工現場確認情況後切換至另一種控制模式繼續自動執行。
3.2過流調節
當空預器驅動電機的電流因扇形板與轉子的輕微摩擦或者由於電廠其他裝置影響而導致增大，達到過流調節設定值時，系統將認為此時空預器驅動電機產生電流波動。此時系統將觸發過流調節功能，依具體情況使扇形板自動提公升一定位移或直接提公升至上極限。
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