淺析空預器漏風控製係統的設計
科技專論
作者：李鬆革
【摘 要】本文主要論述空預器漏風控製係統的設計。
【關鍵詞】空預器漏風；PLC；觸摸屏
概述
回轉式空氣預熱器是電站鍋爐的重要輔機之一，它是回收鍋爐尾部的煙氣熱量加熱用於鍋爐燃燒的空氣，提高鍋爐熱效率的熱交換裝置。這種空氣預熱器由旋轉的筒形轉子和固定的園筒形外殼等組成，高溫煙氣自上而下流經轉子的一側，加熱轉子中的蓄能元件；當被加熱的蓄能元件轉到另一側（空氣入口側，簡稱空氣側）時，進入鍋爐的空氣自下而上穿過蓄能元件，帶走蓄能元件貯存的熱量，從而達到預熱空氣的目的。
以“三分倉”式結構的空氣預熱器為例說明應采用的密封措施。“三分倉”式空氣預熱器有三個倉：一次風-煙氣側、二次風-煙氣側和一次風-二次風側，所以相應的就有三隻扇形板。正常熱態運行時，由於轉子內部熱交換的存在，導致轉子上部（熱端）平均溫度高、下部（冷端）平均溫度低，因此會使轉子產生（蘑菇狀）變形，這將造成有的地方間隙變大（如熱端外側），有的地方間隙變小（如冷端外側），因此，這些間隙如不進行調整將會造成大量氣體泄漏，還可能會使轉子與固定部件產生嚴重摩擦，嚴重時甚至卡死。所以，對於熱端上部扇形板與轉子之間的密封間隙，必須采用自動跟蹤轉子熱態變形的扇形板間隙調整裝置，使得無論鍋爐滿負荷怎麼變化，其密封間隙都能維持在最佳的設定範圍。
該漏風控製係統為預熱器熱端徑向密封自動跟蹤、控製係統，采用非接觸式耐高溫轉子距離傳感器探測密封間隙作為係統的距離跟隨判據；根據預熱器內部煙氣與空氣溫度計算轉子變形量，作為係統溫度跟隨的判據，以位置指示器作為溫度跟隨的輔助控製。兩種控製方式中，溫度跟隨作為距離跟隨的一種後備運行方式，與距離跟隨互鎖，不能同時使用，係統以最後選擇的運行方式為準。所有信號均由帶模擬量處理功能的可編程序控製器CPU進行處理，並發出相應的控製命令，達到自動跟蹤和閉環控製的目的，中間環節少、可靠性高和便於維護，適於長期連續運行。
結構
係統包括：扇形板提升下降裝置、轉子距離測量組件、主控盤、驅動盤、轉子熱變形溫度傳感器。
主控盤應放置在相對穩定的環境中，易於接近的控製室內（除非環境溫度從不低於0℃）。驅動盤應盡量安裝在各對應提升下降裝置的附近，有利於方便維護。
工作原理
係統綜合轉子距離傳感器探測的扇形板到轉子T型鋼端麵（轉子角鋼）之間的間隙δ、扇形板提升下降裝置對扇形板提升或下降位移絕對數值S（由位移指示器即電子尺測得）、以及根據四路溫度傳感器（煙氣進、出口處及空氣進、出口處各安放一支）采集的信號算出的轉子相對於冷態（安裝初始狀態）的蘑菇狀變形量TD等數據，通過可編程序控製器（PLC）CPU計算出扇形板與轉子角鋼之間的實際間隙值，然後與給定間隙值進行比較，以決定扇形板的提升或下降，從而保持空氣預熱器密封良好。
空氣預熱器漏風控製係統跟蹤、控製整套鍋爐的兩台空氣預熱器（A和B）的2×3個扇形板的密封情況，對每個扇形密封板與轉子熱端角鋼平麵之間的間隙進行跟蹤、測量並進行調整控製，使該間隙保持在最佳設定值。該係統由可編程序控製器（PLC）來實現控製。在每個空預器扇形板旁設有一個轉子距離傳感器，將測得的轉子與扇形板間隙數值與設定值進行比較，得出的結果驅動提升下降裝置來控製扇形密封板的提升或下降。溫度跟隨輔助控製由埋設在煙氣及空氣側的溫度傳感器測量值來決定；PLC通過A/D（模入）單元采集溫度傳感器輸出的模擬信號，並根據“溫度-變形量”曲線公式計算出轉子外緣下垂位移，作為間隙跟蹤的另一個判據，控製扇形板上升或下降。係統還具有上、下限位機械保護及緊急手動提升措施，同時在就地借助搖柄也能輕鬆實現單人手動搖動提升機構，進行手控空預器扇形板提升和下降，作為係統失電、故障等情況控製扇形板提升或下降的後備手段，從而保證係統能夠安全可靠運行。係統的電動控製可實現就地手動、距離跟隨、一次跟蹤、溫度跟隨、強製提升等幾種方式，並能相互切換。一次跟蹤方式是在距離跟隨方式下進行，每1小時自動跟蹤一次，調整結束後自動回到一次跟蹤的初始狀態。限位開關、手操按鈕及就地/遠方切換開關等的開關量輸入信號經PLC開關量輸入單元進行光電隔離後進入PLC；PLC的開關量輸出單元由繼電器進行隔離，控製提升下降電機的正轉或反轉，以及向DCS係統發出轉子運轉正常、傳感器異常、電機過載、上下限位開關已動作等開關量信號。PLC借助自身的通訊口可與DCS係統進行通訊。