锅炉回转式空气预热器油温监控系统的改进
吴德寅
( 渭河化肥厂 , 陕西渭南 ,714000)
摘要 叙述生产锅炉空气预热器油温监控系统的组成 、原理 、存在的问题及改进措施 , 总结改造后的特点 及效果 。
关键词 监控 DCS 联锁 组态
渭河化肥厂 2 台蒸发量为 160 t/ h 的生产锅 炉是全厂六大机组 (空压机 、合成气压机 、氮压机 、 氨压机 、二氧化碳压缩机 、发电机) 。 , 就必须保证空预器 轴承的润滑油温度在允许范围之内 , 以免轴承超 温受损 。
1 系统组成及原理
, “手 。当油箱 ( TZS5338A 、TZS5339A ) 所测得的油箱温度高于 50 ℃时 , 接点闭合 , 亦能 在自动情况下启动油泵并打开电磁阀 , 起到双保 险作用 。系统电气原理如图 1 所示 。
每台生产锅炉各设有一套回转式空气预热器 的导向和支撑轴承润滑油油温监控系统 , 主要由 润滑油回路 ( W YK 4012001 和 WYK 4012002) 、油 温 控制器 (DMW 23A ) 和动力配电箱 ( WYK 502200) 组 成 。其中 , 润滑油回路和动力配电箱置于空气预 热器附近 , 而油温控制器置于锅炉控制室一仪表 柜上 。
安装在轴承油箱上的温度传感器 ( TE5338A 、 TE5339A ) , 将随油温变化的热电阻信号转换成 4 ～20 mA 的电流信号 , 送至油温控制器上进行显
) 时 , 油 示 , 当所测得的油温超过高设定温度 (50 ℃
温控制器发生一启动控制信号 , 使动力配电箱 (处 于“自动”状态) 内的交流接触器吸合 , 接通油循环 设备中的电机电源使油泵旋转 , 冷却水回路的电 磁阀带电打开 。油箱内的高温油被抽出并压入油 循环管路内 , 经过滤 、冷却后的低温油返回轴承油 箱 。该过程持续进行直至油箱内油温低于其设定 温度 (35 ℃) 时 , 油温控制器输出停止运行命令 , 切 断油循环设备电机及电磁阀电源 , 油泵停止运行 , 电磁阀关闭 。
当轴承油温高于 75 ℃时 , 油温控制器发出超
图 1 油温控制系统接线原理图
S1 ,S2 为电源开关 ; S5 ,S6 为手动/ 自动切换开关 ; K1 ,
K 为交流接触器 ; H1 , H2 为运行指示灯 ; M1 ,M2 为三 相电机 ; Y1 , Y 2 为电磁阀
2 存在问题
1) 温度检测元件 TE5338A 、TE5339A 采用带
有变送功能的热电阻 P t 100 , 转换电路板置于热 电阻接线盒上 , 而热电阻所处位置由于在高温烟 道旁 , 环境温度较高 , 导致电子元件稳定性差 , 测 量误差较大 , 故障率较高 。
2) 油温控制器采用插入式集成块 , 且集成块 较多 , 接触可靠性很差 “, 死机”或异常指示现象比
收稿日期 :1998 - 11 - 30 。
158
大 氮 肥 1999 年 第 22 卷
较频繁 , 更为严重的是在油温指示大于设定值时 发不出控制信号和报警信号 , 且仪表维护量较大 。
3) 油 温 控 制 器 继 电 器 容 量 小 ( 220 V AC , 215 A ) , 故障率高 , 更换不方便 。
类型 、注释 、安全等级 、量程 、工程单位 、报警方式 等进行定义 。在流程图画面上定义仪表显示位 置 。根据系统控制要求 , 其联锁功能如图 4 所示 。
4) 手动/ 自动切换开关置于动力配电箱内 ,
操作人员切换时必须到现场切换 , 操作不便 。
5) 生 产 锅 炉 控 制 系 统 采 用 日 本 横 河 CE N 2
T UM 2X L DCS 控制系 统 , 而 油 温 监 控 功 能 没 有 用 DCS 实现 。这样 , 增加了二次仪表的投资 , 不利于
操作人 员 监 视 操 作 , 没 有 充 分 利 用 DCS 的 可 靠 性 、灵活性实现该控制功能造成资源浪费 , 另外控 制表柜要占有控制室空间 。
6) 该系统故障严重时或处理不慎时 , 会迫使 锅炉停止运行 , 导致全厂停产 , 经济损失惨重 。
3 改进措施
图 4 油泵及电磁阀联锁原理图
注 : TA5339A 、TIS5339A 引起冷却油泵 P2 、电磁阀 Y 2
动作的联锁原理见图 5 ,只是把 DCS 上的手动/ 自 动转换开关定义为 HS5321AX
较大 , , 利用 DCS 优势 , 把热电阻信号引入 DCS ,进行温度显示及逻 辑判断 , 发出联锁信号及报警信号 , 控制油泵运 行 。输入信号如图 2 所示 ,DCS 的组态回路如图 3 所示 。
从图 可 以 看 出 , 况 下 当 T A5338A 、 T P1 、P2 运行 , Y 1 2 T A5338A 、T A5339A (可以随意设定) 时 , P 1 、P2 泵 , Y 2 电磁阀失电关闭 。当选择开关置于手动位 置或 TIS5338A 、TIS5339A 大于 50 ℃时 ,P1 、P2 泵运 行 , Y 1 、Y 2 电磁阀带电打开 。
在 DCS 上 定 义 二 位 开 关 仪 表 HS5320AX 、 HS5321AX ,型号定义为 S021 , 并在流程图画面上 定义该开关仪表触摸区 , 使其具有触摸功能 。根 据图 4 联锁功能 , 可设计顺控表 。DCS 输出控制 信号如图 5 。
图 2 信号输入接线图
图 5 DCS 输出控制回路
XS6 、XS7 为输出继电器 , 其触点容量为 220 V AC ,5 A
针对上述改造措施和方案 , 在 DCS 工程师站 进行了组态 、装载 , 对控制线路进行了整改 , 改造 后进行在线调试 , 联锁试验 , 并投入正常运行 。
4 改造后的效果
1) 由于监控功能采用 DCS 系统实现 ,DCS 组
图 3 DCS 组态回路
ER5 为热阻输 入 卡 ; VMI 为 8 路 模 拟 输 入 卡 ; PVI 为 DCS 内部指示仪表
根据图 3 在仪表详细规范画面对仪表信号 、
态灵活方便 , 而其中央处理器 、电源单元 、通信单
元等均采用冗余功能 , 使得测量与控制的可靠性
(下转第 194 页)
194
大 氮 肥 1999 年 第 22 卷
所以 , 当发生烧瓦事故时检查 , 立缸比卧缸严重得 多 。每次轴瓦处于干摩擦或半干摩擦时 , 产生热 量 , 磨损一点 , 日积月累 , 磨损的瓦屑堵住油孔 , 最 终导致轴瓦报废 。
2 油路改造
从上述分析看 , 确保压缩机轴瓦安全运行的 关键是要有一个良好的初始润滑状态 。辅油泵 G A8212 的作用只是在压缩机检修后或排油后向 无油的液缸内充油 , 当压缩机启动后 , 它的作用就 由两个补偿油泵 G A8213AB 所代替 。经过考证 , 利用该泵来发挥作用 , 如图 1 中 , 在 G A8212 出口 与 G A8211 出口间新加一跨线 ( 虚线表示) , 配置 单向 阀 和 截 止 阀 , 使 G A8212 与 G A8211 并 联 起 来 。这样 , 该泵在完成注油功能后 , 关 1 , 开阀 2 ,再启动时 , 在开车步骤上 , 储罐压力低于 10时, 给出信号 , 先启 动 G A8212 ,待油压 PS8214 达到 0124 MPa 以上时 , 再启动主电机 。压缩机运转 8 s 后 , GA8211 供油 , 油压正常后 , G A8212 自停 。 经过改造 , 彻底改变了压缩机启动时处于不 正常润滑的状态 , 改造的投资仅仅是一个三通 , 一 个单向阀 , 一个截止阀及少量的管子 。运行两年 来 , 再未发生烧瓦事故 , 说明改造是成功的 。
3 操作运行的注意点
机种相比 , 有其共同点 , 也有特殊要求 :
1) 用 G A8212 向液缸内充油时必须排气 。压 缩机的活塞做功 , 靠液压油传递到隔膜上 , 隔膜的 来回运动带动气缸的吸排气阀动作 。如果液缸内 排不尽空气 , 活塞所作的功只能用来压缩液缸内 的空气 , 而很难带动隔膜运动 。正常运转状态 , 当 活塞是回程时 , 由 G A8213 向液缸充油 , 以保证液 缸始终处于满液状态 。G A8212 充油时 , 压缩机要 至少盘车一圈 , 否则 , 液缸内气体是排不尽的 。
2) 要保证隔膜破裂检测系统发挥作用 。如 图 2 所示 , 气缸和液缸之间安装了 3 张叠加在一 起的不锈钢膜片 , 其中中间隔膜带有一个缺口 , 缺 无论是气侧还是油 , 气 到 开 关 PS8217 或
图 2 隔膜破裂检测系统
3) 要注意检查油路单向阀的运行情况和液 缸内的油压 。特别是补偿油泵 G A8213AB 出口的 单向阀 , 承受压力大 , 运动频率高 , 它一损坏 , 液缸 油压就不能保持 , 更严重的是阀芯子串入液缸 , 直 接撞击隔膜 , 造成隔膜损坏 。观察液缸的油压是 否正常 , 还可用来判断活塞环的使用情况 。
高压氮压机油路的操作运行及维护 , 与其它
(上接第 158 页)
需要在仪表调整画面上更改 。
3) 根 据 实 际 情 况 , 输 出 控 制 继 电 器 容 量 增
大大加强 。同时 , 节省了二次仪表的备件费用 , 仪 表维护量也大大减少 。
2) CE NT UM 2X L 方便的人机对话功能 , 使 得 操作人员操作方便可靠 , 手动/ 自 动 切 换 只 须 在 DCS 画面上完成 , 温度高 、低联锁值也可根据实际
大 , 继电器更换方便 , 减少故障率 , 便于维护 。
4) 改造只需 4 块调节器卡 ER5 (2 台锅炉) 及 适量电缆 , 投资少 。且经过几个月的实际运行来 看 , 效果十分显著 。
IMPR O VEMENT OF OIL TEMPERATURE
MO NITO R SYSTEM FO R BOI L ER RO T AR Y AIR PREHEATER
Wu Deyin
( Weihe Chemical Fertilizer Plant , Weinan , 714000)
Abstract This paper describes the construction ,mechanism ,existing problems and correspond 2 ing s olutions of the oil tem perature monitor system for boiler rotary air preheater . The system features and effect of the im provement are als o summarized 1
K ey w ords :m onitor ,DCS ,interlock ,builder
锅炉回转式空气预热器油温监控系统的改进
吴德寅
( 渭河化肥厂 , 陕西渭南 ,714000)
摘要 叙述生产锅炉空气预热器油温监控系统的组成 、原理 、存在的问题及改进措施 , 总结改造后的特点 及效果 。
关键词 监控 DCS 联锁 组态
渭河化肥厂 2 台蒸发量为 160 t/ h 的生产锅 炉是全厂六大机组 (空压机 、合成气压机 、氮压机 、 氨压机 、二氧化碳压缩机 、发电机) 。 , 就必须保证空预器 轴承的润滑油温度在允许范围之内 , 以免轴承超 温受损 。
1 系统组成及原理
, “手 。当油箱 ( TZS5338A 、TZS5339A ) 所测得的油箱温度高于 50 ℃时 , 接点闭合 , 亦能 在自动情况下启动油泵并打开电磁阀 , 起到双保 险作用 。系统电气原理如图 1 所示 。
每台生产锅炉各设有一套回转式空气预热器 的导向和支撑轴承润滑油油温监控系统 , 主要由 润滑油回路 ( W YK 4012001 和 WYK 4012002) 、油 温 控制器 (DMW 23A ) 和动力配电箱 ( WYK 502200) 组 成 。其中 , 润滑油回路和动力配电箱置于空气预 热器附近 , 而油温控制器置于锅炉控制室一仪表 柜上 。
安装在轴承油箱上的温度传感器 ( TE5338A 、 TE5339A ) , 将随油温变化的热电阻信号转换成 4 ～20 mA 的电流信号 , 送至油温控制器上进行显
) 时 , 油 示 , 当所测得的油温超过高设定温度 (50 ℃
温控制器发生一启动控制信号 , 使动力配电箱 (处 于“自动”状态) 内的交流接触器吸合 , 接通油循环 设备中的电机电源使油泵旋转 , 冷却水回路的电 磁阀带电打开 。油箱内的高温油被抽出并压入油 循环管路内 , 经过滤 、冷却后的低温油返回轴承油 箱 。该过程持续进行直至油箱内油温低于其设定 温度 (35 ℃) 时 , 油温控制器输出停止运行命令 , 切 断油循环设备电机及电磁阀电源 , 油泵停止运行 , 电磁阀关闭 。
当轴承油温高于 75 ℃时 , 油温控制器发出超
图 1 油温控制系统接线原理图
S1 ,S2 为电源开关 ; S5 ,S6 为手动/ 自动切换开关 ; K1 ,
K 为交流接触器 ; H1 , H2 为运行指示灯 ; M1 ,M2 为三 相电机 ; Y1 , Y 2 为电磁阀
2 存在问题
1) 温度检测元件 TE5338A 、TE5339A 采用带
有变送功能的热电阻 P t 100 , 转换电路板置于热 电阻接线盒上 , 而热电阻所处位置由于在高温烟 道旁 , 环境温度较高 , 导致电子元件稳定性差 , 测 量误差较大 , 故障率较高 。
2) 油温控制器采用插入式集成块 , 且集成块 较多 , 接触可靠性很差 “, 死机”或异常指示现象比
收稿日期 :1998 - 11 - 30 。
158
大 氮 肥 1999 年 第 22 卷
较频繁 , 更为严重的是在油温指示大于设定值时 发不出控制信号和报警信号 , 且仪表维护量较大 。
3) 油 温 控 制 器 继 电 器 容 量 小 ( 220 V AC , 215 A ) , 故障率高 , 更换不方便 。
类型 、注释 、安全等级 、量程 、工程单位 、报警方式 等进行定义 。在流程图画面上定义仪表显示位 置 。根据系统控制要求 , 其联锁功能如图 4 所示 。
4) 手动/ 自动切换开关置于动力配电箱内 ,
操作人员切换时必须到现场切换 , 操作不便 。
5) 生 产 锅 炉 控 制 系 统 采 用 日 本 横 河 CE N 2
T UM 2X L DCS 控制系 统 , 而 油 温 监 控 功 能 没 有 用 DCS 实现 。这样 , 增加了二次仪表的投资 , 不利于
操作人 员 监 视 操 作 , 没 有 充 分 利 用 DCS 的 可 靠 性 、灵活性实现该控制功能造成资源浪费 , 另外控 制表柜要占有控制室空间 。
6) 该系统故障严重时或处理不慎时 , 会迫使 锅炉停止运行 , 导致全厂停产 , 经济损失惨重 。
3 改进措施
图 4 油泵及电磁阀联锁原理图
注 : TA5339A 、TIS5339A 引起冷却油泵 P2 、电磁阀 Y 2
动作的联锁原理见图 5 ,只是把 DCS 上的手动/ 自 动转换开关定义为 HS5321AX
较大 , , 利用 DCS 优势 , 把热电阻信号引入 DCS ,进行温度显示及逻 辑判断 , 发出联锁信号及报警信号 , 控制油泵运 行 。输入信号如图 2 所示 ,DCS 的组态回路如图 3 所示 。
从图 可 以 看 出 , 况 下 当 T A5338A 、 T P1 、P2 运行 , Y 1 2 T A5338A 、T A5339A (可以随意设定) 时 , P 1 、P2 泵 , Y 2 电磁阀失电关闭 。当选择开关置于手动位 置或 TIS5338A 、TIS5339A 大于 50 ℃时 ,P1 、P2 泵运 行 , Y 1 、Y 2 电磁阀带电打开 。
在 DCS 上 定 义 二 位 开 关 仪 表 HS5320AX 、 HS5321AX ,型号定义为 S021 , 并在流程图画面上 定义该开关仪表触摸区 , 使其具有触摸功能 。根 据图 4 联锁功能 , 可设计顺控表 。DCS 输出控制 信号如图 5 。
图 2 信号输入接线图
图 5 DCS 输出控制回路
XS6 、XS7 为输出继电器 , 其触点容量为 220 V AC ,5 A
针对上述改造措施和方案 , 在 DCS 工程师站 进行了组态 、装载 , 对控制线路进行了整改 , 改造 后进行在线调试 , 联锁试验 , 并投入正常运行 。
4 改造后的效果
1) 由于监控功能采用 DCS 系统实现 ,DCS 组
图 3 DCS 组态回路
ER5 为热阻输 入 卡 ; VMI 为 8 路 模 拟 输 入 卡 ; PVI 为 DCS 内部指示仪表
根据图 3 在仪表详细规范画面对仪表信号 、
态灵活方便 , 而其中央处理器 、电源单元 、通信单
元等均采用冗余功能 , 使得测量与控制的可靠性
(下转第 194 页)
194
大 氮 肥 1999 年 第 22 卷
所以 , 当发生烧瓦事故时检查 , 立缸比卧缸严重得 多 。每次轴瓦处于干摩擦或半干摩擦时 , 产生热 量 , 磨损一点 , 日积月累 , 磨损的瓦屑堵住油孔 , 最 终导致轴瓦报废 。
2 油路改造
从上述分析看 , 确保压缩机轴瓦安全运行的 关键是要有一个良好的初始润滑状态 。辅油泵 G A8212 的作用只是在压缩机检修后或排油后向 无油的液缸内充油 , 当压缩机启动后 , 它的作用就 由两个补偿油泵 G A8213AB 所代替 。经过考证 , 利用该泵来发挥作用 , 如图 1 中 , 在 G A8212 出口 与 G A8211 出口间新加一跨线 ( 虚线表示) , 配置 单向 阀 和 截 止 阀 , 使 G A8212 与 G A8211 并 联 起 来 。这样 , 该泵在完成注油功能后 , 关 1 , 开阀 2 ,再启动时 , 在开车步骤上 , 储罐压力低于 10时, 给出信号 , 先启 动 G A8212 ,待油压 PS8214 达到 0124 MPa 以上时 , 再启动主电机 。压缩机运转 8 s 后 , GA8211 供油 , 油压正常后 , G A8212 自停 。 经过改造 , 彻底改变了压缩机启动时处于不 正常润滑的状态 , 改造的投资仅仅是一个三通 , 一 个单向阀 , 一个截止阀及少量的管子 。运行两年 来 , 再未发生烧瓦事故 , 说明改造是成功的 。
3 操作运行的注意点
机种相比 , 有其共同点 , 也有特殊要求 :
1) 用 G A8212 向液缸内充油时必须排气 。压 缩机的活塞做功 , 靠液压油传递到隔膜上 , 隔膜的 来回运动带动气缸的吸排气阀动作 。如果液缸内 排不尽空气 , 活塞所作的功只能用来压缩液缸内 的空气 , 而很难带动隔膜运动 。正常运转状态 , 当 活塞是回程时 , 由 G A8213 向液缸充油 , 以保证液 缸始终处于满液状态 。G A8212 充油时 , 压缩机要 至少盘车一圈 , 否则 , 液缸内气体是排不尽的 。
2) 要保证隔膜破裂检测系统发挥作用 。如 图 2 所示 , 气缸和液缸之间安装了 3 张叠加在一 起的不锈钢膜片 , 其中中间隔膜带有一个缺口 , 缺 无论是气侧还是油 , 气 到 开 关 PS8217 或
图 2 隔膜破裂检测系统
3) 要注意检查油路单向阀的运行情况和液 缸内的油压 。特别是补偿油泵 G A8213AB 出口的 单向阀 , 承受压力大 , 运动频率高 , 它一损坏 , 液缸 油压就不能保持 , 更严重的是阀芯子串入液缸 , 直 接撞击隔膜 , 造成隔膜损坏 。观察液缸的油压是 否正常 , 还可用来判断活塞环的使用情况 。
高压氮压机油路的操作运行及维护 , 与其它
(上接第 158 页)
需要在仪表调整画面上更改 。
3) 根 据 实 际 情 况 , 输 出 控 制 继 电 器 容 量 增
大大加强 。同时 , 节省了二次仪表的备件费用 , 仪 表维护量也大大减少 。
2) CE NT UM 2X L 方便的人机对话功能 , 使 得 操作人员操作方便可靠 , 手动/ 自 动 切 换 只 须 在 DCS 画面上完成 , 温度高 、低联锁值也可根据实际
大 , 继电器更换方便 , 减少故障率 , 便于维护 。
4) 改造只需 4 块调节器卡 ER5 (2 台锅炉) 及 适量电缆 , 投资少 。且经过几个月的实际运行来 看 , 效果十分显著 。
IMPR O VEMENT OF OIL TEMPERATURE
MO NITO R SYSTEM FO R BOI L ER RO T AR Y AIR PREHEATER
Wu Deyin
( Weihe Chemical Fertilizer Plant , Weinan , 714000)
Abstract This paper describes the construction ,mechanism ,existing problems and correspond 2 ing s olutions of the oil tem perature monitor system for boiler rotary air preheater . The system features and effect of the im provement are als o summarized 1
K ey w ords :m onitor ,DCS ,interlock ,builder