远程控制气动调节阀在电厂应用

                                上海申弘阀门有限公司

之前介绍钛合金截止阀J41TA，现在介绍远程控制气动调节阀在电厂应用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。

远程控制气动调节阀在电厂应用引言

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、、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)。气动程控阀是采用活塞式气动执行机构与截止阀组成，适用于截止切断测应用场合。气动程控阀具有密封性能好，双向耐压零泄漏；无磨损、无冲击、寿命长；抗分子筛粉尘。长期以来，气动程控阀在使用过程中我们不断完善和发展这种类型的阀门，现在它的结构简单可靠、密封良好、动作时间短、密封寿命长。近年来，已被多家大型石化、钢铁、化肥企业使用。气动带侧装手动气缸是具有气动执行机构(双层气缸，并带有缓冲机构)和手动及其保护机构(手动和可自锁的气动手动转换装置)的低支架明杆闸阀。该阀由于采用双层气缸结构，其与单气缸式气动闸阀相比，提升力增大了一倍。这就从根本上解决了单气缸气动闸阀的某些阀板在阀体内楔死而打不开的弊病。而且，由于该阀具备缓冲机构，能有效地减轻了关闭阀门时。由于活塞下行冲击而造成的阀板密封面和阀体密封面的磨损，同时，也能避免闸板卡死的现象。
为了配合用户实现操作自动化，我厂除供应本系列产品之外，还可单独提供包括支架在内的气缸体，帮助用户对已有的种类繁多的手动闸阀进行改造。将我厂生产的气缸体安装在手动闸阀的阀体大盖上，即可构成双缸式气动手动两用闸阀。

产品特点：
1、阀杆与活塞杆合二为一，确保上下对中性；使阀门在线检修容易，提高检修效率； 
2、采用*的低流阻阀体、流线型流道设计，精密细致的铸造表面，功能特别的导流片，使流阻大大减小； 
3、采用内平衡原理：采用内平衡结构，抵消介质压力，使阀门的使用压差得到提高，具有良好的双向承压能力。阀门正、反向使用时，具有相同的密封副比压，使密封片寿命提高，并减小了执行机构，使阀门整体体积缩小。
4、直观可靠的阀位状态现场指示，配阀位检测信号装置，可实现信号远程传输功能； 
5、可靠的外密封：采用空心V型填料，具有良好的自密封性能。填料采用炭纤维增强填充聚四氟乙烯材料，添加有减摩成份，提高耐磨性。填料组具有弹簧补偿结构，在填料磨损后能进行自动补偿。经二十余年使用证明，该填料组结构密封非常可靠，使用寿命很长；
6、*密封片： 使用PEEK密封片。它是一种高分子材料，具有较高的硬度及机械强度，良好的回弹性。使用这种密封片，使阀门寿命大大提高；
7、*的防冲刷结构：在工艺管道中的气体介质内，可能存在一定量的杂质，在高速气流的推动下，这些杂质会急聚冲刷密封片。一定时间后，一般结构的阀门密封片会出现一些坑洞，造成阀门内漏。本阀门设计有密封片防冲刷装置，能使95%以上的气体冲刷在防冲刷装置上，并使气体流向有一定的导向作用，保护密封片。用该防冲刷装置和密封片可有效地保证密封片的寿命达到开关100万次以上。

仓泵输送系统组成

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)。

气动回路原理图

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，)及开关状态信号(DI，无源干接点)。

电磁阀箱盘内布置图

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。为了配合用户实现操作自动化，我厂除供应本系列产品之外，还可单独提供包括支架在内的气缸体，帮助用户对已有的种类繁多的手动闸阀进行改造。将我厂生产的气缸体安装在手动闸阀的阀体大盖上，即可构成双缸式气动手动两用闸阀。

1、气动
· 打开平衡阀，关闭气源
· 轻松转动手轮，逐渐使手柄推移手动指牌位置；
· 转动手轮逆时针阀门关，顺时针阀门为开。
2、手动--->气动(有气源时)
· 打开气源，关闭平衡阀；
· 轻松转动手轮，手柄回复气动指牌位置，即阀门自动控制。
· 严禁敲打或撞击手柄
性能特点：
1、密封性能好，达到零泄漏标准； 
2、阀门开关速度快3S以内；
3、寿命长，可经受长期频繁开关；
4、具备双向耐压性和抗高速气流冲刷性能；
5、能用于氢气、一氧化碳等易燃易爆、有毒和粉尘等恶劣环境；
6、具备双向耐压性和抗高速气流冲刷性能；
7、气动开关，具有阀位状态现场指示和开关信号反馈。

附件选项：根据不同控制和要求可选择下列附件：
回讯器：也叫限位开关，远程反馈开关信号(可选防爆)。
电磁阀：双作用选二位五通、单作用选二位三通(可选防爆)。
三联件：可对气源稳压、过滤、气缸加润滑油。
手轮机构：转动手轮机构，可实现手动开、关阀。
电气定位器：输入4～20mA信号,实现阀门调节功能。
订购方式：
本商品为厂家直供产品，如需特殊配置的（可定做），订货时请详细说明以下参数：
（上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀例如：阀门类型、驱动方式、连接形式、结构型式、公称压力、公称通径、输入信号、密封面材料、阀体材料、适用温度、是否带附件）

单线圈电磁阀控制原理图

图4 单线圈电磁阀控制原理图

电磁阀箱控制接线图

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。与本产品相关的产品有气动截止阀