ABB TZIDC 智能閥門定位器在華能沁北電廠的應用

　　華能沁北電廠北依太行山，南臨沁河.207國道、焦柳鐵路(焦作－廣西柳州)、濟東（河南濟源－山東東明）高速、濟洛（濟源－洛陽）高速、濟晉（濟源－山西晉城）高速分別于廠邊穿過。在國內(nèi)首先使用大容量國產(chǎn)化超臨界燃煤機組設備， 一期工程安裝兩臺60萬千瓦超臨界國產(chǎn)化燃煤機組。2002年9月開工，2004年12月投產(chǎn)。作為我國首座60萬千瓦超臨界燃煤機組國產(chǎn)化的依托電廠，河南華能沁北電廠是國家確定的首批超臨界國產(chǎn)化依托項目,緊靠晉東南和晉南煤炭基地。它的建設，對于發(fā)展民族工業(yè)，提高我國重大裝備國產(chǎn)化水平，促進產(chǎn)業(yè)升級，推動電力結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化具有重要的意義。由于沁北電廠位于華中、華北、西北電網(wǎng)的交匯處，支撐全國聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)區(qū)內(nèi)資源優(yōu)化配置具有重要作用。同時華能沁北電廠被列為二十一世紀燃煤優(yōu)化設計示范電站，其工程設計水準與國際水平看齊，其效果將對我國今后燃煤電站設計起到示范作用。

　　沁北電廠氣動定位器故障分析： 　　

　　我廠一期兩臺機組氣動調(diào)節(jié)門原配為傳統(tǒng)機械型定位器和獨立的位置反饋裝置，設備控制精度低，可靠性差，機械型定位器由螺絲調(diào)整彈簧張力來調(diào)整零點和滿度，其機械結(jié)構(gòu)決定易受振動影響，在運行過程中多次發(fā)生定位器故障或反饋裝置故障，影響了各系統(tǒng)穩(wěn)定，在前期的機組檢修期間，對主要調(diào)節(jié)型氣動執(zhí)行機構(gòu)控制器進行了改造，將機械分體定位器改造成為三位一體智能控制器，此項改造工作不僅能大大提高設備可靠性和控制精度，大幅度減少機組運行過程中出現(xiàn)的缺陷。

　　改造完成后，我廠現(xiàn)場安裝使用數(shù)量最多的數(shù)字氣動執(zhí)行機構(gòu)定位器是朋林D3數(shù)字定位器，朋林D3數(shù)字氣動執(zhí)行機構(gòu)定位器由電路部分和氣路部分兩部分組成，故障多因氣路部分，電路部分很少有發(fā)生故障，我廠因電路部分異常造成定位器故障僅發(fā)生一例。定位器中氣動塊即電氣轉(zhuǎn)換部分為損耗品，其主要材料膜片及密封件為橡膠制品，有一定的使用周期，膜片和密封件長期使用會有老化現(xiàn)象，特別是遇水、油等會加速氣動塊中膜片和密封件的老化。氣動塊故障是導致我廠定位器故障的首要原因，特別是一些動作頻繁的氣動調(diào)門，連續(xù)長時間高負荷的工作會加速氣動塊的老化。

　　在機組運行過程中汽機高加疏水調(diào)門和鍋爐減溫水調(diào)門等執(zhí)行機構(gòu)投入自動后一直處于調(diào)節(jié)狀態(tài)，開關非常頻繁，定位器長期連續(xù)工作，進氣和排氣量都很大，隨儀用氣進入的水、油、雜質(zhì)等相應增多，對氣路塊的壽命影響很大。經(jīng)解體故障定位器氣路塊發(fā)現(xiàn)，薄膜和密封件有油污和破損現(xiàn)象。因氣路塊中配件加工精度和對安裝質(zhì)量要求比較高，檢修人員暫時無法對已損壞的氣路塊部分進行修復。   

　　和連續(xù)長時間高負荷的工作相同，現(xiàn)場惡劣工作環(huán)境也是造成定位器故障率較高的一大原因，以高加正常疏水調(diào)門為例，執(zhí)行機構(gòu)為直行程，閥體溫度很高，定位器安裝距離閥體較近，下方高溫閥體的烘烤造成定位器本身溫度較高，高溫加上振動對氣路塊甚至整個定位器都有很大影響。

　　定位器發(fā)生故障后，會異常進、排氣，根據(jù)破損薄膜位置的不同會發(fā)生不同的故障現(xiàn)象，造成執(zhí)行機構(gòu)異常全開或者全關。朋林D3智能定位器在連續(xù)工作一段時間后有偶發(fā)的不可預測的突關現(xiàn)象，在指令不變的情況下閥門突然關閉，之后改變指令重新開啟閥門后定位器還能投入正常使用，但這種情況的發(fā)生會嚴重影響機組安全穩(wěn)定運行，故我們將發(fā)生此類故障的氣動執(zhí)行機構(gòu)定位器進行改造更換。

　　一期工程設備是九十年代末的國內(nèi)產(chǎn)品，已經(jīng)投入運行多年，調(diào)節(jié)用執(zhí)行器大多都是氣動執(zhí)行器，經(jīng)常會出現(xiàn)堵塞、漏氣、反饋信號不可靠、線性不好等缺陷，使調(diào)節(jié)門無法按照運行人員的意愿動作，要么拒動，要么全開全關線性不好，至使被調(diào)工況超出允許范圍，直接威脅機組的安全運行, 在這種情況下，閥門定位器的改造就應運而生，涉及一期1#、2#機組的多臺高低加，除氧器水位調(diào)節(jié)門，輔汽，軸封壓力調(diào)節(jié)門，高低旁壓力及減溫水調(diào)門等關鍵部位，及其他調(diào)節(jié)門以及二次風擋板等；

　　我廠現(xiàn)場現(xiàn)階段使用的數(shù)字定位器主要有三種，分別是朋林D3三位一體定位器、ABB氣動執(zhí)行機構(gòu)定位器、西門子定位器。通過長期使用對比，ABB氣動執(zhí)行機構(gòu)定位器可靠性比其它兩種高。我們將逐步用ABB定位器替換故障率較高的朋林D3定位器。針對目前定位器故障率較高這種情況，我們將制定措施，加強現(xiàn)場氣動執(zhí)行機構(gòu)的巡檢，根據(jù)進排氣情況判斷定位器的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。另外在機組停機檢修期間，對重要氣動執(zhí)行機構(gòu)的定位器或者氣路塊進行統(tǒng)一更換，防止機組運行過程中因定位器故障影響機組安全穩(wěn)定運行通過對其他電廠及本廠定位器使用情況的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)ABB定位器在其他電廠的設備上已經(jīng)有廣泛和長時間使用，工作穩(wěn)定，故障率底，調(diào)節(jié)特性靈敏，深受用戶的好評。在建廠初期，沁北電廠的閥門定位器都是隨設備而來，未作任何的品牌指定，1＃、2＃機組共250臺閥門定位器在裝，ABB定位器原先只占到全部的15％，約37臺左右，現(xiàn)在通過逐漸的改造，ABB定位器裝機量已經(jīng)超過130臺，為保證機組的安全穩(wěn)定運行，并且還在有條不紊的進行改裝，發(fā)現(xiàn)其他的定位器不能使用的就用ABB定位器進行替代，改造成質(zhì)量較可靠的雙端輸出氣源ABB定位器。

　　電廠對閥門定位器還是有較高要求的，技術性能要求如下： 　　1． 應為模塊化設計、高精度智能式閥門定位器定位器； 　　2． 具有斷電、斷信號保位功能，即在不加其他設備的情況下實現(xiàn)斷信號、斷電時閥門具有保位功能，即停在原位。或者可選具有斷電、斷信號復位功能，即在不加其他設備的情況下實現(xiàn)斷信號、斷電復位功能，使閥門回到安全位。 　　3． 具備本地自動調(diào)校和手動校對、操作功能 具備自動調(diào)校和手動校對（無須外加設備）、操作功能，可以用手操器（例如：275，375，691）進行調(diào)校 　　4． 其輸入、輸出必須是4-20mA的電流信號 　　5． 能夠在-40... 85?C度環(huán)境下連續(xù)無故障運行 　　6． 具有抗強電磁干擾能力 具有抗強電磁干擾能力 　　7． 抗震動能力：要求定位器具有較強的抗震動能力 　　8． 防水、防塵能力 防護等級IP65 　

　　除滿足電廠用戶的上述優(yōu)點外， ABB TZIDC 智能定位器還具有以下特點：： 　　1．直行程和角行程執(zhí)行機構(gòu)采用同一類型的閥門定位器，直行程和角行程只需一個參數(shù)的設置，這增加了設備應用的互換性、靈活性； 　　2．安裝簡單，高度自動化調(diào)校自定義所有的運行參數(shù)，且免維護運行，這意味著節(jié)省時間，應用方便； 　　3．四個按鍵和雙行LCD文本顯示可實現(xiàn)便捷的操作和編程； 　　4．具有零位和行程范圍的手動和自動調(diào)節(jié)功能； 　　5．具有可選的或可編程的輸出特性； 　　6．具有自診斷功能； 　　7．耗氣量極少； 　　8．可進行設置閥門"小流量切除" 功能； 　　9．可進行死區(qū)設置； 　　A．在線自適應模式意味著即使在惡劣的環(huán)境條件下也能高質(zhì)量地實現(xiàn)控制； 　　B．定位器內(nèi)固化的參數(shù)可提供許多功能，定位器可進行靈活簡單的組態(tài)，例如閥門特性，行程限定或分程操作； 　　C．溫度和儀表氣源壓力的變化對ABB TZIDC定位器的影響可以忽略；

　　三、實施過程中遇到的問題及解決辦法： 　　角行程定位器的安裝如右圖所示： 　　在改造之前，先測得原氣缸上得A、B尺寸（如右圖所示），用于定購或制作安裝支架。在聯(lián)軸器和安裝支架與定位器安裝好后，將整個單元安裝到氣缸上。

　　直行程定位器的安裝如上圖所示： 　　和市場上流行的定位器一樣，直行程定位器用杠桿來感知和反饋閥位。

　　需要失電保護的場合： 　　高低加，除氧器都是電廠汽水系統(tǒng)上的重要設備，高低加水位調(diào)節(jié)門以角行程工作方式，電廠要求帶失電保位功能，即當閥門定位器的電源消失時，應使閥門保持當前位置，以避免一旦DCS供來的4~20mA信號（DCS供給閥門定位器的AO信號不冗余）消失，使高低加水位調(diào)節(jié)門迅速進入全開或全關的位置，而使高低加水位波動，可能引高低加解列，而引起生產(chǎn)事故，我們采用具有斷電、斷信號保位功能的ABB TZIDC定位器，而無需任何附加的電流繼電器或者電磁閥就能實現(xiàn)斷信號保護，當DCS的信號消失時，定位器鎖住高低加調(diào)節(jié)門的汽缸氣源，由此實現(xiàn)失電保位功能；