FISHER氣動防喘振閥及其應用

2013-11-03 華優基萍鄉鋼鐵公司

　　從風機防喘振對防喘振閥的要求入手，介紹了FISHER防喘振閥的結構原理，闡明了防喘振閥使用中的調試方法，例舉防喘振閥在離心風機防喘振控制中的具體應用。

一、前言

　　離心風機在一定轉速下運行到某負荷導致進氣流量不足時，風機工作出現不穩定，這一故障點稱為風機的喘振點。超過該點后的不穩定脈動工況稱為風機的喘振。喘振的危害性極大，運行中必須避免其發生。

　　在一定的排氣壓力下，只要防止風機流量過小，就能避免喘振。通常工藝管網的阻力線是一定的，所以在工廠實際應用中經常采用風機后裝設防喘振閥放空的辦法來增大風機流量，使風機的工況點離開喘振區實現防喘振。

二、鼓風機防喘振控制對防喘振閥的要求

　　對于防喘振閥的功能，要求在正常情況下實現精確的閥位控制，快開慢關；在緊急情況(如風機喘振、失氣和失電情況)下快速打開閥門以保護風機。具體要求分述如下。

　　1)防喘振閥具有可靠的快開性能，一旦壓力過高，可釋放由于喘振引起的壓力波動。

　　2)閥門具有良好的調節性能，當運行點接近防喘振線時，能充分調節流量以防止喘振點。

　　3)防喘振閥應具備靈敏的階躍響應，超調應限制在最小，可滿足風機起動和停車時的壓力、流量變化。

　　4)防喘振閥控制系統有位置反饋信號，可監控閥門開度。

三、FISHER氣動防喘振閥的基本結構

　　防喘振閥主要由閥門、執行機構和控制系統三部分構成。其結構特征主要體現在氣路上，如圖1所示。

　　對于通徑不大于14in(1in=0.0254m)的防喘振閥，通常配用FISHER1061雙作用氣缸式執行機構。整個氣路的功能在正常情況下實現精確的閥位控制，快開慢關；在緊急情況下(失氣、失電)下快速打開閥門以保護風機。

　　在正常調節狀態下，電磁閥帶電。對于雙作用控制系統閥門正常控制時，當輸入的4～20mA控制信號增大，數字式定位器DVC6020的A輸出口(與多路轉換器377的A口相連)輸出壓力增大，經過轉換器377的B口，快排閥進入執行機構氣缸的上腔，執行機構推動閥門向下(通常是閥門的關閉方向)關閉閥門；當4～20mA的控制信號減小，數字式定位器DVC6020的B輸出口(與多路轉換器377的D口相連)輸出壓力增加，經過多路轉換器377的E口作用于氣動放大器2625的控制口，氣動放大器2625的輸出壓力增加，作用于執行機構1061氣缸的下腔壓力增加，執行機構1061帶動閥門向上(通常是閥門的開啟方向)運行，由于氣動放大器2625的放大作用，閥門開啟的速度更快。

　　對于快開功能，首先電磁閥失電，ASCO的三通電磁閥切斷多路轉換器的氣路，從而氣路發生轉換，多路轉換器377的A—B、D—E切斷，B—C、E—F接通，儲氣罐的氣源壓力直接作用于氣動放大器2625，此時氣動放大器2625處于最大流通能力，儲氣罐的壓縮氣體直接進入執行機構氣缸的下腔；同時，由于B—C接通，快排閥輸入端失壓，導致快速排氣，并且ASCO的兩通電磁閥也失電開啟，加速了執行機構氣缸的上腔氣體的排除，從而實現了閥門快速打開的功能。

四、FISHER氣動防喘振閥的調試

　　1.調試前的工作

　　將閥門安裝到管線上，按氣路圖將氣源管接好；按電氣接線圖分別將電磁閥、定位器和閥位反饋的電線接好。

　　檢查手輪的位置，是否在自動運行狀態；檢查氣源，氣源壓力在要求的范圍之內，并開啟氣源；檢查電氣接線，確認電壓等級后送電。

　　2.一般調節性能測試

　　將氣動放大器2625的增益調節到要求的位置；將快排閥的針閥調至要求的范圍。

　　給閥門定位器DVC6020提供4～20mA直流信號，觀察閥門閥位是否準確，閥門在大信號變化時是否有大的振蕩現象，并逐一檢查控制部分氣源管線是否有漏氣(如果漏氣則旋緊它)。如果閥位不準確，則需要對閥門定位器DVC6020作重新調試。

　　如果調試過程中發現閥門出現連續不斷的喘振，則需重新設定多路轉換器的TRIP點。如果閥門出現比所給信號更大閥門動作的振蕩(如給25%信號變化，閥門實際行程先大于25%信號所應該的行程，然后又慢慢回到25%信號所應該的行程點)，則通過調節快排閥的旁路閥(開閥減小振蕩)和氣動放大器(2625)旁路節流裝置，但快排閥旁路調節閥不能打開太多，否則會影響閥門的快開速度。

　　3.快開性能測試

　　防喘振閥快開測試時，先對防喘振閥給定20mA控制信號，使閥門全關。

　　(1)斷電快開將兩通電磁閥和三通電磁閥的電源同時切斷，閥門快速打開。

　　(2)斷信號快開斷開控制信號，閥門快速打開。

　　(3)失氣快開氣源壓力低于多路轉換器377設定的TRIP點時，閥門快開。

　　以上三項測試的快開時間應滿足使用說明書中的要求。

五、FISHER氣動防喘振閥應用于離心風機的防喘振

　　本例是高爐D1650離心風機的防喘振控制，它由裝設在風機出口的防喘振閥來實現。防喘振控制目的是改變管網系統的特性，從而使風機的運行工況點在喘振線右下側(見圖2)。為確保安全，預先設計一條稱為“防喘振線”的保護曲線。當風機運行的工況點接近該線時，自動發出報警信號。防喘振控制的實質就是使風機運行在對應流量下的喘振線下方。

　　根據鼓風機制造廠在現場對鼓風機進行實測的數據，經計算轉換繪制得出的喘振線如圖2所示，Y軸為出口壓力與進口壓力的比值(po/pi)，X軸為工況進口流量(Q)，圖2中示出的黑點4為工況點。曲線1為喘振線，我們把喘振線往右移0.5%作為防喘振控制線2，再把喘振線往右移5%，以此作為報警線3，當工況點接近報警線時自動發出報警信號以提醒操作人員注意。

　　風機正常運行在防喘振報警線的下方。當工作點越過防喘振報警線到達上方，但仍在喘振控制線以下時，一方面控制系統給出聲光報警提醒操作人員，同時要求防喘振閥快速打開實施其調節性能，使工作點快速回到防喘振報警線以下。在工作點下移后減小防喘振閥的開度。在風機運行趨勢得到控制時，繼續減小防喘振閥的開度，使工作點盡可能地趨近防喘振下移線以獲得風機的更高效率。由于各種原因，風機工作點在超出防喘振控制線，調節控制無法控制喘振趨勢，或者接近甚至要超過喘振線發生喘振時，閥門應該在≤0.5s內快速打開，避免超出喘振線，從而保護風機。實際的防喘振控制的邏輯控制算法是與鼓風機的其他控制監控功能一并由一套S7—400PLC來完成，作為防喘振的執行器，防喘振閥按照PLC控制程序的思路，可以很好地實現防喘振的控制功能。