空气预热器间隙控制系统及维护

1、空气预热器间隙控制系统及维护1、 系统概述： 漏风控制系统（Leakage Control System，简称LCS） 1、 空气预热器漏风原因： 因为预热器的转子与壳体之间存在间隙，所以预热器必然存在漏风，包括二部分：直接漏风和携带漏风。 转子仓格中所包容的风量随着转子的旋转，会不断地转移到烟气侧，被烟气带走，这是携带漏风。携带漏风是预热器本身的结构和型式决定的，无法减小。 转子密封片与壳体密封板之间的密封间隙总是大于零，压力较高的空气必然要通过间隙漏向压力较低的烟气中，这是直接漏风。2、 漏风缺点漏风率增加会增大风机的电耗和风机出力，降低锅炉效率。据测算，300MW机组漏风率每提高1%，全

2、年可以节省经济效益120万元。 3、工作原理： 空气预热器正常运行中，转子热端径向密封的间隙增大而引起漏风面积的增大。漏风控制系统控制扇形板下弯，跟踪转子的热态变形以减少漏风面积，从而减少漏风量。LCS III型空气预热器漏风控制系统，创新采用了国内领先的温度辅助控制技术，它可以在传感器发生故障后，使系统仍然维持一定的漏风控制能力。LCS III是在传统LCS的基础上进行重新优化设计，结合温度数据采集技术、可编程序控制器（PLC）和触摸屏的一体化控制，具有设计合理、操作简单、维护方便、稳定可靠等特点。其设计原理是：使扇形密封板与热变形的转子形状紧密贴合。在各种工况下，控制扇形板与转子径向密封片

3、的间隙在规定范围内。这使漏风面积在各种过渡工况和MCR运行时期都减小了。 在投运时，LCS系统使扇形板定时间向下跟踪转子的热态变形，使扇形板下弯，减少扇形板与转子径向密封面之间的间隙(减少漏风面积)。扇形板的位置由一传感器来检测，此传感器检测径向密封与热端扇形板外侧的间隙并保持一最小运行间隙。2、 系统构造： 本系统由系统主要包括扇形板提升机构、 电涡流传感器、 温度辅助控制装置、 转子测速停转报警装置、主控柜、就地操作柜。 1、扇形板提升机构 每块扇形板配一套扇形板提升机构，如下图所示，电动机通过减速器降速后，通过传动轴及联轴器与二只螺旋升降机连接。为了使二只升降机同步调节，扇形板始终处在水

4、平位置，采取了一台双级减速器同时驱动二只螺旋升降机的布置方式。行程限位开关箱中装有 “上限 1”“下限”限位开关，来控制扇形板的上下极限位置，同时钟面显示扇形板的准确位置。 提升机构中配有力矩保护装置，当传动机构过载时，力矩保护装置动作，电机空转，不输出扭矩。提升机构中配有上限保护装置，定义为上限 2，其作用是作为上限的双重保护。提升机构中配置了标尺组件，可以更直接的反映扇形板的实际位置。 2、电涡流传感器 为了探测锅炉各运行状态下，转子位置的变化，使扇形板的密封面能准确地跟踪转子，保持热端径向密封间隙处在最佳值，本系统采用了一个能探测密封面到热变形转子外侧端的相对位置的电涡流传感器，传感器将

5、测量的间隙转换成电信号发至 PLC，经过处理及判断后控制执行器动作，实现调节扇形板位置的目的。 如下图所示，电涡流传感器根据安装位置不同分为“大梁传感器”和“小梁传感器”。传感器均利用波纹管的密封性和补偿性来实现传感器与扇形板同步。 为了确保传感器正常工作，采用清洁的压缩空气进行冷却，压缩空气通过密封法兰进入电涡流传感器头部，从而降低电涡流传感器探头部位的局部温度，延长电涡流传感器的使用寿命。 3、温度辅助控制装置 在系统处于自动跟踪过程中，当电涡流传感器断偶故障时，系统将自动转入温度控制模式。该装置由安装在烟气进口、空气进口二次风侧、空气出口二次风侧处的热电偶来负责采集温度信号，再送至 PL

6、C 进行数据处理。根据当前采集的温度来控制扇形板的位置。4 、转子停转报警装置（配套件型号：RAS（AP）系列） 实时监测空气预热器转子的转速，每台机组配 1 套测速装置。每台空气预热器有 1 路独立测速装置，当转子低于设定转速时，由它发出转子停转信号，使扇形板强制回复。该转子停转报警传感器装在空气预热器转子下端轴承处。 5、主控柜 空气预热器有一个主控柜。主控柜位于集控室电子间内，采用双层门结构，外门开观察窗，镶嵌有机玻璃，内门安装人机界面和操作按钮。主控柜主要由主控计算机、 PLC、低压电气元件、柜门操作面板组成。 主控柜采用工控机和 PLC 作为系统的核心硬件。低压电气元件采用进口品牌，

7、主要起对信号中转、隔离、控制等作用。柜门面板上有工控机显示屏、扇形板的故障报警指示灯、扇形板远程紧急提升按钮、试灯按钮，指示灯、紧急提升按钮数量与扇形板数量对应。 6、就地操作柜 就地操作柜采用双层门结构，外门开观察窗，镶嵌有机玻璃，内门安装显示仪表和操作按钮，双层门保证柜体的密封性，同时开有观察窗，方面观察。 就地操作柜主要由低压电气元件和操作面板组成，通过接触器分别控制各块扇形板的升降动作，同时又作为各种信号的中转柜，所有信号从这里进行中转。 操作面板包括间隙显示仪表，分别显示各块扇形板的绝对位置和相对位置、提升带灯按钮、上行带灯按钮、下降带灯按钮、停止按钮、就地集控切换开关，其数量与单个

8、空预器的热端扇形板数量对应。三、操作使用 1、运行前提 系统在正式投入运行前必须进行冷态与热态调试，保证系统安全运行。 2、就地操作柜和主控柜操作 就地操作柜上按钮和指示灯对应该块扇形板的状态和操作。将就地操作柜上就地/集控转换开关拨到就地位置，则该块扇形板可通过操作柜上上行、停止、下行的按钮进行相关的操作。按下上行按钮，扇形板上行，同时上行指示灯亮。上行时，需先按停止按钮才能进行下行操作，否则下行操作无效。下行时，同理。如果就地/集控转换开关拨到集控状态，可通过主控柜内的按钮或人机界面上按钮对扇形板进行操作。 就地操作柜上有扇形板位置显示仪表和间隙显示仪表，位置显示仪表的量程为-15 至46

9、.间隙显示仪表的量程为 0 至 15。如果超过量程或断线则显示（-ouFL）。 注意：无论在就地或是集控状态（任何状态下），按下紧急停机按钮，则扇形板立即停止动作，该按钮自锁，顺时针旋转可复位。 主控柜上面板出现严重故障，则报警光字牌亮。主控柜上的紧急提升按钮在集控状态下有效。集控状态下，按下紧急提升按钮，则系统停止工作，提升至上限位置。 3、监控软件操作介绍 本系统采用组态王作为上位机监控软件，组态王具有运行稳定、使用方便的特点。可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接，拥有全面的脚本与图形动画功能，强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存，支持各种曲

10、线及报表的制作。强大的脚本语言处理，能够实现复杂的逻辑操作和与决策处理。支持常见的 PLC 设备、智能仪表、智能模块，支持多种常用通讯方式和为第三方软件提供了多种访问组态王工程数据的接口。 3.1 登陆界面 工控机上电后，操作系统会自动进入到组态王登陆界面。如果因其它原因未直接进入系统请直接点击桌面上的组态王图标，然后选择组态程序，在点击运行即可。目前可选择的用户有“系统管理员”、 “系统管理员 1”。不同的用户具有不同的管理权限，在本系统中管理权限主要体现在对系统参数的修改方面。在可选择的用户中“监控管理员”的权限最高，可对整个系统参数进行修改，而“系统管理员 1”不能对系统参数进行修改，但

11、可以进行常规的操作。 点击口令右侧的长方形显示框，系统会弹出软盘用来进行口令密码的输入。待口令输入完成之后点击“确定”按钮，即完成了输入，最后点击界面上的“登陆”按钮即可进入操作系统。 3.2 系统总图 “系统总图”主要是对整个系统状态进行监控与操作用，其中在主要状态监控中包括了转子速度值、主电机转子电流值、就地控制柜电源指示、动力电源状态指示、 PLC 运行状态指示、热电偶状态指示，各温度值的显示。下面对各监控参数进行逐一介绍： a）状态监控 A/B：l 转子电流值：为空预器主电机的实时电流值，当该值超过设定的电流超限值时，该指示灯会显示红色，表示触发了电流超限报警。l 烟气、空气温度状态指

12、示：包括了烟气侧热电偶状态、空进热电偶状态、空出热电偶状态。当有任何一个热电偶发生故障时，该指示灯为红色，此外也可以在报警显示中查询具体是哪个传感器产生了故障。l 转子速度值：为空预器主电机的转子速度实时显示值，当该值小于“参数设定”画面中转子停转值的设定值时（默认为 0.3r/min），表示此时触发了转子停转报警。正常情况下该指示灯为绿色。l 就地控制柜电源： 用来监控就地柜的控制用的电源是否产生故障，该电源主要是给各扇形板控制回路进行供电用，如果发生故障各控制回路将无法正常工作。l 动力电源状态：是用来监控各扇形板电机的三相供电是否平衡，当有三相电不平衡时该指示灯会显示红色，当该报警产生时

13、应及时关闭就地柜的总电源，防止电机磁场分布不均匀导致电机过热而损坏。 b)扇形板*：在各扇形板监控中主要是扇形板电机的动作反馈指示，扇形板的故障指示，工作模式显示，扇形板间隙值、给定值、绝对值的数值显示，以及间隙值标尺显示。下面对各参数进行逐一介绍：l 故障状态：扇形板电机过载故障、扇形板电机力矩故障、上限 1 短路故障、上限 2 触发、扇形板输出回路故障。这些故障一旦触发，监控界面上的故障指示灯显示红色报警，同时主控柜上相应的故障灯输出红色。l 模式状态：包括就地控制和集控控制，当就地柜旋钮切换为就地模式时，就地控制优先级为最高，此时监控画面中所有旋钮都不可控，当就地柜旋钮切换为集控模式时，

14、监控画面中的优先级为最高，就地控制按钮不可用。应当注意的是当需要切换为就地控制模式前，请将相应扇形板先停止，然后在切换为集控模式。 当系统在集控状态进入温控模式时，状态显示由“集控自动”转入“集控温控”。l 间隙值： 传感器测量值。l 给定值： 间隙值的设定，该处仅显示。l 紧急停机： 对应扇形板动作停止的按钮，指令优先级最高。l 强制提升： 对应扇形板提升指令按钮，指令优先级次于【紧急停机】。l 系统启动： 扇形板投入运行的指令按钮。 c) 其他：l PLC 故障： 是用来实时监控 PLC 的运行状态。l 系统故障： 用来指示系统中是否存在故障。l 停转连锁： 当转子发生停转报警时，将【停转

15、连锁】置 ON，则扇形板电机上行，直到碰到上限 1 位置才停止。如果要在电机运行的途中停止，可以用【紧急停机】按钮来停止电机上行，但是只要停转连锁信号存在，则一旦【紧急停机】按钮取消，电机仍然将继续上行到上限 1。 3.3 控制模式说明：a) 集控模式： 当就地柜面板上工作模式旋钮切换到集控模式时，上位机中所有控制旋钮都可控，在上位机界面中优先级最高的按钮为【紧急停机】，其次是【强制提升】按钮。最后是【系统启动】按钮。在上位机界面中如果【紧急停机】为 ON，此时无法用上位机中【强制提升】按钮控制电机上行，但可以用集控柜面板上的【紧急提升】按钮来进行提升。应当注意的是，在进行工作模式的切换时，请

16、先确保将电机停止，然后在进行切换。 b)自动模式和温控模式：本系统控制模式分为自动模式和温控模式，当工作模式为集控时，按下【系统启动】按钮，则系统首先进入自动模式，并且在“控制模式”右边有相应的黄色字体进行显示。此时系统会根据电涡流采样的间隙值进行自动跟踪调节。当电涡流传感器发生故障时，系统控制模式自动切换为温控模式，“控制模式”右边有相应的黄色字体也切换为“温控”字样。当系统切换为温控时，系统按照温度值进行控制。应该注意的是在系统切换为温控模式之后即使电涡流传感器恢复正常时也不会切回自动模式， 必须先停机， 然后在重新按下 【系统启动】按钮。如果在温控模式下，热电偶发生故障，则该扇形【系统启

17、动】按钮被取消，同时将该扇形板提升到上限 1 位置。 c) 自动模式介绍。 当按下【系统启动】，则系统首先进入自动模式。控制模式文字状态显示为自动。在自动模式下，系统通过电涡流传感器判断系统的间隙状态，如果间隙大，则下行，如果间隙小，则上行。间隙大小的判断例如：设定给定值为 7mm，偏差值为 1mm，电涡流采样值为 5.5mm、5.3mm、5mm，连续 2 秒钟采样都小于 6mm，则认为间隙小，系统控制扇形板上行，上行距离为最小的间隙采样值与设定值的差值，本例则为 7-5=2mm，该 2mm 动作由电机的动作时间决定。间隙大下行同理。 d) 温控模式介绍。 温控模式时，控制模式文字状态显示为温

18、控。在温控模式时，系统根据热电偶采集的温度进行判断，连续 10 分钟采集温度小于低温值时，则判断为低温，此时系统将扇形板提升至上限位置，然后下行至设定值位置。温度从一个温度段变化到另一个温度段，则进行再次动作，上行至上限然后下行至相应的设定值位置。 3.4 参数设定 系统参数修改设定： 针对本系统而言可供修改的参数只有两个，一个是转子停转值的设定，一个是主电机电流过载值的设定。转子停转值时用来触发转子停转报警的依据，如果检测到的转子速度值小于设定的转子停转值，则会触发转子停转报警。同理电流过载值设定也是用来触发电流过载报警的依据，如果检测到的电流值大于设定的电流过载值，则会触发主电机电流过载报

19、警。 a) 扇形板参数设定： 扇形板参数主要包括间隙给定值参数设定和间隙偏差值参数设定。这两个参数共同决定了扇形板间隙的状态。例如如果将间隙给定值设定为 7mm，间隙偏差值设定为 1mm，那么当电涡流间隙值小于 6（不包含）时，间隙状态显示为间隙小，当电涡流间隙值在6 8区间时为间隙正常，当电涡流间隙值大于 8（不包含）时，间隙状态为大。 b) 温控模式参数设定：温控模式参数设定是当系统切换为温控模式，针对不同的温度段，会对应一个下降距离，通过设定该参数可以对不同温度段的下降距离进行设定。 c) 参数设定方法： 因为参数设定方法都一样，所以以转子停转值设定为例进行说明，其它设定方法相同。需要注

20、意的是，如果要对系统参数进行修改，请先将激活中的【系统启动】按钮再按一次使其取消，待参数设定完成后，再投用扇形板。 3.5 报警显示 报警显示界面是用来显示整个系统发生的报警记录以及操作事件记录。总共可以累积记录 10 天的报警记录以及操作事件记录，可通过滚动条进行查询之前的报警记录以及操作事件记录。 3.6 趋势显示 系统趋势显示界面是用来显示间隙值变化趋势图以及历史趋势查询。系统每隔 1 分钟会将此时的数值以数字的形式显示在趋势图上，方便用户观察。四、系统各种联锁保护 1、电机过载: 系统在任何状态下出现扇形板电机过载，则马上停止电机动作并将系统切换为停止，同时触发报警，集控柜面板上故障报

21、警灯点亮。 2、电涡流传感器故障 当系统检测到电涡流传感器故障信号时，如果此时系统在自动模式下，则系统会将自动模式切换为温控模式，此时系统将以温控模式来调整扇形板移动。当传感器恢复正常时，系统不会回到自动模式，必须先将上位机中【紧急停机】按钮激活，让系统先停止，在把【紧急停机】按钮取消，然后在将【系统启动】按钮激活，重新投入使用即可。 3 、转子停转保护 当系统检测到转子的转速小于设定的停转最小转速值时，此时若将【停转连锁】按钮激活，则触发了停转连锁保护，各扇形板将以 2 秒间隔依次提高至上限并禁止自动下放。在电机上升过程中可以用【紧急停机】按钮激活来停止电机，但是只要停转信号不消失，则【紧急

22、停机】按钮取消后，电机将继续上升。只有停转信号消失后，先用【紧急停机】按钮取消之后才可以进行其它的操作。 4、主电机电流过载保护 当主电机电流过载信号触发时，如果系统在工作模式为就地模式，则在上位机界面中会显示相应的报警状态，需要通过就地柜面板上的提升按钮来将扇形板进行提升。如果系统工作在集控模式，分两种情况，第一种当系统控制模式为自动时，触发电流过载，则先将电机停止，然后开始上行，直到电流过载信号消失为止，之后系统在重新进行自动检测功能。第二种当系统控制模式为温控时，触发电流过载，则先将电机停止，然后开始上行直到电流过载信号消失为止，之后系统在重新进行温控检测功能。五、 设备的调整 1、传感

23、器初级和次级限位开关 初级限位开关和次级限位开关调整 1.1 初级限位开关为接近开关，当接近开关上的指示黄灯亮时表明已接通，此时应将调节螺钉再向内旋转半圈(0.625mm)。次级限位开关为微动开关，调整时将调节螺钉旋紧至次级限位开关发出“滴答”声即接通（用万用表检查已接通），然后再向内旋转2圈（2.5mm）即可。 1.2 初级限位开关和次级限位开关调整好后应将所有相关的螺母锁紧，并检查接线是否松动，将引线定位、捆扎好。 2、行程限位开关箱 2.1 确定扇形板处于“零位”和水平位置。调整限位开关、挡块和指针之间的相对位置，“完全回复”为“-10”，“最大变形”为“+25”（初始位置，根据现场情况

24、更改）。指针指向钟面“0”位。 2.2 检查行程开关箱钟面上指针是否指向“0”位。以该“0”位作为基准调节电位器，使触摸屏显示棒图位置与钟面指针相位一致。锁紧电位器联轴器的紧定螺钉。 2.3 将扇形板提升到“完全回复”位置（零位以上-10mm），调整行程开关箱中的档块，使之刚好能使“完全回复”行程开关动作。重复操作几次检查“完全回复”行程开关的可靠性，即挡块碰到时能使电机可靠停转。 2.4 当机组达到满负荷运行空气预热器转子最大变形时，调整最大变形开关的挡块，使限位开关刚好不会动作。（注意：扇形板位置水平时为零位，向下为正，向上为负）六、 系统主要故障及排除方法 1、电涡流传感器故障 故障现象：就地柜面板上对应数显表数值为0，或者系统控制模式为温控，并在上位机报警记录中有相应报警记录。 故障原因：接线是否正确、端子是否有松动。 故障连锁动作：若果系统在自动模式下出现电涡流传感器故障则自动切换成温控模式。故障解决办法：测量传感器的输出电流是否在420mA 左右。如若输出电流为0则或者很大则传感器故障，需及时通知厂家维修。 2、电机故障 故障现象：电机不能运行。 故障原因：热继电器触发、电机过载、线路短路等。 故障连锁动作：无。 故