CN102494350B - 一种空气预热器冷端自动漏风控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气预热器冷端扇形板控制系统及采用该系统的方法，该系统包括控制单元，控制单元接受传感器单元传送过来的信号，并控制执行单元的提升机构带动扇形板上下移动。空气预热器非满负荷运行时，转子变形量不足，转子冷端径向密封片与扇形板之间间隙较大，导致冷端漏风量较大，此漏风率对机组整体性能有较大负面影响。该漏风控制系统在发电机组非满负荷运行时，控制空气预热器冷端扇形板与空气预热器转子冷端密封片之间的间隙，以控制冷端扇形板与密封片之间的间隙，使其时刻保持最小值，以减少漏风，降低煤耗。本发明切合国家节能降耗、绿色能源的方针政策，对提升机组的发电效率意义重大。

Description

一种空气预热器冷端自动漏风控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种空气预热器冷端漏风的控制系统及控制方法，属于空气预热器漏风控制技术领域。

背景技术

空气预热器是利用烟气的热量来加热燃烧所需空气的热交换设备。空气预热器不仅能吸收排烟中的热量，降低排烟温度，从而提高锅炉效率，而且也因空气被预热，强化了燃料的着火和燃烧过程，减少燃料未完全燃烧的热损失，进一步提高了锅炉效率。此外，空气预热还能提高炉膛烟气温度，强化炉内辐射换热。

目前，空气预热器面临的主要问题是漏风，按照烟气进出口及空气进出口温度的高低，将空气预热器分为热端及冷端两个部分。冷端通常位于空气预热器转子下方。空气预热器冷端设置有冷端扇形板和冷端径向密封片，其中，冷端扇形板的内端为固定端，外端为自由端，空气预热器外壳上安装有导向轴承和支承轴承，转子的中心转轴与支承轴承和导向轴承的内圈配合安装，使导向轴承和支撑轴承分别位于转子的上方和下方，冷端扇形板的固定端固定连接在导向轴承的外圈上。由于空气预热器在工作时，其转子受热会发生不均匀的膨胀，即转子发生磨菇状变形，因此，非满负荷运行时，冷端扇形板的自由端与转子的冷端径向密封片之间的间隙相较满负荷运行时为大。由于烟气侧与空气侧之间存在压差，因此，漏风将使空气直接进入烟道，送、引风机的电耗都将增大。如果漏风过大，超过送、引风机的负荷能力，会造成燃烧风量不足，以至被迫降低负荷，直接影响锅炉的安全性与经济性。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高空气预热器的性能，减少空气预热器冷端漏风的系统及控制方法。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供了一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，包括传感器单元：传感器单元安装在空气预热器冷端扇形板空气侧，每块扇形板对应一个传感器单元，由传感器单元检测冷端扇形板与转子冷端径向密封片之间间隙；

控制单元：控制单元接收从传感器单元及执行单元采集的数据，并根据该数据控制执行单元动作；

执行机构：执行机构与扇形板一一对应，由执行机构带动各自对应的扇形板上下运动。

优选地，所述传感器单元包括电涡流传感器及安装固定组件，电涡流传感器位于所述扇形板的空气侧，电涡流传感器通过安装固定组件安装固定在空气预热器上。

优选地，所述安装固定组件包括安装支架，安装支架固定在空气预热器冷端外壳板上，波纹管固定在安装支架上，耐高温导线的一端穿过波纹管连接所述电涡流传感器，另一端穿过波纹管及导线密封件后连接所述控制单元。

优选地，所述执行机构包括基座，基座固定在空气预热器冷端外壳板上，驱动机构（L）固定在基座上，驱动摇臂的一端与驱动机构的输出轴铰接，驱动摇臂的另一端与提升杆摇臂的一端共旋转轴，提升杆机构的一端与提升杆摇臂的另一端铰接，提升杆机构的另一端铰接在扇形板上。

优选地，所述驱动机构包括电机驱动机构，电机驱动机构连接蜗轮蜗杆升降机，蜗轮蜗杆升降机通过丝杆将旋转运动转化为直线运动，丝杆与驱动摇臂铰接，位置限制单元连接蜗轮蜗杆升降机的输入轴。

优选地，所述提升杆机构的另一端穿过密封座结构后铰接在所述扇形板上。

优选地，所述密封座结构一端焊接在空气预热器冷端外壳板上，另一端与提升杆焊接。

优选地，在所述提升杆机构的低端设有扇形板水平位置微调装置，扇形板水平位置微调装置的端部与所述提升杆摇臂的另一端铰接

优选地，所述扇形板水平位置微调装置包括左旋或右旋螺栓，在左旋或右旋螺栓外套有与之配套的螺母。

优选地，还包括转子测速装置，转子测速装置设于空气预热器上。

优选地，所述转子测速装置包括发讯盘及信号接收组件，发讯盘设于空气预热器转子冷端中心轴上，发讯盘含有感应片，信号接收组件设于空气预热器冷端梁上，并与发讯盘中心对应，信号接收组件含有至少3个接近传感器。

一种采用上述的空气预热器冷端自动漏风控制系统的控制方法，其特征在于，步骤为：

步骤S21、由控制单元判断电涡流传感器是否正常，如果不正常，则输出报警信号，如果正常，则进入步骤S22；

步骤S22、控制单元判断用户设定的跟踪时间倒计时是否计时完毕，如果倒计时完毕，控制单元根据电涡流传感器输出的代表扇形板与径向密封片间间隙的电流信号判断间隙值是否等于设定值，如果不等于，则进入步骤S23，如果等于，则继续执行步骤S22；

步骤S23、控制单元启动执行机构的驱动机构，使提升杆机构带动扇形板移动，并且控制单元在扇形板移动的过程中判断是否有空气预热器驱动主电机电流报警信号，如果有，则进入步骤S24，如果没有，则继续执行S22；

步骤 S24、控制单元控制执行机构驱动扇形板远离空气预热器冷端径向密封片，直至位置限制单元中限位开关动作，并输出报警信号。

优选地，在所述步骤S21在之前执行如下步骤：

步骤S1、控制单元根据转子测速装置反馈回的反应转子转速的脉冲信号进行转子测速报警，具体包括如下子步骤：

步骤S11、控制单元根据转子测速装置的接近传感器反馈回的至少3路反应转子转速的脉冲信号分别计算转子转速，并判断计算出的至少3个转速中是否有至少2个小于设定值，如无，则转子测速报警步骤结束，如有，则进入步骤S12；

步骤S12、控制单元判断冷端漏风控制系统是否要求停转联锁，如未要求，则只进行故障报警，转子测速报警步骤S1结束，如有要求，则控制单元在进行故障报警的同时，控制单元控制执行单元驱动扇形板远离空气预热器冷端径向密封片，直至位置限制单元中限位开关动作，并输出报警信号，转子测速报警步骤S1结束。

本发明的有益效果为：本发明所述空气预热器冷端漏风控制系统在机组非满负荷运行时，控制单元可通过传感器单元反馈的信号，控制冷端扇形板与冷端径向密封片之间的间隙，使其时刻保持在合理的位置，以减少漏风，降低煤耗。本发明切合国家节能降耗、绿色能源的方针政策，对提升机组的发电效率意义重大。

附图说明

图1为本发明的总体布置图；

图2为本发明传感器单元安装结构图；

图3为本发明执行机构安装图；

图4为本发明执行机构结构图；

图5为本发明驱动机构结构图； 

图6为本发明转子测速装置结构图；

图7为本发明空气预热器冷端漏风控制系统控制流程图；

图7a为本发明空气预热器冷端漏风控制系统转子测速报警信号处理流程；

图7b为本发明空气预热器冷端扇形板自动跟踪步骤。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以一优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本实施例中的空气预热器冷端漏风控制系统包括控制单元和与冷端扇形板一一对应的执行单元M，优选为还可以设置与空气预热器一一对应的转子测速装置N。如图1所示，本实施例中，发电机组（锅炉）配置有两台三分仓的空气预热器，分别为第一空气预热器A和第二空气预热器B。其中，第一空气预热器A冷端安装有三块扇形板，分别为扇形板ACS-1、扇形板ACS-2和扇形板ACS-3，第二空气预热器B冷端安装有三块扇形板，分别为扇形板BCS-1、扇形板BCS-2和扇形板BCS-3。因此，在本实施例中，漏风控制系统包括控制单元和与六套扇形板相对应的执行机构及传感器单元。传感器单元安装在空气预热器冷端扇形板空气侧，每块扇形板对应一个传感器单元，由传感器单元检测冷端扇形板与转子冷端径向密封片之间间隙。优选为还包括安装在第一空气预热器A上的转子测速装置N，以及安装在第二空气预热器B上的转子测速装置N。

如图2所示，传感器单元S包括电涡流传感器S1、安装固定组件S2、波纹管S3、固定法兰S4导线密封件S5及耐高温导线S6。电涡流传感器S1位于所述扇形板的空气侧，电涡流传感器S1安装在安装固定组件S2上，安装固定组件S2焊接在空气预热器冷端扇形板空气侧。固定法兰S4焊接在空气预热器冷端外壳板上，波纹管S3一端固定在安装固定组件S2上，另一端固定在固定法兰S4上。电涡流传感器S1的耐高温导线S6穿过波纹管S3、固定法兰S4、导线密封件S5后连接所述控制单元。

如图3及图4所示，执行机构M包括基座B，基座B为呈T型结构的槽钢焊接式底座11及焊接在底座11上的立板12，槽钢焊接式底座11焊接在空气预热器冷端外壳板上。驱动机构L通过安装座18固定在基座B上，安装座18与立板12铰接。驱动摇臂13的一端与驱动机构L的输出轴铰接，驱动摇臂13的另一端与提升杆摇臂15的一端呈80度夹角共同焊接在旋转轴14上，轴承17套在旋转轴14外，旋转轴14通过轴承17安装在旋转轴支架16上，旋转轴支架16安装在焊接式底座11上。提升杆机构P的一端上固定有扇形板水平位置微调装置19，扇形板水平位置微调装置19的端部与提升杆摇臂15的另一端铰接。扇形板水平位置微调装置19包括一根左旋或右旋螺栓及与之相应的左旋或右旋螺母。提升杆机构P的另一端穿过密封座结构AP后铰接在扇形板上。

如图5所示，所述驱动机构L包括驱动电机L1、蜗轮蜗杆减速机L2、连接法兰L3、蜗轮蜗杆升降机L4、蜗轮蜗杆升降机丝杆L5、联轴器L6。驱动电机L1与蜗轮蜗杆减速机L2通过标准法兰连接，蜗轮蜗杆减速机L2与蜗轮蜗杆升降机L4通过连接法兰L3连接，蜗轮蜗杆减速机L2输出轴与蜗轮蜗杆升降机L4输入轴通过联轴器L6连接。蜗轮蜗杆升降机L4通过丝杆L5将旋转运动转化为直线运动。丝杆L5与驱动摇臂12铰接。

波纹管密封座AP一端固定在空气预热器冷端外壳板上，另一端与提升杆焊接连接。优选为驱动单元L还包括位置限制单元L7、过渡法兰L8。位置限制单元L7通过过渡法兰L8与蜗轮蜗杆升降机L4输入轴连接。

本实施例中的空气预热器冷端漏风控制系统还包括与第一空气预热器A及第二空气预热器B一一对应的空气预热器驱动主马达电流报警反馈信号。该报警反馈信号送入控制单元。

本实施例中的空气预热器冷端漏风控制系统还包括与空气预热器一一对应的转子测速装置N。如图6所示，所述转子测速装置N包括发讯盘N1、信号接收组件N2。发讯盘N1安装在空气预热器转子冷端中心轴上，含有20片感应片。信号接收组件N2焊接在空气预热器冷端梁上，并与发讯盘N1中心对应，含有3只接近传感器。

如图7所示，为本实施例中的空气预热器冷端漏风控制系统流程：

在将漏风控制系统开始后，完成步骤S0初始化，之后执行步骤S1及步骤S2，如图7a及图7b所示；

步骤S1、控制单元根据转子测速装置N反馈的反应转子转速的脉冲信号进行转子测速报警，之后执行步骤S2，步骤S2结束后继续执行步骤S1。

如图7a所述，步骤S1具体包括如下步骤：

步骤S11、控制单元根据转子测速装置N的三个接近传感器反馈回的反应转子转速的脉冲信号分别计算转子转速，并判断计算出的3个转速中是否有2个小于设定值，如无，则转子测速报警步骤结束，如有，则进入步骤S12；

转子转速计算如下：

其中,

为转子转速；

     

为任一接近传感器检测到的相邻两片感应片脉冲信号时间差值；

     

为感应片数量。

步骤S12、控制单元判断冷端漏风控制系统是否要求停转联锁，如未要求，则只进行故障报警，转子测速报警步骤S1结束，如已要求，则控制单元在进行故障报警的同时，控制单元控制执行单元驱动扇形板远离空气预热器冷端径向密封片，直至位置限制单元L7中限位开关动作，并输出报警信号，转子测速报警步骤S1结束。

如图7b所示，步骤S2具体包括如下步骤：

步骤S21、控制单元判断电涡流传感器S1是否正常，即判断电涡流传感器S1输出信号是否是

电流信号，超出范围或无输出即判断电涡流传感器S1故障。如果不正常，则输出报警信号，如果正常，则进入步骤S22；

步骤S22、控制单元判断用户设定的跟踪时间倒计时是否计时完毕，如果倒计时完毕，控制单元根据电涡流传感器S1输出的代表扇形板与径向密封片间间隙的电流信号判断间隙值是否等于设定值(如设定3mm)，如果不等于，则进入步骤S23，如果等于，则继续执行步骤S22；

步骤S23：控制单元启动执行单元的驱动电机L1，使提升杆带动扇形板移动，并且控制单元在扇形板移动的过程中判断是否有空气预热器驱动主电机电流报警信号，如果有，则进入步骤S24，如果没有，则进入步骤S22；

步骤S24:控制单元控制执行机构驱动扇形板远离空气预热器冷端径向密封片，直至位置限制单元L7中限位开关动作，并输出报警信号，自动跟踪步骤结束。

上述的本发明的实施方式为非限制性实施方式，凡本领域的技术人员在本发明的实质内容基础上进行的修饰和变型，均属于本发明保护的范围内。

Claims (12)

1.一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，包括传感器单元：传感器单元安装在空气预热器冷端扇形板空气侧，每块扇形板对应一个传感器单元，由传感器单元检测冷端扇形板与转子冷端径向密封片之间间隙；

    控制单元：控制单元接收从传感器单元及执行单元采集的数据，并根据该数据控制执行单元动作；

执行机构：执行机构与扇形板一一对应，由执行机构带动各自对应的扇形板上下运动，其包括基座（B），基座（B）固定在空气预热器冷端外壳板上，驱动机构（L）固定在基座（B）上，驱动摇臂（13）的一端与驱动机构（L）的输出轴铰接，驱动摇臂（13）的另一端与提升杆摇臂（15）的一端共旋转轴（14），提升杆机构（P）的一端与提升杆摇臂（15）的另一端铰接，提升杆机构（P）的另一端铰接在扇形板上。

2.如权利要求1所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，所述传感器单元包括电涡流传感器（S）及安装固定组件，电涡流传感器（S）位于所述扇形板的空气侧，电涡流传感器（S）通过安装固定组件安装固定在空气预热器上。

3.如权利要求2所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，所述安装固定组件包括安装支架，安装支架固定在空气预热器冷端外壳板上，波纹管固定在安装支架上，耐高温导线（S6）的一端穿过波纹管连接所述电涡流传感器（S），另一端穿过波纹管及导线密封件后连接所述控制单元。

4.如权利要求1所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，所述驱动机构（L）包括电机驱动机构，电机驱动机构连接蜗轮蜗杆升降机（L4），蜗轮蜗杆升降机（L4）通过丝杆（L5）将旋转运动转化为直线运动，丝杆（L5）与驱动摇臂（13）铰接，位置限制单元（L7）连接蜗轮蜗杆升降机（L4）的输入轴。

5.如权利要求1所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，所述提升杆机构（P）的另一端穿过密封座结构（AP）后铰接在所述扇形板上。

6.如权利要求5所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，所述密封座结构（AP）一端焊接在空气预热器冷端外壳板上，另一端与提升杆焊接。

7.如权利要求3所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，在所述提升杆机构（P）的低端设有扇形板水平位置微调装置（19），扇形板水平位置微调装置（19）的端部与所述提升杆摇臂（15）的另一端铰接。

8.如权利要求7所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，所述扇形板水平位置微调装置（19）包括左旋或右旋螺栓，在左旋或右旋螺栓外套有与之配套的螺母。

9.如权利要求1所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，还包括转子测速装置（N），转子测速装置（N）设于空气预热器上。

10.如权利要求9所述的一种空气预热器冷端自动漏风控制系统，其特征在于，所述转子测速装置（N）包括发讯盘（N1）及信号接收组件（N2），发讯盘（N1）设于空气预热器转子冷端中心轴上，发讯盘（N1）含有感应片，信号接收组件（N2）设于空气预热器冷端梁上，并与发讯盘（N1）中心对应，信号接收组件（N2）含有至少3个接近传感器。

11.一种采用如权利要求1所述的空气预热器冷端自动漏风控制系统的控制方法，其特征在于，步骤为：

    步骤S21、由控制单元判断传感器单元的电涡流传感器（S）是否正常，如果不正常，则输出报警信号，如果正常，则进入步骤S22；

步骤S22、控制单元判断用户设定的跟踪时间倒计时是否计时完毕，如果倒计时完毕，控制单元根据传感器单元的电涡流传感器（S）输出的代表扇形板与径向密封片间间隙的电流信号判断间隙值是否等于设定值，如果不等于，则进入步骤S23，如果等于，则继续执行步骤S22；

步骤S23、控制单元启动执行机构的驱动机构（L），使提升杆机构（P）带动扇形板移动，并且控制单元在扇形板移动的过程中判断是否有空气预热器驱动主电机电流报警信号，如果有，则进入步骤S24，如果没有，则继续执行S22；

步骤 S24、控制单元控制执行机构（M）驱动扇形板远离空气预热器冷端径向密封片，直至位置限制单元（L7）中限位开关动作，并输出报警信号。

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于：在所述步骤S21在之前执行如下步骤：

 步骤S1、控制单元根据转子测速装置（N）反馈回的反应转子转速的脉冲信号进行转子测速报警，具体包括如下子步骤：

步骤S11、控制单元根据转子测速装置（N）的接近传感器反馈回的至少3路反应转子转速的脉冲信号分别计算转子转速，并判断计算出的至少3个转速中是否有至少2个小于设定值，如无，则转子测速报警步骤结束，如有，则进入步骤S12；

步骤S12、控制单元判断冷端漏风控制系统是否要求停转联锁，如未要求，则只进行故障报警，转子测速报警步骤S1结束，如有要求，则控制单元在进行故障报警的同时，控制单元控制执行单元驱动扇形板远离空气预热器冷端径向密封片，直至位置限制单元（L7）中限位开关动作，并输出报警信号，转子测速报警步骤S1结束。

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