CN105258345A - 一种锅炉空气预热器的间隙控制装置 - Google Patents

Abstract

空气预热器是火力发电厂主要辅助设备。它是利用锅炉尾部烟气的余热来加热锅炉燃烧所需空气的一种高效、节能以及布置简便的对流热交换设备。空气预热器工作于锅炉中烟气温度最低的区域，回收烟气热量，降低了排烟温度，提高了锅炉效率。空气预热器漏风问题一直是困扰电厂正常运行并使效率降低的主要因素之一。本发明通过微控制器计算空气预热器转子的变形量，并利用电动执行机构驱动可调扇形板移动，计算精密、动作准确，在锅炉机组负荷频繁变化的状态下可实现空气预热器漏风率小于8％的要求。

Description

一种锅炉空气预热器的间隙控制装置

技术领域

本发明涉及一种空气预热器的间隙控制装置，特别是涉及一种锅炉空气预热器的间隙控制装置。

背景技术

空气预热器是火力发电厂锅炉设备中的重要组成部分，是利用锅炉尾部烟气热量加热锅炉燃烧用空气的一种对流换热装置。回转式空气预热器因其传热效率高、节约材料和布置方便等优点而得到广泛应用。

我国大型火电机组配备的空气预热器绝大多数为受热面回转式空气预热器，即受热面转子旋转而空气和烟气风罩是固定的。高温烟气自上而下流经转子一侧，加热转子中的蓄热元件；当已加热的蓄热元件转到另一侧(空气侧)时，空气从下往上流经蓄热元件，把热量带走，达到预热空气的目的由于转子受热时上下存在温差，发生蘑菇状变形，使上部扇形板与转子径向密封片间的间隙增大，造成空气预热器的漏风增加，使能量损耗增大。现有技术中存在间隙控制方法提出利用PLC控制器根据风温和烟温的变化情况，同时根据空气预热器的转子的高度、直径等参数计算其变形量，虽然在理论上取得一定进步，但是在实际运用过程中，风温和烟温的在锅炉中变化不稳定，导致温度变化值测量不是十分准确，然后再结合空气预热器转子的高度和直径等参数计算时会导致误差变更大，最终导致锅炉空气预热器的间隙控制不能达到理想效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，旨在解决目前的空气预热器的漏风率高，且由于现有技术中计算方法不够准确，导致间隙控制效率不好的技术问题。

典型发电厂机组配置为的回转式空气预热器，每台锅炉配两台回转式空气预热器，每台回转式空气预热器热端有两路扇形板。在其配套的漏风控制系统中，每路扇形板对应一套间隙传感器和一台提升机构，回转式空气预热器的密封间隙控制装置，为了实现锅炉空气预热器的间隙控制装置的高效工作，所述控制装置必需具备以下条件。

条件一：高性能传感器是整个系统组成和设计的先决条件

传感器必须能够满足在常温至430℃范围内可靠工作，适应烟气腐蚀及多粉尘的工作环境，测量范围大(最大20mm)，线性度保持良好，输出信号必须达到一定的幅宽，尤其要充分考虑到温度变化对间隙测量精确度的影响，在信号处理部分必须对温度变化进行补偿。

条件二：合理的控制逻辑算法设计是控制程序编制的关键

由于预热器转子直径大，一方面检测面存在加工误差，另一方面热态时受热不均，因此转子每旋转一周，探头的测量间隙必然是不规律变化。找出其中的变化规律并给出合理的控制算法是控制程序编制的关键所在。

条件三：系统硬件配置追求功能性和经济性的统一

研制高性能电涡流式传感器，为整个系统的组成奠定基础。现代计算机技术的发展，使单片机的功能更加强大，价格又相对较低。因此硬件的核心是选用带模拟量处理功能的单片机作为主控站(下位机)，操作站(上位机)采用先进的工控机进行控制操作。

条件五：保安装置的设计是不可忽视的重要环节

设置保安和报警装置是本系统为了保证不论密封调节装置发生什么故障，预热器主体不受损伤而能照常安全运行。采用联锁逻辑设计整个保安和报警系统。

条件五：系统使用方便，控制方式多样

整个控制系统的控制方式拟分三种:自动控制、手动控制和一次跟踪，可根据情况灵活运用。操作界面力求直观、简便。

根据上述设计要求，提出一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，包括：温度检测装置1，用于连续实时检测空气预热器9的进口风仓/烟仓8的风温和烟温以及出口风仓/烟仓10的风温和烟温；所述的进口风仓及出口风仓均包括进口一次风仓、二次风仓以及出口一次风仓、二次风仓；所述的温度检测装置布置在所述的空气预热器的进、出口一次、二次风仓和烟仓上，连续测量流经预热器的一次风、二次风、烟气的温度数据并传输到所述的微控制器3；微控制器3，用于监测所述的温度检测装置1检测的所述风温及烟温的变化情况，当温度变化满足预设条件时，触发电涡流传感器2检测所述空气预热器转子6的变形量，所述电涡流传感器2由传感器由探头、接线盒、信号变送器以及高频屏蔽连接电缆组成，其中所述电涡流传感器2的探头安装在空气预热器转子6边缘，所述电涡流传感器2的信号变送器与电动执行机构5相连接，根据所述的预热器转子6的变形量对电动执行机构5发出行程指令；电动执行机构5用于根据所述的微控制器3发出的行程指令，驱动可调扇形上下移动，使所述可调扇形板与空气预热器转子6间的间隙最小，并将执行情况反馈到所述的微控制器3；所述电动执行机构5与可调扇形板在空气预热器9内部通过铰链连接，所述的可调扇形板包括顶部可调扇形板4，以及底部可调扇形板7，当所述可调扇形板通过移动调整处于指定位置时，所述的空气预热器达到良好的动静密封状态，实现预热器的漏风率小于8％。

所述电动执行机构5的组成:包括行程开关盒、横梁、齿轮减速机构、电机、手柄、提升机构、传动箱、机架、联接可调扇形板的拉杆、指示可调扇形板位置的标尺等部分，所述电机包括两台电机，一台工作，一台备用，应能自动切换，电机，就地操作箱控制；所述电动执行机构5通过减速器和提升机构进行升降，升降速度为5mm/min，且每个所述电动执行机构5提升机构的轴向垂直力为40-45KN；所述电动执行机构5配有上限和下限限位开关，同时配置机器过载保护；所述电动执行机构5还包括提升可调扇形板的手柄；所述传动箱两台电机通过锥齿轮和电磁离合器驱动传动轴，经一对圆柱齿轮传动齿轮减速机构的蜗杆；电磁离合器电源为直流24V；所述齿轮减速机构为蜗轮减速机构，蜗杆置于下方，另一端装有手动手轮，通过牙嵌式离合器传动蜗杆，供安装调试、检修或无电时紧急提升之用。

所述锅炉空气预热器的间隙控制装置还包括安全保护装置，还包括安全保护装置，所述安全保护装置包括:转子停转检测开关，所述转子停转检测开关转子的功能是当预热器主轴停转或转速过低时发生报警信号；转子停转检测开关采用电涡流式，它安装在预热器转子主轴旁的适当位置，与主轴上所装的金属凸块配合，将信号传送至微控制器3。此开关为无触点电子开关，它通过运动的金属片接近开关的感应面在无接触又无压力情况下自动发出检测信号，以驱动继电器或逻辑电路。具有重复定位精度高、频率响应快、抗干扰性能好、使用寿命长等优点。

所述锅炉空气预热器的间隙控制装置还包括可实现基于Browser/Server的远程监视系统以便于从历史数据库中的数据了解所述装置运行情况并为故障诊断等工作提供方便。

本发明通过控制器实时监测所述的测温装置实时连续采集流经空气预热器的进出口风道的风温和烟道的烟温的温度变化，并当温度变化满足预设条件时，直接触发电涡流传感器检测所述空气预热器转子的变形量，控制执行器根据该行程指令动作，驱动可调扇形板移动至与所述空气预热器转子间的间隙处于最小的位置，实现了回转式空气预热器密封间隙的自动控制，从而解决了目前的空气预热器的漏风率高，间隙调整不理想且锅炉效率低的问题。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的回转式空气预热器的密封间隙控制装置的结构示意图。

图中标记为：1-温度检测装置，2-电涡流传感器，3-微控制器，4-顶部可调扇形板，5-电动执行机构，6-空气预热器的转子，7-底部可调扇形板7，8-进口风仓/烟仓，9-空气预热器，10-出口风仓/烟仓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

发电厂机组配置为典型回转式空气预热器，每台锅炉配两台回转式空气预热器，每台回转式空气预热器热端有两路扇形板。在其配套的漏风控制系统中，一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，包括：温度检测装置1，用于连续实时检测空气预热器9的进口风仓/烟仓8的风温和烟温以及出口风仓/烟仓10的风温和烟温；所述的进口风仓及出口风仓均包括进口一次风仓、二次风仓以及出口一次风仓、二次风仓；所述的温度检测装置布置在所述的空气预热器的进、出口一次、二次风仓和烟仓上，连续测量流经预热器的一次风、二次风、烟气的温度数据并传输到所述的微控制器3；微控制器3，用于监测所述的温度检测装置1检测的所述风温及烟温的变化情况，当温度变化满足预设条件时，触发电涡流传感器2检测所述空气预热器转子6的变形量，所述电涡流传感器2由传感器由探头、接线盒、信号变送器以及高频屏蔽连接电缆组成，其中所述电涡流传感器2的探头安装在空气预热器转子6边缘，所述电涡流传感器2的信号变送器与电动执行机构5相连接，根据所述的预热器转子6的变形量对电动执行机构5发出行程指令；电动执行机构5用于根据所述的微控制器3发出的行程指令，驱动可调扇形上下移动，使所述可调扇形板与空气预热器转子6间的间隙最小，并将执行情况反馈到所述的微控制器3；所述电动执行机构5与可调扇形板在空气预热器9内部通过铰链连接，所述的可调扇形板包括顶部可调扇形板4，以及底部可调扇形板7，当所述可调扇形板通过移动调整处于指定位置时，所述的空气预热器达到良好的动静密封状态，实现预热器的漏风率小于8％。

所述电动执行机构5的组成:包括行程开关盒、横梁、齿轮减速机构、电机、手柄、提升机构、传动箱、机架、联接可调扇形板的拉杆、指示可调扇形板位置的标尺等部分，所述电机包括两台电机，一台工作，一台备用，应能自动切换，电机，就地操作箱控制；所述电动执行机构5通过减速器和提升机构进行升降，升降速度为5mm/min，且每个所述电动执行机构5提升机构的轴向垂直力为40-45KN；所述电动执行机构5配有上限和下限限位开关，同时配置机器过载保护；所述电动执行机构5还包括提升可调扇形板的手柄；所述传动箱两台电机通过锥齿轮和电磁离合器驱动传动轴，经一对圆柱齿轮传动齿轮减速机构的蜗杆；电磁离合器电源为直流24V；所述齿轮减速机构为蜗轮减速机构，蜗杆置于下方，另一端装有手动手轮，通过牙嵌式离合器传动蜗杆，供安装调试、检修或无电时紧急提升之用。

所述锅炉空气预热器的间隙控制装置还包括安全保护装置，还包括安全保护装置，所述安全保护装置包括:转子停转检测开关，所述转子停转检测开关转子的功能是当预热器主轴停转或转速过低时发生报警信号；转子停转检测开关采用电涡流式，它安装在预热器转子主轴旁的适当位置，与主轴上所装的金属凸块配合，将信号传送至微控制器3。此开关为无触点电子开关，它通过运动的金属片接近开关的感应面在无接触又无压力情况下自动发出检测信号，以驱动继电器或逻辑电路。具有重复定位精度高、频率响应快、抗干扰性能好、使用寿命长等优点。

所述锅炉空气预热器的间隙控制装置还包括可实现基于Browser/Server的远程监视系统以便于从历史数据库中的数据了解所述装置运行情况并为故障诊断等工作提供方便。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，包括：温度检测装置1、微控制器3、电涡流传感器2，电动执行机构5，其特征在于所述微控制器3用于监测所述的温度检测装置1检测空气预热器9风温和烟温的变化情况，当温度变化满足预设条件时，触发电涡流传感器2检测所述空气预热器转子6的变形量，所述电涡流传感器2的信号变送器与电动执行机构5相连接，根据所述的空气预热器转子6的变形量对电动执行机构5发出行程指令，实现对锅炉空气预热器9的间隙控制。

2.根据权利要求1所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，所述电动执行机构5用于根据所述的微控制器3发出的行程指令，驱动可调扇形上下移动，使所述可调扇形板与空气预热器转子6间的间隙最小，并将执行情况反馈到所述的微控制器3。

3.根据权利要求1所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，所述的温度检测装置1布置在所述的空气预热器的进、出口一次、二次风仓和烟仓上，用于连续实时检测空气预热器9的进口风仓/烟仓8的风温和烟温以及出口风仓/烟仓10的风温和烟温并传输到所述的微控制器3；所述电动执行机构5的组成:包括行程开关盒、横梁、齿轮减速机构、电机、手柄、提升机构、传动箱、机架、联接可调扇形板的拉杆、指示可调扇形板位置的标尺，所述行程开关盒根据所述可调扇形板的移动距离进行判断是否关闭电动执行机构5；所述电动执行机构5通过齿轮减速机构和提升机构进行升降，升降速度为5mm/min，且每个所述电动执行机构5提升机构的轴向垂直力为40-45KN；所述电动执行机构5配有上限和下限限位开关，同时配置机器过载保护；所述电动执行机构5还包括提升可调扇形板的手柄；所述传动箱两台电机通过锥齿轮和电磁离合器驱动传动轴，经一对圆柱齿轮传动齿轮减速机构的蜗杆；电磁离合器电源为直流24V；所述齿轮减速机构为蜗轮减速机构，蜗杆置于下方，另一端装有手动手轮，通过牙嵌式离合器传动蜗杆，供安装调试、检修或无电时紧急提升之用。

4.根据权利要求1或2所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，还包括安全保护装置，所述安全保护装置包括:转子停转检测开关，所述转子停转检测开关转子的功能是当预热器主轴停转或转速过低时发生报警信号并将信号传送至微控制器3。

5.根据权利要求1或2所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，所述的可调扇形板包括顶部可调扇形板4，以及底部可调扇形板7。

6.根据权利要求1或2所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，所述电涡流传感器2由传感器由探头、接线盒、信号变送器以及高频屏蔽连接电缆组成。

7.根据权利要求1或2所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，所述电动执行机构5与可调扇形板在空气预热器9内部通过铰链连接。

8.根据权利要求1或2所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，当所述可调扇形板通过移动调整处于指定位置时，所述的空气预热器达到良好的动静密封状态，实现预热器的漏风率小于8％。

9.根据权利要求2所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，所述电机包括两台电机，一台工作，一台备用，应能自动切换，电机就地操作箱控制。

10.根据权利要求1或2所述的一种锅炉空气预热器的间隙控制装置，所述装置还包括可实现基于Browser/Server的远程监视系统以便于从历史数据库中的数据了解所述装置运行情况并为故障诊断等工作提供方便。