［摘要］：論述330MW機組鍋爐二次風控制系統的構成原理，二次風包括輔助風、燃料風和過燃風，針對運行過程中出現的問題，進行系統改造，包括執行機構機械式定位器改智能型，相應氣控柜及其系統改進。
概述
二次風提供煤粉及燃油所需的助燃空氣，優化燃燒室內熱力場的風粉配比，提高鍋爐穩定燃燒能力和入爐燃料的燃盡程度，減少物理和化學熱損失，如圖1所示，根據鍋爐負荷情況，對二次風擋板進行控制，改善鍋爐燃燒特性，適應負荷的變化，避免鍋爐滅火現象的發生。
圖1 二次風檢測畫面
根據各部分風所起的作用不同，二次風又分為輔助風、燃料風和過燃風，分別采用不同的方式進行控制，如表1，AA、BB1、BB2、CC為4層輔助風，A1、A2、B1、B2、C1、C2為6層燃料風，A、AB、BC為3層油輔助風，OFA1、OFA2為2層過燃風。
1 控制原理
二次風從送風機出口進入空預器加熱，然后通過風箱控制擋板，從二次風箱進入爐膛，各層風室均設有控制擋板，每個風室擋板配有一個氣動執行機構，用以控制擋板開度，風室擋板開度采用層控制，即在同一標高上的執行機構同步動作，風室擋板的作用是合理地分配燃燒器各層噴口之間的配風，維持穩定經濟燃燒。
由圖1和表1可知，燃料風與輔助風口相間布置，間隔排列，在每個一次風粉氣流口上設有燃料風，有利于一次風煤粉氣流與燃料風的較早混合，使煤粉氣流著火后有足夠的空氣；高層的輔助風BB1、CC供應上層煤粉燃燒所需空氣，補充爐膛內未燃盡的煤粉繼續燃燒所需空氣，底層的輔助風AA、BB2托起分離出來的煤粉繼續燃燒，減少未完全燃燒熱損失。
油輔助風在油槍出口以后很快與油霧混合，強化整個燃燒過程；最上層布置有2層過燃風噴口，以實現分級燃燒，過燃風噴口與最上部燃燒器配合，對降低NOX效果非常明顯。
2 輔助風控制
輔助風是二次風的主體部分，其作用是維持爐膛壓力和二次風風箱壓力之間的差壓在設定值上，風箱/爐膛之間的壓差設定值是鍋爐負荷的函數，用反映負荷大小和變化趨勢的一級壓力來表示，鍋爐輔助風控制系統如圖2所示。
輔助風控制系統為一單沖量多輸出控制系統，如圖2所示，風箱與爐膛之間的差壓信號有2個，包括PT1503A和PT1503B，通過SIGSEL選擇塊，取其平均值至AUX_PID控制器，當輔助風擋板主控操作站AUX_AOUT在自動方式時，控制系統根據風箱/爐膛壓差設定值和風箱/爐膛壓差實際測量值的偏差進行比例積分控制，輸出控制指令，并行控制前后墻煤粉燃燒器的多層輔助風擋板和油燃燒器的多層輔助風擋板，以維持爐膛和二次風風箱之間的差壓在設定值上。
根據運行時，各磨煤機所帶的負荷可能不同，而需要不同的配風，因此，每層輔助風擋板都設有操作員站，運行人員可以在站上手動改變偏置的大小。
輔助風控制邏輯如圖3所示，當出現下列情況之一時，輔助風擋板主控操作站強制切到手動方式：
（1）控制偏差大；
（2）風箱與爐膛差壓信號壞；
（3）一級壓力信號壞；
（4）爐膛吹掃；
（5）所有輔助風檔板均為手動狀態；
（6）FSSS來超弛全開輔助風擋板信號。
圖2輔助風擋板控制
當出現下列情況之一時，輔助風擋板全開：
（1）風箱與爐膛差壓高；
（2）FSSS來超弛全開輔助風擋板信號
當FSSS來AA、BB1、BB2、CC層全關輔助風擋板信號，相應層輔助風擋板全關；當FSSS來爐膛吹掃信號時，相應層輔助風擋板保持40%開度。
燃油輔助風擋板控制系統如圖4所示，由函數f(x)給出燃油壓力與燃油風擋板開度對應關系，如果A層油槍投用，函數發生器給出的燃油輔助風擋板開度控制指令通過切換器SWCH_A，軟手操控制器等，作用于A層4角的執行機構，控制燃油輔助風擋板開度；如果A層油槍未投用，通過切換器SWCH_A，選擇風箱差壓控制指令，作用于A層4角的執行機構，控制燃油輔助風擋板開度，即當油槍處于程控點火位置時，對應的輔助風擋板應處于“油槍點火”位置，并對油槍投運的臺數進行修正。
油輔助風控制邏輯如圖5所示，如果燃油壓力信號壞，FSSS投運的油槍相應油輔助風擋板操作站強制切到手動方式，
當FSSS來某層點火指令時，通過切換指令BI08、BI09、BI10和M03給定器，將對應油層輔助風擋板強制在點火位，開度35%；當FSSS來關某層燃油輔助風擋板時，通過切換指令BI05、BI06、BI07和M04給定器，將對應油層輔助風擋板強制關閉；當FSSS來爐膛吹掃信號時，通過切換指令BI11和M02給定器，相應層燃油輔助風擋板保持40%開度；當FSSS來超弛全開輔助風擋板信號或者風箱與爐膛差壓高時，通過切換指令BI12和M01給定器，超弛全開輔助風擋板。
3 燃料風控制
圖6 燃料風擋板控制
在一次風噴口的四周布置有燃料風噴口，該風又稱周界風，燃料風比輔助風能更早地參與鍋爐燃料燃燒，其作用是供給一次風粉氣流以適當的空氣，補充由于煤粉高度集中在燃燒初期可能出現的氧量不足，以利于煤粉氣流著火和燃燒的擴展，防止一次風偏斜和煤粉離析，避免氣流沖刷爐墻形成大量還原性氣體而結焦，高速的周界風還可以增強卷吸高溫煙氣的能力，有利于煤粉氣流著火，對一次風噴口還起到冷卻和保護作用。
燃料風使用不當，如風速太低或風量太大，將使一次風射流和高溫煙氣隔絕，對爐內燃燒不利，燃料風通常應該與給煤機轉速（代表給粉量大�。┏烧�。
燃料風擋板控制系統如圖6所示，在自動方式時，每層燃料風擋板開度是相應層給煤機轉速的函數，該函數f(x)的輸出至軟手操站M/A，在自動方式時，運行人員通過M/A站適當調整本層控制指令偏置，在手動方式時，直接控制本層4角燃料風擋板開度。
燃料風控制邏輯如圖7所示，當FSSS發來“關閉燃料風擋板”信號時，通過切換指令BI01、BI02、BI03、BI04、BI05、BI06和M02給定器，燃料風擋板全關。
4 過燃風控制
過燃風從燃燒器的最上2層的二次風噴口引入爐膛，其作用是降低爐膛火焰中心的溫度，減少煙氣中
NOx生成量，為煤粉顆粒的后期燃燒提供適量的空氣，過燃風風量隨總風量變化而變化，過燃風擋板開度為鍋爐總風量的函數。
過燃風擋板控制系統如圖8所示，代表鍋爐負荷的總風量通過函數FOXTOP，其輸出至M/A手操站，在M/A手操站，運行人員可以調整偏置，然后作用于相應執行機構，實現對OFA1和OFA2層過燃風擋板開度控制，函數FOXTOP實現OFA1和OFA2層過燃風擋板開度與鍋爐總風量之間的對應關系。
5 存在問題
由于采用機械式定位器，大部分二次風門關不嚴，還有部分氣動執行機構關不到位，運行中向爐膛內漏風，影響爐內空氣動力場。
二次風門氣動執行機構控制方式不合理，使用一個電氣轉換器同時控制一層四個二次風門，不能滿足安全生產的需要，并帶來較大安全隱患，一旦其中一個二次風門故障，導致同一層的三個二次風門失控；而且機械式定位器本身質量不可靠，經常出現執行機構開關不靈活、開關線性度不好、定位器卡澀、響應時間不等、反饋信號漂移等問題，嚴重影響運行人員對二次風配風的控制，給鍋爐穩定燃燒帶來安全隱患。
原設計執行機構
5.1系統改進
根據機組運行實際情況，二次風控制系統改為遠方操作方式，取消輔助風擋板主控操作站，以AA層輔助風擋板控制為例，二次風控制系統如圖9所示。
5.2 氣控柜改進
5.2.1原設計氣控柜布置原理
電磁閥接收一個開關量信號，即電子開關將4～20mA DC內的信號轉換為一個開關量信號，進入電磁閥，選擇其左右一路，即有電信號，工作氣源導通，否則，氣源卸掉，小風門全關，二次風氣動執行機構系統原理及接線如圖10所示。
原設計氣控柜內部布置
（1）電/氣轉換器；（2）空氣斷路器；（3）電磁閥；（4）增速繼動放大器；（5）手動截止閥；（6）過濾減壓閥；（7）控制氣接頭；（8）氣鎖氣接頭；（9）總氣源接頭；（10）電子開關
5.2.2改進氣控柜
5.3 執行機構改進
將二次風門氣動執行機構改造成采用ABB智能定位器控制，提高系統控制效果，方便運行人員的燃燒調整，保證鍋爐安全經濟運行，同時減少備品備件購買費用和維護量，將機械式定位器拆除，更換為ABB智能定位器，管路氣控部件連接，安裝牢固不泄漏，靜態調試，系統聯調合格后即可投入運行。
5.3.1需要主要設備、材料及預計造價
ABB TZID-C1010521001智能定位器（帶壓力模塊表頭、氣源接頭7個/套、連接件）5臺，按0.9萬元/臺計算，預計造價4.5萬元。
φ6mm銅管纜長度50m，按0.005萬元/m計算，預計造價0.25萬元；進口減壓閥帶表頭5個，壓力范圍0～1.0MPa，按0.05萬元/個計算，預計造價0.25萬元。
需要主要設備、材料合計：4.5萬元＋0.25萬元＋0.25萬元＝5.0萬元.
5.3.2項目實施前的準備工作：
（1）設備到貨后驗收，TZID-C1010521001智能定位器（帶壓力模塊表頭和連接件）數量5臺，進口減壓閥帶表頭5個，管路50m，接頭齊全，外觀檢查合格，無破損。
（2）檢修工作開始前，明確定位器安裝位置、接線、結構、安裝尺寸等技術要求，根據工作步驟，做好工器具的檢查，并確保合格好用。
5.3.3實施步驟及技術措施
切斷二次風氣動執行機構工作氣源，拆除原配套的機械定位器和位置發送器，并擺放到指定地點，在原位置發送器安裝支架上安裝智能定位器和減壓閥，定位器四個底腳螺絲固定良好，定位器輸出轉軸與反饋連桿安裝牢固，不松脫，并確保執行機構行程在50%位置，定位器轉軸角度在50%位置，用φ6mm銅管纜連接氣路，確保密封嚴密，不泄漏。
在DCS I/O柜內安裝FBM204型卡件，將原開度反饋信號電纜接卡件的模擬量AO輸出通道，作為氣動
執行機構定位器的指令信號，如表2。
注：表2中包括上層擺動噴火嘴CV1510和下層擺動噴火嘴CV1509，共8臺執行機構，其改造過程將在再熱汽溫控制系統改造課題中進行討論，不包括在本文論述范圍內，只作為改造項目計劃一并列出。
就地氣動執行機構定位器接入AO卡件輸出的指令信號，打開氣動執行機構氣源門，調整減壓閥壓力至200kPa，進行定位器智能整定步驟，自動調整氣動執行機構全開全關行程。
5.3.4實施過程
5.3.4.1 #1角OFA2層執行機構
拆卸，保留保位閥、反饋連桿，更換定位器及反饋彈簧裝置。
拆卸安裝接線部分的四腳螺絲，脫開反饋連桿，將氣源（工作氣源和操作氣源）解除，反饋接線部分保留至更換后的ABB定位器上，調整旋轉角度，使反饋連桿處于中間部分。
將保位閥上的接頭更換為2個φ8-φ6mm（開/關）、1個φ6-φ6mm（進氣孔），利用φ6mm的銅管分別接定位器的OUT1、OUT2。
安裝減壓閥，工作氣源先進入三通，三通分別接向保位閥和定位器。
#2角保位閥安裝位置不利于檢修，拆卸定位器時，將保位閥轉向，將其安裝在定位器的下方，接口不合適，利用管纜改裝。
5.3.4.2 OFA1層二次風門
在拆卸過程中，發現反饋連桿固定螺絲安裝位置錯誤，有可能造成重新安裝后，反饋整定過程中不穩定，用擋圈鉗將風門銷子拆下，將門整體脫開，用固定螺絲安裝到位。
復裝后，安裝ABB定位器，將反饋連桿安裝至定位器工作有效范圍內的中心。
連接雙輸出定位器，安裝表頭，in→連工作氣源，out1→關，out2→開，用φ6mm管連接，in前安裝三通，1路送保位閥，另1路去減壓閥。
改進后執行機構
5.3.4.3 系統調試
在集控室操作氣動執行機構4～20mA DC輸出指令，在就地觀察執行機構動作情況，定位器輸出穩定，不漏氣，死區合適，氣動執行機構開關方向正確，動作靈活，不卡澀，聯系機務人員和運行人員，核驗擋板實際開度是否與DCS輸出指令一致，合格后，熱工、機務、運行三方簽字，投入運行狀態。
如果開度與DCS輸出指令不一致，脫開銷子，將一端卡子拿下，抽出橫桿，將小風門機械部分與機務擋板脫開，看小風門是否立刻至集控室指示部位。
先將工作氣源（與氣缸相連，底部有中轉那根）斷開，若�？刂茪庠�，會造成一層小風門全關，如果工作氣源不動，再斷開氣缸的開或關端，使得閥桿可伸縮。
復裝時，先裝上工作氣源，再打開開/關端，使閥桿可伸縮，便于安裝。
#5爐4個氣控柜由南→北，對應60臺風門由上→下；#6爐4個氣控柜由北→南，對應60臺風門由上→下，如下列圖片所示。
6.應用情況
二次風門所用的閥門定位器采用機械式定位器，控制精度低，容易卡澀，利用停爐機會逐層改造，采用ABB智能定位器，二次風擋板動作靈活，控制精度高，實際位置與DCS開度顯示偏差小，有效防止鍋爐爐膛結渣、煙氣偏斜、受熱面超溫、腐蝕、爆管等問題發生。
#5爐氣控柜
#5爐氣控柜底部配管
#6爐氣控柜
#6爐氣控柜底部配管
Abstract: : This paper introduces 330MW unit boiler second air control system’s structure and principle, second air including auxiliary air, fuel air and over fire air, which has the problem for its application process, the system has been rebuild, which including actuator mechanical type positioner repair by intelligent positioner, the corresponding air controls cabinet has been improve.
Key words: second air, control, positioner, improve
