开工锅炉燃烧器风门定位器故障原因及处理措施

安重庆

【摘  要】結合生产实际，对三化肥开工锅炉燃烧器风门Fisher DVC 6200定位器故障原因进行了分析， 并对这些问题提出了处理措施，通过对定位器的改造，解决了燃烧器风门定位器因环境温度高故障问题， 保证锅炉安全稳定运行。

【关键词】开工锅炉;燃烧器风门定位器;故障原因;处理措施

引言

45/80国产化大化肥项目是宁夏石化公司重点承担的中国石油大化肥自主化工业装置项目。每年可生产合成氨45万吨、尿素80万吨。三化肥开工锅炉是由上海锅炉厂生产安装，锅炉为超高压自然循环锅炉， 燃烧器前墙布置，平稳通风，采用管式过热器，自然循环燃气锅炉。本锅炉采用四台混合天然气燃烧器，空气系统由离心式鼓风机送风，采用单进单出形式。冷风来自大气，经过滤器过滤进入鼓风机后进入暖风机，再经冷风道进入三级管式空气预热器，加热后的空气经过热风道进入炉前燃烧器。混合燃气管道在界区内采用母管制布置于炉前，分四根支管分别进入4个燃烧器，每个燃烧器调节范围为自身容量的40%-110%，锅炉调节范围为额定负荷的30%-110%。

宁夏石化45/80大化肥开工锅炉的稳定运行，是整个装置能否长周期稳定运行的先决条件，所有的蒸汽都是要通过锅炉来供应，燃烧器风门为开工锅炉最关键的设备，如果燃烧器风门定位器有任何故障都会引起燃烧器烧嘴熄火，导致开工锅炉出现波动或者跳车，造成整套装置因为缺少蒸汽而全系统停车。燃烧器风门通过挡板的旋转控制开度来调节进风量，执行器是用来带动连杆使风门开闭的，执行器的转动扭矩大小是由定位器控制的。

1.结构和工作原理

Fisher DVC6200控制器的结构组件有：气动放大器、I/P转换器、印刷电源板组件、行程传感器、接线盒等部件组成。如图下图所示。其中I/P转换器、印刷电路板组件和气动放大器组成了一个独立的主模块。与阀杆连接的阀位反馈磁条组件， 在测量槽内滑动，非接触式测量，最大直行程可达606mm，角行程执行器，最大范围0-90度。

定位器的工作原理 ：

Fisher DVC6200阀门定位器的结构原理如下图所示

从控制器或控制系统来的输入控制信号（4-20mA）经过传输信号电缆进到接线盒， 然后进到印刷电路板模块， 在那里被微处理器读取， 经数字算法处理并转换成模拟量的I/P驱动信号送到I/P转换器。当输入信号增大时，去I/P转换器的驱动信号增大，I/P的输出气压增大。I/P的输出气压被送到气动放大器子模块，该放大器也与输入气源相连接，把从I/P来的气信号放大。气动放大器接收放大的气动信号，并提供两路气压输出。随着信号增加（4-20mA），输出A的气压会增加而B的气压会减小。输出A的气压的增加会驱动执行机构阀杆向下运动。阀门行程传感器通过反馈连杆检测阀杆的位置变化，阀门行程传感与印刷电路板组件子模块经电信号相连。阀杆继续向下移动直至达到正确的阀杆位置。在这一点位置上， 印刷电路板组件使I/P驱动信号稳定下来。当输入信号减小时，去I/P转换器子模块的驱动信号减小， 气动放大器会减小输出A的气压而增大输出B的气压。阀杆向上移动直至达到正确的阀杆位置。在这一点位置上， 印刷电路板组件使I/P驱动信号稳定下来。

2.故障现象

2018年3月，锅炉点火试车，产蒸汽，在运行过程中多次出现燃烧器风门卡涩，影响锅炉加减负荷，在锅炉90%负荷运行时，燃烧器风门定位器出现莫名其妙的关闭，燃烧器熄火，锅炉跳车。开工锅炉热空气由鼓风机送入，经暖风机后经过冷风道进入管式预热器，在锅炉对流段与锅炉烟气换热，预热至280℃后经过热风道进入炉前与天然气混和后入燃烧器燃烧。热风经过热风道进入炉前燃烧器烧嘴处，由燃烧器风门开度控制进气量进而控制烧嘴燃烧量，来控制锅炉负荷。

3.原因分析及处理

（1）锅炉四台燃烧器风门现场使用的为常规一体式Fisher DVC6200定位器， 安装在阀体上， 由于空间狭小不便于仪表人员维护操作。在三化肥投料试车阶段，燃烧器风门经常出现卡涩现象 ，影响工艺加减负荷。

（2）开工锅炉90%负荷运行过程中，由于炉壁温度过高，造成燃烧器风门定位器突然失控，风量无法调节，致使风门挡板突然关闭。导致锅炉内无空气流通，造成燃烧器烧嘴熄火，锅炉熄火跳车。严重影响开工锅炉以及全厂装置的长期稳定运行。

（3）通过查找资料和现场实际检查测量，气缸温度定位器表面温度超过 85℃ （气 缸 工 作 温 度-40～80℃，定位器-29～71℃）， 由于仪表设备靠近炉壁，环境温度高达96.2℃，定位器里面的电子元件无法正常工作。同时检查阀位与中控仪表输出信号不符。对定位器位置反馈元件检查，发现转动部件有迟滞现象，断定定位器故障造成了风门的失控。

处理方法：

（1）为了消除和降低高温对定位器带来的影响，我们对其配了仪表冷却风，来降低锅炉本体带来的高温， 效果均不明显，燃烧器故障现象依然发生。试图改变气缸和定位器安装位置，远离炉膛高温区，限于现场条件，一直无法实施。通过查找资料，找到了适用于目前环境的Fisher DVC6205远程安装数字阀门控制器。通过对定位器进行改造移位，改为分离式定位器Fisher DVC6205 来实现控制。分离式定位器采用4-20mA输入信号电流，反馈给DCS系统。

（2）选用 Fisher DVC6205 分离式行程传感器和控制元件，风门定位器的行程检测模块和控制器分离安装，控制器通过 1 根电缆与行程检测模块连接，用 2根气信号管与执行机构连接，用行程位置检测装置外置的方法，将阀位反馈组件与定位器本身分离安装，将行程位置检测装置安装在执行机构上，定位器安装在离执行器一定距离的安装柱子上。

（3）安装在阀门上的反馈装置耐高温125℃，反馈部分和控制器通过1 根电缆五芯线连接，距离最大可达91米，非接触式技术，即保证四台风门定位器在高温环境下安全稳定工作。又确保现场仪表人员维护安全可靠。为三化肥开工锅炉安全平稳运行提供了保障。

4.总结

通过对锅炉四台风门故障的改造处理方法，我们将合成同问题的调节阀HV-1433定位器同样进行了分离式移位改造， 无连接机构，非接触式反馈技术没有可磨损的滑动部件，保证了高温环境下定位器安全稳定可靠运行，同时在选择定位器时不能只考虑定位器的精度，还要根据现场的实际情况及安装方式来优化运行，确保每一台定位器可以更加安全稳定可靠的运行。

参考文献

[1]乐嘉谦主编，《化工仪表维修工》，化学工业出版社

[2]吴国熙编著，《调节阀使用与维修》，化学工业出版社