TRT发电机组伺服作动器的改造

吕强

一、概述

TRT是利用高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，使透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保设施。随着莱钢TRT发电设备的逐步推广，TRT发电因其成本低、无污染、绿色环保的性能，已成为莱钢循环经济的亮点，为莱钢提供源源不断的电力供应。热电厂老区从2005年投产第一台TRT机组以来，为莱钢的节能工作和发电量的增加做出了巨大贡献。但是就目前TRT运行状况来看，其伺服作动器传感器故障率高是制约莱钢发电量提升的一个关键因素。

二、工作原理

在TRT系统中，伺服作动器是调控高炉顶压的执行机构，由活塞杆、油缸和位置位置传感器等组成。伺服作动器分上、下两个作动器，机组在运行过程中此两个伺服作动器根据自控系统发出的指令信号围绕导向圈在两条平行线上同步、反方向的做往复的直线运动，实现圆周内TRT静叶开度的一致。同时，伺服作动器发出的信号与上作动器的位置传感器发出的实际位置信号相比较，误差信号被放大后，送入电液伺服阀，伺服阀按一定的比例将电信号转变成液压油流量推动上、下伺服作动器动作，位置传感器发出的反馈信号不断改变，直至与指令信号相等时，伺服作动器停止动作，即停在指令位置上，使透平静叶稳定在此开度上。伺服作动器的直线运动通过曲柄机构带动静叶承缸滑动来改变静叶的角度。在TRT运行中，系统的指令信号不断变化，透平机静叶的角度也随之变化，达到控制煤气流量，稳定高炉顶压的目的。其系统原理图如图1。

图1 电液伺服控制系统原理图

三、问题分析

在机组运行过程中主要有以下故障：

1、通常TRT入口高炉煤气温度为160度左右，作动器于透平机直接相连具有良好的热传递效果，而传感器正常工作温度范围为-10℃到70℃。不正常工况下运行，导致传感器零点漂移及反馈信号不准确。

2、作動器为满足调控高炉顶压要求，长期作往复运动，油缸密封部位在长期高温、摩擦作用下极易出现老化现象，导致动力油渗入传感器工作区，造成积灰和腐蚀。

3、传感器安装于作动器内部，可调试性能差。针对作动器活塞位置，传感器将活塞的位移转换为4-20mA信号反馈给伺服控制器，如出现过载或位置偏差，将导致转换元件内部线圈烧毁。

4、传感器安装于作动器内部，更换困难。目前要更换传感器，必须在机组停机状况下进行，同时需要进行大型阀门的操作及氮气吹扫等一系列长时间和高工作强度的工作，对生产造成重大影响。

四、实施过程

通对原有的伺服作动器结构进行分析（如图2），伺服作动器由壳体1、油口2、密封3、活塞杆5和位置传感器组成，所述位置传感器由敏感元件4、转换元件6组成。转换元件6将敏感元件4的位置变化转换为4-20mA电流信号输送给伺服控制器，与指令信号进行比较，误差信号被放大后，送入电液伺服阀，伺服阀按一定的比例将电信号转变成液压油流量推动伺服作动器活塞动作，进行下一次调节。

为解决出现问题且尽可能的优化改造步骤，经过多次研究、实验，最终决定将位置传感器外置（如图3）。此次改造是将原有的位置传感器从筒体中抽出，利用支架9固定于伺服作动器壳体1上方，调节螺栓8可根据现场实际位置进行自由调节。敏感元件4通过连接装置7与伺服作动器活塞5相连，活塞5与敏感元件4同步动作，工作原理不变。

与原有的传感器相比，其安装于筒体外部，可方便调节传感器位置，直观观察敏感元件位置变化，且处于大气环境便于散热。

图2  原有伺服作动器结构图

图3 改造后伺服作动器结构图

五、实施效果

通过改造，解决了因工作环境不符导致的零点漂移和反馈信号误差现象;将位置传感器置于筒体外，消除了因传感器行程及位置不当引起的过载和线圈烧毁现象，同时使位置传感器的工作状态更为直观，便于更换与调试，大大节省了检修时间和强度;置于大气中使散热效果更良好;与油缸隔离可以避免漏油现象对传感器造成的腐蚀。实施后，位置传感器故障率大大降低，安全性得到了提高，设备运行更加稳定，经济效果非常显著，达到了预期效果。

（作者单位：莱芜钢铁集团有限公司）