论文部分内容阅读
摘 要： 进行变压器运行过程中的异常现象的检修与维护，对于变压器设备的运行安全以及电力系统的安全稳定运行有着积极的作用。主要从变压器运行过程中的异常现象、变压器运行过程中的异常现象原因分析以及对于变压器运行过程中的异常现象检修与维护策略等方面，对于变压器运行过程中异常现象的检修与维护策略进行分析论述。
关键词： 变压器；运行过程；异常现象；检修与维护
0 前言
河南南阳鸭河口电厂二期工程2X600MW燃煤发电机组采用32#，VI型回转式空气预热器，每台锅炉配置两台三分仓空预器。预热器采用反转方式受热面自上而下分为三层，热端和中间段蓄热元件由定位板和波形板交替叠加而成，并配有性能可靠的带电子式敏感元件的具有自动热补偿功能的密封间隙自动跟踪调节装置，在运行状态下热端扇形板自动跟踪转子的变形而调节间隙，以减少漏风。
间隙调整系统是减少火电厂空预器漏风率，实现机组节能降耗的关键，其控制不仅仅是简单的机构上下调节系统，而是涉及整个机组运行安全和有效减少漏风的综合优化智能控制系统。
1 空预器间隙系统控制结构
南阳鸭河口二期工程2X600MW燃煤发电机组空预器热间隙自动跟踪控制系统是西安智通公司研制的GJC-Ⅲ型，由一台程控柜、两台就地控制柜、六台专用执行器、六套间隙探头和信号放大器箱组成。在程控柜内安装有控制用PLC、上位计算机、信号隔离模块、空气开关、操作按钮等元件，就地控制柜内安装有空气开关、交流接触器、中间继电器数字式仪表、操作按钮等元件，执行器中安装有上、下行程限位接近开关等元件，信号放大器箱内安装有信号放大器板、冷却风扇等元件。而程控柜统一采集左右两台空预器的所有六个间隙检测信号，统一控制两台就地控制柜。间隙探头采集的活动式扇形密封板与转子法兰的间隙距离信号，通过信号放大器板箱处理后输出4～20mA的电流信号。自动状态时系统会根据间隙探头测量的数据，通过PLC计算处理后来判断间隙的大小，自动地提升或是下降活动式扇形密封板，保持活动式扇形密封板和转子之间的间隙距离为设定值。
1）控制柜内的PLC控制逻辑软件和DCS监控软件，可以实现对现场间隙信号的设定、显示和系统故障的显示记录等。
2）将空预器电机电流信号引入系统参与调节。引入电机电流参与密封间隙的调节过程，采用智能控制逻辑对间隙信号和电流信号进行综合判断，对扇形板位置进行控制，有效提高系统的自动投入率。
3）安装监控软件，为系统设计完善的故障诊断和报警功能。系统可以自动检测内部的多种故障并将故障分为两类，对危及系统安全运行的故障以光字报警结合屏幕文字提示的方式显示给运行人员及时处理。对于一般故障则只显示在故障报警画面中，等有条件时再处理。这样不但提高了系统的安全性还简化了设备的操作与维护。
4）安装6台西安智通新型全密封扇形板提升机构。执行机构具有正、反转（上升、下降）功能。执行机构分两杆提升（或下降）且同步，总提升（或下降）载荷2×3吨，提升及下降速度为3mm/min。执行机构上要有机械指针指示空预器的变形量。
2 空预器间隙控制系统主要功能
西安智通公司所配空预器间隙测量探头采用耐高温传感器，能够在400℃下对空预器的密封间隙进行非接触监测，由于涡流传感器测量原理的限制，其测量的最大间距为10mm。
2.1 PLC实现的功能
1）对空预器间隙信号进行实时采集、运算处理、给出间隙状态、发出机构上升、下降动作进行对空预器间隙调节。
2）对主电机电流信号进行实时采集、运算处理、给出过流信号、进行过流调节。
3）处理就地柜和程控柜按钮输入信号并给出相应动作信号、处理过载和停转输入信号并给出相应动作信号。
2.2 上位机实现的功能
1）从PLC读取动态间隙值和电流值，并在屏幕上的相应位置以条形图和数字形式显示。2）从PLC读取间隙调整、过流动作信号和程控柜按钮动作信號，并在屏幕相应位置以图片形式指示。3）实现对间隙给定值、电流给定值的设定，并下传到PLC。4）实现每天故障及故障解除记录。5）显示间隙信号历史曲线。
2.3 间隙信号检测及调节功能
系统自动对预热器转子旋转一周的各路间隙信号进行采样，并找出旋转一周（一个控制周期60s左右）的各路间隙最小值作为该回路的测量值，每找到一个测量的最小值与给定值进行比较，测量值大于给定值0.3mm输出间隙大信号，测量值小于给定值0.2mm输出间隙小信号。触发时间与测量值和给定值偏差信号成正比，偏差越大，触发时间越长，但每次触发时间上限为20s，对应调节距离1mm。测量值在在给定值下0.2mm和上0.3mm之间时输出间隙正常，扇形板不动做。为了提高间隙系统调节的稳定性，防止干扰引起的执行机构频繁动作，调节规律中增加了滞后启动功能。
2.4 转子过电流调节
在间隙自动调节过程中，如空预器出现转子过电流异常，则自动提升该侧全部扇形板，直到转子过流异常解除后，系统将依次自动下放扇形板，自动判断是哪一块扇形板引起的过流，然后自动调节到合时的间隙位置，并以次时间隙信号测量值作为间隙给定值使系统投入自动。过流调节不但可以自动确定间隙给定值还可以修正来自测量信号的漂移。这项功能结合了非接触式调节和接触式调节的优点，提高了系统的安全性，而且可最大限度的减小预热器的漏风量，使系统达到最佳的漏风控制效果。而且提高了扇形板和密封片的使用寿命，减少了机械设备的维护费用。
2.5 异常保护
1）执行机构保护：系统共设置以下保护措施：两个上限位、一个下限位、机构电机过热保护及执行机构全行程绝对位移实时检测，用于综合判断执行机构的工作状态。
2）电源监视保护：系统设置直流电源和动力电源监视电路，确保各种检测信号和控制指令的畅通。
3）转子停转判断：当预热器下轴处的接近开关35内未发脉冲信号，且主电机电流小于3A则判断为预热器停转，系统会自动提升扇形板至上限并禁止自动下放，直至转子恢复转动后恢复正常。
3 间隙探头安装时的注意事项
间隙探头的安装非常讲究，需要施工人员耐心细致，稍微有所出入或者安装时不认真处理，会直接影响间隙探测信号值，进而影响间隙系统的自动运行。因此需要在安装探头时特别注意以下内容。
1）焊接间隙探头支架时要特别注意尽量使得支架处于水平状态，同时支架的位置要保证间隙探头中的线圈处于转子法兰面的中心位置。
2）为了保证上部活动式扇形板在安装了间隙探头后能够上下活动自如，防止间隙探头支架与扇形板端面挡风板发生挂擦影响扇形板的上下运动，在间隙探头焊接以前需要将影响扇形板上下运动、有可能挂擦间隙探头支架的扇形板端面挡风板割去相应的面积。
3）在焊接间隙探头支架过程中需要保护好间隙探头用金属软管。
4）在安装间隙探头过程中还需要注意，间隙探头用金属软管与探头连接处锁紧螺母必须处于拧紧状态，如果此处锁紧螺母未拧紧，同样会使空预器仓体内的高温热风会顺着这根管子内部向间隙放大器板箱泄漏，严重时会烤坏间隙放大器板。
5）间隙探头用金属软管在穿出锅炉预埋管后，要使用耐高温可塑料或者耐高温浇筑料，对锅炉预埋管仓体内缝隙和仓体外哈弗法兰处密封组件进行加强封堵处理。
6）需要特别注意的是，安装时要确保从锅炉预埋管法兰密封组件处至间隙探头处的金属软管总长，严格在1500±100mm长度范围以内。
7）间隙探头支架在上部活动式扇形板上焊接后，间隙探头在支架上安装安装后需要进行调平处理，其方法为在间隙支架上互为120度的三个螺杆上，分别垫不同数量的垫圈的方式来调平间隙探头。
8）采用双螺母拧紧的方式来处理间隙探头防松问题。
4 结论
实践结果表明，该装置投入使用后该系统可靠、智能化水平高、有效降低了空预器的漏风率，多数运行良好的系统漏风率一般在5～8%；系统设计了全面的保护措施，机组运行稳定，提高了锅炉的效率，降低了能耗，减少了运行成本是一项很可观的节能控制系统。
参考文献：
[1]东方锅炉（股份）有限公司，《空预器说明书》.
[2]西安理工大学信息与控制工程研究中心，《火电厂锅炉空气预热器间隙控制系统》.
关键词： 变压器；运行过程；异常现象；检修与维护
0 前言
河南南阳鸭河口电厂二期工程2X600MW燃煤发电机组采用32#，VI型回转式空气预热器，每台锅炉配置两台三分仓空预器。预热器采用反转方式受热面自上而下分为三层，热端和中间段蓄热元件由定位板和波形板交替叠加而成，并配有性能可靠的带电子式敏感元件的具有自动热补偿功能的密封间隙自动跟踪调节装置，在运行状态下热端扇形板自动跟踪转子的变形而调节间隙，以减少漏风。
间隙调整系统是减少火电厂空预器漏风率，实现机组节能降耗的关键，其控制不仅仅是简单的机构上下调节系统，而是涉及整个机组运行安全和有效减少漏风的综合优化智能控制系统。
1 空预器间隙系统控制结构
南阳鸭河口二期工程2X600MW燃煤发电机组空预器热间隙自动跟踪控制系统是西安智通公司研制的GJC-Ⅲ型，由一台程控柜、两台就地控制柜、六台专用执行器、六套间隙探头和信号放大器箱组成。在程控柜内安装有控制用PLC、上位计算机、信号隔离模块、空气开关、操作按钮等元件，就地控制柜内安装有空气开关、交流接触器、中间继电器数字式仪表、操作按钮等元件，执行器中安装有上、下行程限位接近开关等元件，信号放大器箱内安装有信号放大器板、冷却风扇等元件。而程控柜统一采集左右两台空预器的所有六个间隙检测信号，统一控制两台就地控制柜。间隙探头采集的活动式扇形密封板与转子法兰的间隙距离信号，通过信号放大器板箱处理后输出4～20mA的电流信号。自动状态时系统会根据间隙探头测量的数据，通过PLC计算处理后来判断间隙的大小，自动地提升或是下降活动式扇形密封板，保持活动式扇形密封板和转子之间的间隙距离为设定值。
1）控制柜内的PLC控制逻辑软件和DCS监控软件，可以实现对现场间隙信号的设定、显示和系统故障的显示记录等。
2）将空预器电机电流信号引入系统参与调节。引入电机电流参与密封间隙的调节过程，采用智能控制逻辑对间隙信号和电流信号进行综合判断，对扇形板位置进行控制，有效提高系统的自动投入率。
3）安装监控软件，为系统设计完善的故障诊断和报警功能。系统可以自动检测内部的多种故障并将故障分为两类，对危及系统安全运行的故障以光字报警结合屏幕文字提示的方式显示给运行人员及时处理。对于一般故障则只显示在故障报警画面中，等有条件时再处理。这样不但提高了系统的安全性还简化了设备的操作与维护。
4）安装6台西安智通新型全密封扇形板提升机构。执行机构具有正、反转（上升、下降）功能。执行机构分两杆提升（或下降）且同步，总提升（或下降）载荷2×3吨，提升及下降速度为3mm/min。执行机构上要有机械指针指示空预器的变形量。
2 空预器间隙控制系统主要功能
西安智通公司所配空预器间隙测量探头采用耐高温传感器，能够在400℃下对空预器的密封间隙进行非接触监测，由于涡流传感器测量原理的限制，其测量的最大间距为10mm。
2.1 PLC实现的功能
1）对空预器间隙信号进行实时采集、运算处理、给出间隙状态、发出机构上升、下降动作进行对空预器间隙调节。
2）对主电机电流信号进行实时采集、运算处理、给出过流信号、进行过流调节。
3）处理就地柜和程控柜按钮输入信号并给出相应动作信号、处理过载和停转输入信号并给出相应动作信号。
2.2 上位机实现的功能
1）从PLC读取动态间隙值和电流值，并在屏幕上的相应位置以条形图和数字形式显示。2）从PLC读取间隙调整、过流动作信号和程控柜按钮动作信號，并在屏幕相应位置以图片形式指示。3）实现对间隙给定值、电流给定值的设定，并下传到PLC。4）实现每天故障及故障解除记录。5）显示间隙信号历史曲线。
2.3 间隙信号检测及调节功能
系统自动对预热器转子旋转一周的各路间隙信号进行采样，并找出旋转一周（一个控制周期60s左右）的各路间隙最小值作为该回路的测量值，每找到一个测量的最小值与给定值进行比较，测量值大于给定值0.3mm输出间隙大信号，测量值小于给定值0.2mm输出间隙小信号。触发时间与测量值和给定值偏差信号成正比，偏差越大，触发时间越长，但每次触发时间上限为20s，对应调节距离1mm。测量值在在给定值下0.2mm和上0.3mm之间时输出间隙正常，扇形板不动做。为了提高间隙系统调节的稳定性，防止干扰引起的执行机构频繁动作，调节规律中增加了滞后启动功能。
2.4 转子过电流调节
在间隙自动调节过程中，如空预器出现转子过电流异常，则自动提升该侧全部扇形板，直到转子过流异常解除后，系统将依次自动下放扇形板，自动判断是哪一块扇形板引起的过流，然后自动调节到合时的间隙位置，并以次时间隙信号测量值作为间隙给定值使系统投入自动。过流调节不但可以自动确定间隙给定值还可以修正来自测量信号的漂移。这项功能结合了非接触式调节和接触式调节的优点，提高了系统的安全性，而且可最大限度的减小预热器的漏风量，使系统达到最佳的漏风控制效果。而且提高了扇形板和密封片的使用寿命，减少了机械设备的维护费用。
2.5 异常保护
1）执行机构保护：系统共设置以下保护措施：两个上限位、一个下限位、机构电机过热保护及执行机构全行程绝对位移实时检测，用于综合判断执行机构的工作状态。
2）电源监视保护：系统设置直流电源和动力电源监视电路，确保各种检测信号和控制指令的畅通。
3）转子停转判断：当预热器下轴处的接近开关35内未发脉冲信号，且主电机电流小于3A则判断为预热器停转，系统会自动提升扇形板至上限并禁止自动下放，直至转子恢复转动后恢复正常。
3 间隙探头安装时的注意事项
间隙探头的安装非常讲究，需要施工人员耐心细致，稍微有所出入或者安装时不认真处理，会直接影响间隙探测信号值，进而影响间隙系统的自动运行。因此需要在安装探头时特别注意以下内容。
1）焊接间隙探头支架时要特别注意尽量使得支架处于水平状态，同时支架的位置要保证间隙探头中的线圈处于转子法兰面的中心位置。
2）为了保证上部活动式扇形板在安装了间隙探头后能够上下活动自如，防止间隙探头支架与扇形板端面挡风板发生挂擦影响扇形板的上下运动，在间隙探头焊接以前需要将影响扇形板上下运动、有可能挂擦间隙探头支架的扇形板端面挡风板割去相应的面积。
3）在焊接间隙探头支架过程中需要保护好间隙探头用金属软管。
4）在安装间隙探头过程中还需要注意，间隙探头用金属软管与探头连接处锁紧螺母必须处于拧紧状态，如果此处锁紧螺母未拧紧，同样会使空预器仓体内的高温热风会顺着这根管子内部向间隙放大器板箱泄漏，严重时会烤坏间隙放大器板。
5）间隙探头用金属软管在穿出锅炉预埋管后，要使用耐高温可塑料或者耐高温浇筑料，对锅炉预埋管仓体内缝隙和仓体外哈弗法兰处密封组件进行加强封堵处理。
6）需要特别注意的是，安装时要确保从锅炉预埋管法兰密封组件处至间隙探头处的金属软管总长，严格在1500±100mm长度范围以内。
7）间隙探头支架在上部活动式扇形板上焊接后，间隙探头在支架上安装安装后需要进行调平处理，其方法为在间隙支架上互为120度的三个螺杆上，分别垫不同数量的垫圈的方式来调平间隙探头。
8）采用双螺母拧紧的方式来处理间隙探头防松问题。
4 结论
实践结果表明，该装置投入使用后该系统可靠、智能化水平高、有效降低了空预器的漏风率，多数运行良好的系统漏风率一般在5～8%；系统设计了全面的保护措施，机组运行稳定，提高了锅炉的效率，降低了能耗，减少了运行成本是一项很可观的节能控制系统。
参考文献：
[1]东方锅炉（股份）有限公司，《空预器说明书》.
[2]西安理工大学信息与控制工程研究中心，《火电厂锅炉空气预热器间隙控制系统》.