FISHER气动防喘振阀及其应用

2013-11-03 华优基萍乡钢铁公司

　　从风机防喘振对防喘振阀的要求入手，介绍了FISHER防喘振阀的结构原理，阐明了防喘振阀使用中的调试方法，例举防喘振阀在离心风机防喘振控制中的具体应用。

一、前言

　　离心风机在一定转速下运行到某负荷导致进气流量不足时，风机工作出现不稳定，这一故障点称为风机的喘振点。超过该点后的不稳定脉动工况称为风机的喘振。喘振的危害性极大，运行中必须避免其发生。

　　在一定的排气压力下，只要防止风机流量过小，就能避免喘振。通常工艺管网的阻力线是一定的，所以在工厂实际应用中经常采用风机后装设防喘振阀放空的办法来增大风机流量，使风机的工况点离开喘振区实现防喘振。

二、鼓风机防喘振控制对防喘振阀的要求

　　对于防喘振阀的功能，要求在正常情况下实现精确的阀位控制，快开慢关；在紧急情况(如风机喘振、失气和失电情况)下快速打开阀门以保护风机。具体要求分述如下。

　　1)防喘振阀具有可靠的快开性能，一旦压力过高，可释放由于喘振引起的压力波动。

　　2)阀门具有良好的调节性能，当运行点接近防喘振线时，能充分调节流量以防止喘振点。

　　3)防喘振阀应具备灵敏的阶跃响应，超调应限制在最小，可满足风机起动和停车时的压力、流量变化。

　　4)防喘振阀控制系统有位置反馈信号，可监控阀门开度。

三、FISHER气动防喘振阀的基本结构

　　防喘振阀主要由阀门、执行机构和控制系统三部分构成。其结构特征主要体现在气路上，如图1所示。

　　对于通径不大于14in(1in=0.0254m)的防喘振阀，通常配用FISHER1061双作用气缸式执行机构。整个气路的功能在正常情况下实现精确的阀位控制，快开慢关；在紧急情况下(失气、失电)下快速打开阀门以保护风机。

　　在正常调节状态下，电磁阀带电。对于双作用控制系统阀门正常控制时，当输入的4～20mA控制信号增大，数字式定位器DVC6020的A输出口(与多路转换器377的A口相连)输出压力增大，经过转换器377的B口，快排阀进入执行机构气缸的上腔，执行机构推动阀门向下(通常是阀门的关闭方向)关闭阀门；当4～20mA的控制信号减小，数字式定位器DVC6020的B输出口(与多路转换器377的D口相连)输出压力增加，经过多路转换器377的E口作用于气动放大器2625的控制口，气动放大器2625的输出压力增加，作用于执行机构1061气缸的下腔压力增加，执行机构1061带动阀门向上(通常是阀门的开启方向)运行，由于气动放大器2625的放大作用，阀门开启的速度更快。

　　对于快开功能，首先电磁阀失电，ASCO的三通电磁阀切断多路转换器的气路，从而气路发生转换，多路转换器377的A—B、D—E切断，B—C、E—F接通，储气罐的气源压力直接作用于气动放大器2625，此时气动放大器2625处于最大流通能力，储气罐的压缩气体直接进入执行机构气缸的下腔；同时，由于B—C接通，快排阀输入端失压，导致快速排气，并且ASCO的两通电磁阀也失电开启，加速了执行机构气缸的上腔气体的排除，从而实现了阀门快速打开的功能。

四、FISHER气动防喘振阀的调试

　　1.调试前的工作

　　将阀门安装到管线上，按气路图将气源管接好；按电气接线图分别将电磁阀、定位器和阀位反馈的电线接好。

　　检查手轮的位置，是否在自动运行状态；检查气源，气源压力在要求的范围之内，并开启气源；检查电气接线，确认电压等级后送电。

　　2.一般调节性能测试

　　将气动放大器2625的增益调节到要求的位置；将快排阀的针阀调至要求的范围。

　　给阀门定位器DVC6020提供4～20mA直流信号，观察阀门阀位是否准确，阀门在大信号变化时是否有大的振荡现象，并逐一检查控制部分气源管线是否有漏气(如果漏气则旋紧它)。如果阀位不准确，则需要对阀门定位器DVC6020作重新调试。

　　如果调试过程中发现阀门出现连续不断的喘振，则需重新设定多路转换器的TRIP点。如果阀门出现比所给信号更大阀门动作的振荡(如给25%信号变化，阀门实际行程先大于25%信号所应该的行程，然后又慢慢回到25%信号所应该的行程点)，则通过调节快排阀的旁路阀(开阀减小振荡)和气动放大器(2625)旁路节流装置，但快排阀旁路调节阀不能打开太多，否则会影响阀门的快开速度。

　　3.快开性能测试

　　防喘振阀快开测试时，先对防喘振阀给定20mA控制信号，使阀门全关。

　　(1)断电快开将两通电磁阀和三通电磁阀的电源同时切断，阀门快速打开。

　　(2)断信号快开断开控制信号，阀门快速打开。

　　(3)失气快开气源压力低于多路转换器377设定的TRIP点时，阀门快开。

　　以上三项测试的快开时间应满足使用说明书中的要求。

五、FISHER气动防喘振阀应用于离心风机的防喘振

　　本例是高炉D1650离心风机的防喘振控制，它由装设在风机出口的防喘振阀来实现。防喘振控制目的是改变管网系统的特性，从而使风机的运行工况点在喘振线右下侧(见图2)。为确保安全，预先设计一条称为“防喘振线”的保护曲线。当风机运行的工况点接近该线时，自动发出报警信号。防喘振控制的实质就是使风机运行在对应流量下的喘振线下方。

　　根据鼓风机制造厂在现场对鼓风机进行实测的数据，经计算转换绘制得出的喘振线如图2所示，Y轴为出口压力与进口压力的比值(po/pi)，X轴为工况进口流量(Q)，图2中示出的黑点4为工况点。曲线1为喘振线，我们把喘振线往右移0.5%作为防喘振控制线2，再把喘振线往右移5%，以此作为报警线3，当工况点接近报警线时自动发出报警信号以提醒操作人员注意。

　　风机正常运行在防喘振报警线的下方。当工作点越过防喘振报警线到达上方，但仍在喘振控制线以下时，一方面控制系统给出声光报警提醒操作人员，同时要求防喘振阀快速打开实施其调节性能，使工作点快速回到防喘振报警线以下。在工作点下移后减小防喘振阀的开度。在风机运行趋势得到控制时，继续减小防喘振阀的开度，使工作点尽可能地趋近防喘振下移线以获得风机的更高效率。由于各种原因，风机工作点在超出防喘振控制线，调节控制无法控制喘振趋势，或者接近甚至要超过喘振线发生喘振时，阀门应该在≤0.5s内快速打开，避免超出喘振线，从而保护风机。实际的防喘振控制的逻辑控制算法是与鼓风机的其他控制监控功能一并由一套S7—400PLC来完成，作为防喘振的执行器，防喘振阀按照PLC控制程序的思路，可以很好地实现防喘振的控制功能。