焚烧炉原理及故障(3)

2019-05-18 21:21

二级燃烧室内温度,并通过温度传感器将温度这个模拟量直接送到PLC内部,当二级燃烧室温度达到400 ?C(752 ?F)时,PLC送出信号使一级燃烧器电磁阀33Y4、33Y5通电,同时相应电极32T8得电,一级燃烧器点火燃烧,此时若点火失败,火焰探测器35B7使继电器35K8工作,将信号送到PLC,PLC输出两个信号:一个使控制屏显示报警内容,一个使报警灯30H4点亮,待工作人员消除报警并按下确认键,PLC输出信号重新点火。另外在此后过程中炉膛负压低于180mm水柱时,压力开关25S2将信号送给PLC;排烟温度高于350?C时,热电阻21B3将温度通过温度传感器送到PLC;燃烧空气压力低时,压力开关24S9将信号送到PLC,这三个现象都使PLC同样执行上述报警程序。此时按下加料按钮25S5/30H5,外加料门锁闭,内加料门开启,使预先放入外加料门内的垃圾进入燃烧室燃烧。加料控制逻辑将在后面的故障中详述。

主电源按钮 选择垃圾燃烧模式燃烧室温度低于100℃紧急停炉检查排除 启动按钮鼓风机、两柴油泵和程序计时器运行是焚烧炉是否有报警否冷却程序二级燃烧器点火报警排除火焰探测器是否探测到火焰是否点火失败 报警燃烧室预热是二级燃烧室温度是 否400℃是报警排除 一级燃烧器 点火否二级燃烧器 燃烧否火焰探测器是否探测到火焰是加料按钮从外加料门 投入垃圾一二级燃烧室温度继续升高是一级燃烧室温度低于810℃一级燃烧器 燃烧二级燃烧室温度是否 830-930℃否大于930℃二级燃烧器 熄灭垃圾正常燃烧 阶段小于830℃二级燃烧器 点燃是是否再次投入垃圾否柴油供给中断 图3-4垃圾燃烧控制流程

6)二级燃烧器的自动起停。当二级燃烧室的温度达到930℃, PLC输出控制使二级燃烧器电磁阀31Y7、31Y8断电,供油中断,二级燃烧器将停止燃烧;当温度下降到830℃以下时,电磁阀得电,二级燃烧器重新投入燃烧。

7)一级燃烧器的自动起停。在焚烧垃圾的过程中,若一级燃烧室的温度超过了910℃(具体说明书未提及),PLC送出信号使一级燃烧器电磁阀33Y4、33Y5断电,则一级燃烧器将自动停止燃烧,若温度低于810℃,则自动点燃。

8)停止燃烧。起动开关26S9转到“停止”位置,一、二级燃烧器电磁阀断电,柴油供给切断,鼓风机、一二级燃烧器风机、污油燃烧器风机继续运行,焚烧炉进入冷却程序。

9)停止焚烧炉。当焚烧炉内的温度下降到100 ?C (212 ?F)以下时,PLC输出控制信号使鼓风机的接触器34K9断电,一、二级燃烧器电机(污油燃烧器电机和一级燃烧器电机并联)接触器35K2、31K3断电,各风机停止运行,冷却程序结束。30分钟后切断控制箱上的主电源开关,焚烧炉操作结束。

选污油模式时接下来的具体控制过程有:

2)操作人员通过控制屏23D6来选择焚烧炉工作模式,具体操作前面已经提到,选择污油模式或污油/垃圾模式后,控制屏23D6将信息送入PLC。粉碎泵接触器32K2和循环泵接触器32K3均通电,两泵运转。

3)起动焚烧炉。起动开关26S9转到“起动”位置,PLC接收这个开关量信号,做出逻辑判断,输出控制信号让控制鼓风机的接触器34K9通电,一、二级燃烧器电机(污油燃烧器电机和一级燃烧器电机并联)接触器35K2、31K3通电,这些设备开始运行,开始预扫风,同时系统计时器工作,焚烧炉运行指示灯30H3点亮。

4)焚烧炉预热。30s预扫风后,PLC输出控制信号直接作用电磁阀31Y7、31Y8使其通电,同时打火电极31T6得电(电极两端分别和对应燃烧器电机及电磁阀连接),二级燃烧器点火燃烧,进行预热。此时若点火失败,火焰探测器35B9使继电器35K5工作,将信号送到PLC,PLC输出两个信号:一个使控制屏显示报警内容,一个使报警灯30H4点亮。如垃圾燃烧模式一样,待消除报警后重新点火。

5)燃烧控制和污油燃烧起动。燃烧期间,PLC通过热电偶传感器21B5和21B7适时检测一、二级燃烧室内温度,当二级燃烧室温度达到400 ?C(752 ?F)时,PLC送出信号使电磁阀33Y4、33Y5通电,同时相应电极32T8得电,一级燃烧器点火燃烧,此时若点火失败,火焰探测器35B7使继电器35K8工作,将信号送到PLC,PLC输出两个信号:一个使控制屏显示报警内容,一个使报警灯30H4点亮,待操作人员消除报警并按下确认键,PLC输出信号重新点火。另外在此后过程中炉膛负压低于180mm水柱时,压力开关25S2将信号送给PLC;排烟温度高于350?C时,热电阻21B3将温度通过温度传感器送到PLC,这两个现象都使PLC同样执行上述报警程序。

当二级燃烧室温度达到600 ?C (1,112 ?F)时,PLC使污油定量泵调速单元6U4的继电器34K8通电,定量泵开始运转,污油被提供给污油燃烧器,同时PLC使电磁阀33Y8得电,用于雾化污油的压缩空气通入污油燃烧器,污油开始点火燃烧,此时若雾化空气压力低,则压力开关24S5输入PLC信号会使报警显示和报警灯亮。二级燃烧器继续燃烧,调速单元把污油定量泵运转信号送给PLC(这路信号兼做调速失败和定量泵过载的输入信号),并将定量泵转速显示在控制屏上,在污油燃烧的过程中,PLC控制调速单元,使定量泵转速变化,改变污油供给量,将一级燃烧室内温度自动保持在850-950℃。

6)二级燃烧器的自动起停。当二级燃烧室的温度达到930℃时,二级燃烧器将停止燃烧,柴油供应被切断,但风机持续运转;当温度下降到830℃以下时,二级燃烧器重新投入燃烧。

7)一级燃烧器的自动起停。在污油燃烧器工作的过程中,若一级燃烧室的温度超过了910℃,则其将自动停止燃烧,若温度低于810℃,则自动起动;

8)停止燃烧。起动开关26S9转到“停止”位置,PLC控制信号使一、二级燃烧器电磁阀断电,柴油供给切断;调速单元继电器34K8断电,污油定量泵停止运转,随后电磁阀31Y10通电(其具体的通电时刻和通电持续时间PLC内部已设定),压缩空气进入电磁阀33Y10后的无油管路,将残留污油吹出,一定时间后阀33Y8和33Y1O断电,供给雾化和清洁管路的压缩空气阻断。鼓风机、一/二级燃烧器风机、污油燃烧器风机继续运行,焚烧炉进入冷却程序。

9)停止焚烧炉。当焚烧炉内的温度下降到100 ?C (212 ?F)以下时,PLC输出控制信号使

鼓风机的接触器34K9断电,一、二级燃烧器电机(污油燃烧器电机和一级燃烧器电机并联)接触器35K2、31K3断电,各风机停止运行,冷却程序结束。30分钟后切断控制箱上的主电源开关,焚烧炉操作结束。

4 焚烧炉炉膛负压调整方法的改进

一般起动焚烧炉后,都要通过水位计来观察炉膛负压大小,如果负压不合适,手动调整调风门使其达到要求。 4.1 炉膛压力相关参数分析

由焚烧炉的组成结构可知,焚烧炉的鼓风机引风量一定,因此炉膛负压大小主要通过调风门机构来控制,风门挡板处于不同的开度位置,气体流量不同,从而使炉膛负压不同。正常燃烧后,就不作调整。由焚烧炉的控制系统可知,焚烧炉焚烧过程的控制主要是控制炉膛温度,对于其他参数即炉膛压力、进气量和排烟温度的控制仅限于显示和极限报警,显然对于自动化程度较高的控制系统,这是美中不足的。因为影响焚烧炉工作的四个参数并不是独立的,它们相互影响,其耦合关系如表 4-1 所示。

表 4-1 控制参数的耦合关系 参数变炉膛压炉膛温进气量排烟温

进气量主要由焚烧炉鼓风机流量决定,炉膛压力由烟道风门挡板的开度决定,进气量和炉膛压力共同影响炉膛温度,而炉膛温度则直接影响垃圾焚烧的效率,炉膛温度和风门挡板的调节开度也将直接影响废气排放温度。由于在焚烧过程中,风门挡板的开度决定着炉膛负压、进气量和废气温度的高低,也直接影响炉膛温度的变化。风门挡板开度增大,进风量增加,但同时炉膛压力也将减小,废气排放温度增大,焚烧炉炉膛温度将降低;风门挡板开度减小,进风量减少,炉膛压力增大,废气排放温度降低,焚烧炉炉膛温度将增大。 4.2 负压控制的改进方案

通过上面的分析,可以看出,在焚烧炉运行过程中对风门挡板按一定的压力范围阶段性自动调节是非常必要的,所以如果能够将炉膛压力信号作为一个被控量受PLC控制,PLC结合炉膛温度和压力两个参数,在给定的范围内适时控制一个调风门驱动机构(可以像内加料门一样采用气动执行机构实现),使风门挡板在几个特定位置(位置可以通过微动开关检测)之间转换,实现压力和温度均能够保持在要求范围内,届时整个控制系统就会更加完善。

炉膛压力 — 减小 减小 增大 炉膛温度 降低 — 升高 升高 进气量 增加 增加 — 减少 排烟温度 升高 降低 升高 — 5 内加料门开启故障

故障是指船舶系统、机械或零部件原有功能的丧失,它是一个广义的丧失功能或功能障碍的状态,解决排除故障就得从现象出发,结合故障机械的原理,运用学过的维修方法和经验,科学合理的进行修复。以下是焚烧炉内加料门故障的具体分析和排除过程。 5.1故障现象

育鲲轮焚烧炉在焚烧固体垃圾时出现内加料不能开启的故障,具体现象就是正常起动运行后,跟据使用说明,在二级燃烧室温度达到400℃,并且一级燃烧器点火成功后,按下加料按钮,内加料门不动作。 5.2工作原理及特点

如图3-1所示,为内加料门启闭的执行机构,7bar的压缩空气经过电磁阀,到达气动门,

开启或关闭内加料门,节流阀可以用来调节空气流量,进而改变内加料门的启闭速度。电磁阀的通断是由加料按钮控制,但还必须满足外观条件(外观条件即可以从焚烧炉装置直接看到的条件)有:压缩空气压力足够,焚烧炉二级燃烧室温度达400℃以上,一级燃烧器点燃,外加料门锁闭。

由焚烧炉的PLC控制系统可知,在满足外观条件的情况下,按下投料按钮到内投料门电磁阀得电的PLC控制过程如下:

(1)轮机员按下加料按钮,向PLC输入一个开关量;

(2)PLC接收信号,做出逻辑判断,根据预定的逻辑程序输出控制信号;

(3)控制信号作用使外加料门和灰门锁闭,待微动开关将检测到的两门已经锁闭信号送入PLC后,PLC使内加料门的继电器30K5通电;

(4)继电器通电点亮内加料门开启的绿色指示灯(和按钮共用),并将信号再次作为一个开关量输入到PLC;

(5)PLC接收信号,再次做出逻辑判断,根据预定的逻辑程序输出控制信号; (6)该信号作用使控制内投料门气路的电磁阀通电。

对于电磁阀,正常状态下其断电,右路通,压缩空气经阀右路到达气动闸阀的上侧,起动闸阀的下侧经调速阀、电磁阀与大气相通,压缩空气作用使闸阀顶杆下移,关闭内加料门;当按下投料按钮,经过上述控制使电磁阀通电,阀左路通,压缩空气到达气动闸阀的下侧,使顶杆上移,从而打开内加料门(其开启的速度可通过调速阀调节)将固体垃圾送入燃烧室。等固体垃圾送入燃烧室后,PLC进行如下控制:

(7)PLC送出(6)的信号,当内加料门到达最大开启位置后,PLC接受微动开关24S7的信号,向PLC输入一个开关量;

(8)PLC根据内部程序,送出控制信号;

(9)内加料门继电器断电,内加料门运行指示灯熄灭,并将这个结果作为开关量延时后输入到PLC;

(10)PLC做出判断,送出控制信号,使电磁阀断电;

(11)内加料门关闭后,内加料门微动开关再次向PLC输入一个内加料门已经锁闭的信号。 (12)PLC作用使外加料门开启。

通过以上的信号传输控制,内加料门的一次启闭程序结束。

图5-1 内加料门启闭原理

5.3故障原因分析及故障排除

经过分析原理,其故障的原因可能是: 气路方面:

1)压缩空气压力不够,

2)电磁阀内部气路脏堵或阀芯卡住, 3)节流阀脏堵。 电路方面:


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