垃圾焚烧炉排液压控制系统的可靠性预测

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摘要：介绍了垃圾焚烧炉排液压控制系统的组成，通过建立可靠性框图和计算液压系统的可靠性，对液压控制系统进行可靠性预测，为垃圾焚烧炉排的故障分析和调试运行提供一定的参考。

关键词：垃圾焚烧炉排；可靠性预测；液压控制系统

1前言

垃圾焚烧是一种通过高温燃烧垃圾实现垃圾处理并利用热能发电的技术。垃圾焚烧处理的流程主要包括垃圾进料装置、焚烧装置、出渣装置、辅助燃烧装置、烟气处理装置等。炉排系统是焚烧装置中最主要的部分。炉排系统由干燥段炉排、燃烧段炉排、燃尽段炉排、液压控制系统等组成，其中，干燥段炉排、燃烧段炉排、燃尽段炉排的液压控制方式相同。本文以一种炉排的液压控制系统为例，进行可靠性预测和分析，为故障分析和调试运行提供参考。

2炉排系统的液压控制系统工作原理

2.1炉排系统

炉排系统是推料器系统的后面工序，垃圾经过推料器落到焚烧炉的炉排上，在干燥段炉排、燃烧段炉排、燃尽段炉排上高温燃烧，产生热能。每段炉排由两个液压缸驱动，实现炉排的往复运动。

2.2炉排液压控制系统

炉排的液压控制系统包括液压泵、溢流阀、电磁换向阀、液压缸、位移传感器、控制器，液压。液压控制系统的工作原理为：一个液压泵工作，另一个备用；液压泵控制三个相同的液压阀组，实现六个液压缸运动；每两个液压缸连接炉排的推动装置，在炉排的推动装置上设有位移传感器，能够检测和反馈炉排的运动状态，即液压控制系统的工作状态。

3液压控制系统的可靠性预测

液压系统可靠度预测是在液压系统组成元件的可靠性基础上，预测出整个液压系统的可靠性，发现薄弱环节，计算出平均无故障时间，有利于操作人员及时采取措施，保证液压系统正常工作。

3.1建立可靠性框图

建立可靠性框图时，进行如下假设：系统的寿命和故障服从指数分布；各液压元件相互独立，互不影响。针对炉排液压控制系统，建立可靠性框图。

3.2可靠性预测结果分析

（1）根据计算可知，MTBF的预测值11777h，远高于1年内的炉排液压控制系统的工作时间，故系统的可靠性指标满足设计和使用的要求。

（2）液压控制系统的可靠度仅为0.7018，主要是因为垃圾焚烧要求液压系统连续长时间工作，导致元件和系统的可靠性低，并且因液压元件过多而降低了液压系统的可靠度。

3.3提高可靠性措施

垃圾焚烧炉排的液压控制系统长期处于连续的工作状态，一旦出现故障，会造成经济损失，在不减少液压系统工作时间的前提下，应采取以下措施：

（1）保证清洁度提高系统可靠性：液压油的清洁度直接影响元件的使用寿命和可靠度，因此应经常更换滤芯，检查油品质量。

（2）增加检测和检修的次数和频率，从而及时发现液压系统潜在的故障。

（3）采用冗余设计：从计算可看出，主泵系统部分由于采用串并联系统，可靠度很高；但控制阀组和液压缸部分的可靠度完全为串联系统，影响了整个系统的可靠度。建议增加一套控制阀组作为备用，该阀组包括球阀、单向阀、电磁换向阀、单向节流阀。增加一套阀组后的控制阀组和液压缸的可靠性所示，部分为串并联系统，按照前面的计算方法，计算得到控制阀组和液压缸部分可靠度为界=0.9424，因此系统的可靠度为R=0.8673，从而提高了系统的可靠性。

(4)主泵和备用泵交替工作，减少每个主泵每年的平均工作时间，冗余设计时增加的备用控制阀组也应交替工作，从而提高控制阀组的寿命，保证液压系统能够长期无故障工作。

4系统组成

4.1焚烧炉炉排控制系统是垃由PLC来实现，采用基于锅炉蒸发量或炉温稳定控制原理。控制系统采用57-300PL,C，配置西门子OP?,77操作屏完成参数设置、部件调试、手动操作等功能，图1为OP277操作屏初始画面。垃圾炉排自控系统可由料斗系统、逆推炉排、顺推炉排、料层调节系统、液压泵站等系统组成

4.2推料系统

推料机设有三组平行布置的滑动平台，每组滑动平台分别由一支油缸驱动，液压缸上外置旋转编码器。推料机控制参数:启停控制模式:间隔运行时间;前进、后退速度;原位停止时间;行程延长时间等。

4.3逆推系统

三列逆推炉排分别由左中右三只油缸驱动，每只油缸的起始位置均装有接近开关，通过液压缸上外置旋转编码器反映各个液压缸的位置和速度。逆推炉排在自动模式下有联动和分动两种运动方式。逆推控制参数:启停控制模式;间隔运行时间;前进、后退速度;原位停止时间;行程延长时间等。

4.4料层调节系统

料层调节机构，由左右两支液压缸驱动两组滚筒。两液压缸分别设置两只位置传感器，实现滚筒行程位置(挡板角度)i}9控。料层调节系统一般手动操作，油缸速度在初始状态调节完毕后恒定不变。

4.5顺推炉排

三列顺推炉排分别由左中右三只液压缸驱动，每只油缸的起始位置均装有接近开关，通过液压缸上外置旋转编码器，OP277顺推画面上能形象地反映各个液压缸的位置和速度。顺推炉排在自动模式下有联动和分动两种运动方式。顺推控制参数:问隔运行的启停时间;前进、后退速度;原位停止时间;行程延长时间等。

4.6出渣机

系统配备两台出渣机，每台出渣机由左右两支液压缸驱动，采用机械刚性同步，速度手动调节。出渣能力通过调整液压系统的油缸速度和调整自控系统的启停时问间隔两种方法来实现。

5结束语

对垃圾焚烧炉排液压控制系统进行了可靠性预测;建立了可靠性框图，计算系统的可靠度和平均无故障时间，在计算的基础上进行了可靠性结果分析，并提出了提高液压控制系统可靠性的措施。

参考文献：

[1]王傲寒.垃圾焚烧炉控制系统的设计与实现[D].西安建筑科技大学,2018.

[2]薛宪民,曾卫东.南山垃圾焚烧发电厂SIGMA控制系统[J].热力发电,2005(11):90-91+105+7.

[3]李松军.自动燃烧控制技术的研究和应用[D].华南理工大学,2016.

[4]陈亮亮.垃圾焚烧炉排炉运行中常见问题的处理研究[J].中国资源综合利用,2018,36(06):150-151+154.

[5]陈善平,孙向军,宋尧,刘开成,周洪权.国内垃圾焚烧炉排炉单炉规模750t/d可行性研究[J].中国高新技术企业,2010(16):82-84.

[6].自主化的二段往复式垃圾焚烧技术的开发与应用[A].中国动力工程学会环保专业委员会.贯彻“十二五”环保规划，创新火电环保技术与装备研讨会论文集[C].中国动力工程学会环保专业委员会:,2011:9.

[7]程保华,胡亚欣,贺刚,孙实文.CAPS垃圾焚烧处理系统的结构和工艺[J].环境工程,2008(04):48-50+4.

[8]梁冰.9MW垃圾发电焚烧炉仿真模型及运行特性研究[D].华北电力大学,2012.

[9]李松干.BM区城市生活垃圾焚烧发电项目可行性研究[D].广东工业大学,2014.

原标题：垃圾焚烧炉排液压控制系统的可靠性预测