滄東電廠一期工程電動疏水閥定位

孫濤

摘要 根據(jù)閥門及其配套電裝特性，研究并充分發(fā)揮進(jìn)口設(shè)備的先進(jìn)性能，改進(jìn)電動閥門傳統(tǒng)定位模式，滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求，極大的減少運(yùn)行人員操作量及設(shè)備維護(hù)量。

關(guān)鍵詞 截至閥；SPOIS 5；行程；力矩；強(qiáng)制性關(guān)閉

中圖分類號TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0160-02

1概述

電動閥門是大型機(jī)組使用最廣泛的非手動閥門，不僅免除了人工操作閥門的體力勞動，更重要的是為機(jī)組熱力系統(tǒng)的集中控制和自動化程序控制提供了有利的條件。

傳統(tǒng)電動裝置的基本組成與傳動原理：

1）原動機(jī)為電動機(jī)；

2）減速機(jī)構(gòu)。如下圖為傳統(tǒng)DZ電動閥傳動機(jī)構(gòu)，由原動機(jī)到輸出軸傳動是一個分級減速過程。電動機(jī)為第一軸，在第一軸上有一主動齒輪；蝸桿為第二軸，在軸段有一從動齒輪實(shí)現(xiàn)一級減速；輸出軸為第三軸，由蝸輪高背減速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)二級減速。并已空心爪帶動閥門啟閉；

3）在第一軸上只有電動機(jī)和一正齒輪、兩個軸的支撐軸承、蝸桿，在后軸承兩側(cè)呈對稱布置的開向力矩彈簧和關(guān)向力矩彈簧，徑轉(zhuǎn)矩傳動機(jī)構(gòu)到轉(zhuǎn)矩開關(guān)而實(shí)現(xiàn)閥門的開啟轉(zhuǎn)矩和關(guān)閉轉(zhuǎn)矩的控制與調(diào)整；

4）行程控制器是一套齒輪計數(shù)機(jī)構(gòu)，其作用是當(dāng)調(diào)整閥門開關(guān)到極限位置時能自動切斷電源終止閥門操作的動力；

5）轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)是為電動裝置的傳動機(jī)構(gòu)和閥門提供超轉(zhuǎn)矩保護(hù)的機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)矩控制器采用蝶形彈簧，開向關(guān)向彈簧分別各設(shè)一個，開向和關(guān)向彈簧的剛度比為1.5~1.7。

2截止閥

截止閥是用來截斷或接通管道內(nèi)介質(zhì)流動的啟閉裝置。

截止閥的特點(diǎn)是操作可靠，開啟高度小，關(guān)閉嚴(yán)密，啟閉時間短，易于調(diào)節(jié)或截斷流量。但其流體阻力大，開啟、關(guān)閉力較大，且隨著通路截面積的增大而迅速增加，制成通路截面積較大而又十分可靠的截止閥是很因難的。因此，截止閥一般口徑在200mm以下，主要應(yīng)用于蒸汽管道上，主要用來切斷管道介質(zhì)用，一般不作為節(jié)流閥使用（因為容易損傷結(jié)合面，導(dǎo)致密封性降低）。

截至閥的閥瓣有平面和錐形兩種密封形式，平面密封摩擦小，易研磨，但開關(guān)力稍大，大多用在直徑大的截至閥中；錐形密封面結(jié)構(gòu)緊湊，開關(guān)力小，一般用在小直徑截至閥中。

截至閥閥體形式一般有直通式、直流式和角式三種，直流式是指進(jìn)出口通道成一直線，閥桿與閥體通道軸線成銳角的閥體形式，及通常所說的Y形截至閥。

河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程，爐側(cè)疏水排汽小閥全部選用Conval Y 形錐面密封截至閥，其中電動截至閥96只，應(yīng)用與主汽、汽包啟動排氣、后煙井下環(huán)箱疏水、省煤器入口管道及頂棚過熱器疏水的高溫高壓系統(tǒng)中，閥門規(guī)格從1.5′~2.5′，電動裝置全部采用SPOIS 5 Flash。

3 SPOIS 5

1）河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司一期工程疏水閥電裝選用SPOIS 5 Flash 多回轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（2SA5...），與傳統(tǒng)電裝比較，具有一下特點(diǎn)：

（1）最早并首次創(chuàng)造性地將先進(jìn)而成熟的電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中；

（2）微處理器技術(shù)（數(shù)據(jù)處理、存儲等）——高度智能型；

（3）電子技術(shù)——應(yīng)用“電子”部件取代傳統(tǒng)的“機(jī)械”部件控制過程要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥門以精確的速度運(yùn)行；

（4）傳統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)——速度取決于電機(jī)和內(nèi)部減速齒輪的減速比，一旦出廠，就不能改變； SIPOS 5 Flash——內(nèi)置一體化變頻器控制電機(jī)；

（5）因此，在無需改變其內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)的情況下，輸出軸轉(zhuǎn)速可在1:8的范圍內(nèi)由用戶自行設(shè)定，速度1:8——如多回轉(zhuǎn)5rpm~40rpm（5,7,10,14,20,28,40共7檔，步距1.4）。

2）內(nèi)置一體化變頻器將頻率（如50Hz）和峰值固定的單相電源（220V）或三相電源（380V）轉(zhuǎn)換成頻率和峰值可調(diào)的三相電源來給電機(jī)供電，從而實(shí)現(xiàn)對輸出軸轉(zhuǎn)速的控制。和傳統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，這樣可帶來許多優(yōu)點(diǎn)：

（1）在被卡住時可產(chǎn)生最大力矩使閥門脫離卡住位置

一旦閥門被卡住，SIPOS 5 Flash 會自動以最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行1s，從而使輸出轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大，并進(jìn)而使閥門離開卡住位置。

（2）柔性到達(dá)全關(guān)或全開位置

在接近全關(guān)或全開兩個極限位置時，SIPOS 5 Flash 會自動以固定的低轉(zhuǎn)速運(yùn)行。這樣，可避免由于慣性對閥門造成的沖撞，保護(hù)閥門，延長其使用壽命。

（3）啟動和運(yùn)行電流永遠(yuǎn)小于電機(jī)額定電流

內(nèi)置一體化變頻器可確保SIPOS 5 Flash的啟動和運(yùn)行電流不會超過其電機(jī)額定電流。這樣，在選配電源電纜和計算功率負(fù)荷時，可將額定電流和額定功率作為絕對上限，而不必留出任何余量，從而節(jié)省配線和配電成本。

（4）在緊急情況下，可根據(jù)實(shí)際需要作出快速反應(yīng)

可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)定緊急開和緊急關(guān)速度。因此，SIPOS 5 Flash可滿足一些特殊工況要求。如：在正常調(diào)節(jié)鍋爐給水的情況下，如遇鍋爐缺水的緊急情況，可快速打開供水閥門。

（5）實(shí)現(xiàn)控制過程最優(yōu)化，改善閥門線性

在閥門的全行程過程中，可根據(jù)控制過程的實(shí)際需要，自動改變輸出軸轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)控制過程最優(yōu)化，并可改善閥門線性。如：先緩慢開啟閥門以避免擾動，然后再以實(shí)際需要的較快速度到達(dá)全開位置。

（6）閥位控制最優(yōu)化

如閥位控制信號和閥位反饋信號偏差很大，則以最快速度運(yùn)行；如偏差很小，則以低速運(yùn)行。專業(yè)型( PROFITRON)SIPOS 5 Flash的內(nèi)置位置控制器可根據(jù)偏差大小自動采用合適的輸出軸轉(zhuǎn)速。

（7）開和關(guān)的方向可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)定

內(nèi)置一體化變頻器取代了傳統(tǒng)的可逆接觸器、固態(tài)繼電器和可控硅。因此，閥門的開或關(guān)方向可根據(jù)實(shí)際需要自行設(shè)定。

（8）電子式限位保護(hù)功能取代機(jī)械式限位開關(guān)，電子式過力矩保護(hù)取代機(jī)械式力矩開關(guān)，省去了調(diào)試過程中費(fèi)時的限位開關(guān)和力矩開關(guān)的調(diào)整工作。

3）SIPOS 5提供了行程關(guān)斷和力矩關(guān)斷兩種模式，鑒于以上特點(diǎn)使力矩關(guān)斷控制更為精確。

4 存在問題

168前電建人員對爐側(cè)電動疏水閥門的調(diào)整，全部按照傳統(tǒng)電裝的模式進(jìn)行，即開關(guān)位置靠行程關(guān)斷控制，當(dāng)行程控制失敗時力矩動作進(jìn)行保護(hù)。由于采用行程關(guān)斷模式，不可避免的留有富裕行程，也就是說電動關(guān)閉后閥門不會關(guān)的很嚴(yán)密。在168試運(yùn)期間爐側(cè)所有疏水小閥電動關(guān)閉后均存在內(nèi)漏現(xiàn)象，需再次手動進(jìn)行關(guān)嚴(yán)。這樣就產(chǎn)生以下危害：1）增加機(jī)組汽水損失率；2）閥門處于未關(guān)嚴(yán)狀態(tài)，內(nèi)部介質(zhì)節(jié)流升壓告訴通過，易沖蝕損傷閥芯及閥座密封面；3）額外增加運(yùn)行人員工作量。

5閥門單體調(diào)試及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)

在實(shí)際的調(diào)整過程中，熱工專業(yè)根據(jù)閥門的特性及實(shí)際使用要求，調(diào)整了閥門電動裝置的關(guān)斷模式，以及閥門的輸出速度，并對閥門進(jìn)行了從新調(diào)試。

如圖，左側(cè)為閥門輸出速度調(diào)整電位器，有七個擋位可供選擇，擋位越高，輸出速度越快，但可以達(dá)到的輸出轉(zhuǎn)矩就會變小。右側(cè)為關(guān)方向力矩調(diào)整電位器，從30%~100%每隔10%可以調(diào)整，100%輸出力矩表明閥門電動裝置的最大輸出力矩。

上圖所示的是設(shè)定閥門電動裝置關(guān)斷模式及控制模式的跳線開關(guān)，其中的S2 、S3為閥門電裝關(guān)斷模式選擇開關(guān)（S2為關(guān)方向，S3為開方向）。本次調(diào)整中將S2跳線開關(guān)打到OFF位置，即設(shè)定閥門的關(guān)閉模式為力矩關(guān)斷，同時保持S3跳線開關(guān)在ON位置，即開方向仍然使用行程關(guān)斷方式。其他設(shè)置保持不變。

在進(jìn)行上述改動后，閥門送往DCS系統(tǒng)的開關(guān)行程到位開關(guān)接線保持不變，只是關(guān)行程開關(guān)的觸發(fā)條件由執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)一定位置變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩達(dá)到設(shè)定的值。

在上述設(shè)置完成后，將閥門電動裝置的S8控制開關(guān)打到ON位置，然后驅(qū)動閥門電裝向開方向運(yùn)行，達(dá)到開方向末端位置后，將S7開關(guān)由OFF打到ON再打回來，即確定開末端位置。然后再進(jìn)行關(guān)末端位置的調(diào)整，此時電動驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)直到閥門電動裝置自己檢測到力矩達(dá)到設(shè)定的關(guān)斷力矩后自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)，再將S7開關(guān)由OFF打到ON再打回來，關(guān)末端位置即確定。

在DCS邏輯中進(jìn)行相應(yīng)修改，將DCM驅(qū)動控制模塊中將關(guān)方向的監(jiān)視模式改為即監(jiān)視行程又監(jiān)視力矩模式，并進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整后，整個調(diào)整工作進(jìn)行完畢。運(yùn)行人員進(jìn)行開關(guān)運(yùn)行試驗，結(jié)果正常，閥門開關(guān)自如。

6改進(jìn)措施及效果

充分利用SIPOS 5電裝電機(jī)變頻、高度智能及電子技術(shù)精確控制的特點(diǎn)，電動疏水閥調(diào)整時，關(guān)閉采用力矩關(guān)斷模式，一次強(qiáng)制關(guān)閉嚴(yán)密，開啟采用行程關(guān)斷模式，力矩保護(hù)。

調(diào)整時先定關(guān)位，測定閥門的實(shí)際需用轉(zhuǎn)矩是很困難的，用轉(zhuǎn)矩試驗臺測試的方法只使用于制造廠而不適用于安裝現(xiàn)場，加之閥門的安裝位置、最高工作壓差等因素的影響，很難得到閥門關(guān)閉所需的精確轉(zhuǎn)矩，現(xiàn)場調(diào)整時一般用手動試驗的方法確定關(guān)閉力矩值。先將關(guān)閉轉(zhuǎn)矩設(shè)定到30％，電動關(guān)到位后，手動關(guān)閉閥門，若能繼續(xù)關(guān)閉，則增加關(guān)閉轉(zhuǎn)矩，一般一次增加量不超過5％，直至電動關(guān)閉后，手搖剛好不動但手動能輕松開啟為止。關(guān)向調(diào)好后再調(diào)開向行程開關(guān)，把開向轉(zhuǎn)矩加大到1.5的比值，及開向轉(zhuǎn)矩為關(guān)向轉(zhuǎn)矩的1.5倍。在投入運(yùn)行后要密切監(jiān)視，若閥門電動關(guān)閉后不嚴(yán)密，手動能夠關(guān)嚴(yán)，則為受內(nèi)部介質(zhì)壓力的影響，關(guān)閉轉(zhuǎn)矩設(shè)小了，應(yīng)適當(dāng)增加轉(zhuǎn)矩，保證閥門關(guān)閉嚴(yán)密。

通過重新調(diào)整后，爐側(cè)電動疏水閥門全部實(shí)現(xiàn)了電動關(guān)閉嚴(yán)密，不僅降低了機(jī)組汽水損失率，減少了運(yùn)行人員工作量，而且還很好的保護(hù)了閥門密封面不受損傷，延長了閥門的檢修周期，減少了了維護(hù)量。

7 結(jié)論

電動閥門的準(zhǔn)確定位在電力生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用。電動閥門的定位不準(zhǔn)，尤其是電動閥門的關(guān)閉定位不準(zhǔn)，就會造成閥門關(guān)閉不嚴(yán)導(dǎo)致內(nèi)漏或者關(guān)閉過緊無法打開，降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

參考文獻(xiàn)

[1]火電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程.

[2]SIPOS電動裝置說明書.

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”