SIPOS5電動執(zhí)行機構(gòu)在電廠中的應用

張 麗

（陽城國際發(fā)電有限責任公司，山西 晉城 048102）

1 綜述

隨著發(fā)電廠自動化水平的提高，我國的火力發(fā)電企業(yè)已普遍進入大機組、高參數(shù)、高度自動化的發(fā)展階段，因此，提高自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性、快速性就顯得十分重要。通過近幾年電廠機組運行的實踐表明，自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)不好或調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生故障，經(jīng)常是由于電動執(zhí)行機構(gòu)有問題造成的。

2 電動門的工作原理及組成

2.1 電動門的工作原理

執(zhí)行機構(gòu)的工作原理是：一種能提供直線或旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動裝置，它利用某種驅(qū)動能源并在某種控制信號的作用下工作，而SIPOS5電動門是利用變頻器來驅(qū)動閥桿動作的電動執(zhí)行機構(gòu)。電動執(zhí)行機構(gòu)一般分為兩種類型：一種是關(guān)斷型的，用于把閥門驅(qū)動至全開或全關(guān)的位置；另一種是調(diào)節(jié)型的，用于調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)能夠精確地使閥門走到任何位置，來滿足生產(chǎn)的需要。陽城發(fā)電廠一期6×350 MW機組在汽機側(cè)大部分使用了SIPOS5電動執(zhí)行機構(gòu)。以#1機為例，機側(cè)共有SIPOS5電動門116個，占汽機房可控制閥門的80%以上，對汽機房設(shè)備控制起重要作用。

2.2 電動門的組成

（1）電機：是由變頻器控制的三相交流電機組成的，功率分別為250～5 500 W的不同規(guī)格，在電動機定子內(nèi)部裝有熱敏開關(guān)作過熱保護。當電動機出現(xiàn)異常過熱（內(nèi)部溫度超過130℃）時，該開關(guān)就會動作，將控制電動機的電路斷開，以保護電動機和執(zhí)行機構(gòu)。

（2）斜齒輪。

（3）手柄：只有當執(zhí)行機構(gòu)靜止不動時，才允許手柄手動操作閥門，不允許用電機帶動手柄一起旋轉(zhuǎn)。手柄順時針旋轉(zhuǎn)時，關(guān)閉閥門；手柄逆時針旋轉(zhuǎn)時，打開閥門。

（4）信號齒輪單元：此信號齒輪單元是帶比率的，它可根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)全行程的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)、行程距離或角度來選擇合適的齒輪比。

（5）輸出法蘭和頂部安裝機。

3 SIPOS5電動門的操作方法

電動門的操作方式有兩種：一種是在遠方DCS系統(tǒng)畫面上操作閥門開和關(guān)兩個方向，也有停止位。當閥門遇到緊急故障時，在畫面上一點停止按鈕，閥門就會停到指定的位置。另一種是在就地操作閥門，需裝上單獨的閥門操作板，操作板上有4個按鍵：分別是遠方就地切換開關(guān)、開按鈕、關(guān)按鈕、停按鈕。當在就地操作時，先把切換開關(guān)打至就地位。如果需要開執(zhí)行機構(gòu)就按下開按鈕，執(zhí)行機構(gòu)就朝開方向運行，到達開限位停止；如果需要關(guān)執(zhí)行機構(gòu)就按下關(guān)按鈕，執(zhí)行機構(gòu)就朝關(guān)方向運行，到達關(guān)限位時停止。

4 調(diào)試閥門的具體事項

4.1 調(diào)試前的準備工作

安裝完畢并進行檢查后，應確保以下工作：

（1）正確安裝了執(zhí)行機構(gòu)。

（2）所有固定螺絲、連接件及電氣連接部分都擰緊。

（3）正確實施了接地和等電位連接。

（4）電氣連接正確無誤。

4.2 開關(guān)和電位器的設(shè)定

4.2.1 設(shè)定參數(shù)

在調(diào)試開始前，需先用3個電位器和DIP開關(guān)設(shè)定好參數(shù)：

（1）P1為速度電位器，可調(diào)節(jié)7種不同的速度值，速度范圍取決于執(zhí)行機構(gòu)。

（2）P2為關(guān)力矩電位器，以10%的步幅可將力矩值從30%～100%進行調(diào)節(jié)。

（3）P3為開力矩電位器，以10%的步幅可將力矩值從30%～100%進行調(diào)節(jié)。

4.2.2 電動門控制頭DIP8個開關(guān)功能

（1）S1開關(guān)用于確定關(guān)門時的旋轉(zhuǎn)方向。S1開關(guān)置ON位是發(fā)出關(guān)命令后輸出軸逆時針旋轉(zhuǎn)關(guān)門；S1開關(guān)置OFF位是發(fā)出關(guān)命令后輸出軸順時針旋轉(zhuǎn)關(guān)門。

（2）S2開關(guān)用于確定到達關(guān)位后是靠行程停止還是靠力矩停止。S2開關(guān)置ON時，電動門到達關(guān)位后，正常時靠行程停止且發(fā)出反饋信號，力矩作為報警信號；S2開關(guān)置OFF時，電動門到達關(guān)位后，正常時靠力矩停止，行程作為反饋信號。

（3）S3開關(guān)用于確定到達開位后是靠行程停止還是靠力矩停止。S3開關(guān)置ON時，電動門到達開位后，正常時靠行程停止且發(fā)出反饋信號，力矩作為報警信號；S3開關(guān)置OFF時，電動門到達開位后，正常時靠力矩停止，行程作為反饋信號。

（4）S4和S5為組合開關(guān)，用于確定反饋信號的輸出。陽城發(fā)電廠SIPOS5電動門S4和S5開關(guān)均設(shè)置為“ON”，其含義為電動門控制頭內(nèi)X3.1端子排的8號端子輸出開反饋信號，到達開位時閉合；9端子輸出關(guān)反饋信號，常開接點，到達關(guān)位時閉合；10號端子輸出故障反饋信號，常閉接點、故障時斷開或切到就地位，11號端子輸出開力矩故障反饋信號常閉接點、故障時斷開或力矩到達時斷開；12號端子輸出關(guān)力矩故障反饋信號，常閉接點、故障時斷開或力矩到達時斷開。如果S4和S5開關(guān)設(shè)置不正確，反饋信號會報警。

（5）S6開關(guān)用于確定開關(guān)量輸入信號的型號。S6開關(guān)置“ON”位時，為脈沖信號；置“OFF”位時，為連續(xù)信號。本廠SIPOS5電動門S6開關(guān)均設(shè)置為“OFF”。

（6）S7開關(guān)用于確定閥門調(diào)試時到達開位、關(guān)位終端的位置。在調(diào)試閥門時，先將調(diào)試板插入，用就地/遠方按扭開關(guān)選擇就地，再將S8開關(guān)由OFF撥到ON。

（7）S8開關(guān)用于確定閥門是調(diào)試狀態(tài)還是運行狀態(tài)。S8開關(guān)置“ON”位時為調(diào)試狀態(tài)；S8開關(guān)置“OFF”位時為運行狀態(tài)。需要注意的是：調(diào)試完畢后，要將S8開關(guān)由“ON”位撥回“OFF”位。

4.3 調(diào)試步驟

（1）先使執(zhí)行機構(gòu)處于“就地”操作狀態(tài)，按動內(nèi)部的“遠方/就地”按鈕使執(zhí)行機構(gòu)切換至“就地”操作狀態(tài)。再將S8開關(guān)由OFF撥到ON。

（2）首先，調(diào)整閥門的開終端位置。通過電動將執(zhí)行機構(gòu)到達開位終端，且H1、H2燈指示正確，將S7開關(guān)由OFF撥到ON，再由ON撥回OFF，此時開位終端已被確認。然后調(diào)整閥門的關(guān)終端位置。通過電動將執(zhí)行機構(gòu)到達關(guān)位終端，且H1、H2燈指示正確，將S7開關(guān)由OFF撥到ON，再由ON撥回OFF，此時關(guān)位終端已被確認。

（3）將S8開關(guān)由ON撥回OFF。

（4）用就地/遠方按扭開關(guān)選擇遠方，此時應綠燈（H1）常亮，紅燈（H2）熄滅，否則重新調(diào)試。

5 常見故障及處理方法

（1）紅燈H2常亮或閃兩次后，停頓1 s再重復閃爍：故障原因可能為變頻器損壞或工作不穩(wěn)定、電機溫度過高、變頻器過高。此時，可先將該電動門控制頭內(nèi)的DIP開關(guān)的S8由OFF打到ON再打回OFF，如果故障依舊，再采取將該電動門24VDC電源L+從相應就地接線盒處解開，再將該電動門MCC處交流動力電源小開關(guān)斷開，然后先送MCC處動力電源小開關(guān)，再到就地接線盒處將L+電源線接上，此時，電動門控制頭處H1指示燈應綠燈常亮，H2紅色指示燈應熄滅；如果停送電后仍然是H2指示燈紅燈常亮或閃兩下停頓1 s后重復閃爍，就需要更換電動門變頻器板了。

（2）紅燈H2閃3次后，停頓1 s再重復閃爍：故障原因可能為MCC處動力電源小開關(guān)未合閘或損壞、控制板上黑色旋鈕內(nèi)的保險管熔斷或接觸不良、動力電纜線接觸不良等。采取的措施：請運行人員合上電源小開關(guān)，檢查或更換保險管，檢查并緊固動力線。

（3）紅燈H2閃4次后，停頓1 s再重復閃爍：故障原因可能為控制用的電纜斷線或接觸不良、電位器在旋轉(zhuǎn)過程中經(jīng)過斷點。采取的措施：檢查分體電纜及兩端的插頭接觸是否良好，檢查電位器接線或插頭接觸是否良好，檢查電機溫度元件接線或插頭接觸是否良好。

（4）紅燈H2閃5次后，停頓1 s再重復閃爍：故障原因可能為閥門在中間某個位置被卡住。采取的措施：檢查閥門是否太沉，并通知機務(wù)到場進行處理，如果閥門不沉，可將力矩的限值適當提高一些。

（5）紅燈H2閃6次后，停頓1 s再重復閃爍：故障原因可能為閥門在運行中超過了設(shè)定的終端位置。采取的措施：檢查電位器，檢查閥門是否太沉或適當提高力矩限值，檢查無問題后重新進行調(diào)試。

（6）綠燈H1閃兩次后，停頓1 s再重復閃爍：故障原因可能為正在使用手輪或手輪未彈出，手輪處的行程開關(guān)損壞或接線及插頭接觸不良。采取的措施：檢查手輪是否彈到位，檢查手輪處的行程開關(guān)和接線、插頭接觸是否良好。

6 優(yōu)點及應用意義

6.1 SIPOS5電動門的優(yōu)點

（1）SIPOS5在世界上首次將目前先進且成熟的變頻調(diào)速技術(shù)應用于電動執(zhí)行機構(gòu)中，在其內(nèi)部集成了一臺一體化變頻器，用于控制電機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向，無需外配換向器。因此，SIPOS5機械結(jié)構(gòu)簡單，機械磨損小，維護量小，電氣接線更為簡單。

（2）改進后的SIPOS5采用電子式限位保護和電子式力矩保護。

（3）SIPOS5因內(nèi)部集成了一體化變頻器，故同一臺執(zhí)行器，電機在運行中可以設(shè)置成有不同的轉(zhuǎn)速、開速度、關(guān)速度、離開和接近極限位置的速度以及緊急情況下的速度，從而實現(xiàn)閥門的“柔性”啟動和“柔性”關(guān)閉。

（4）SIPOS5帶現(xiàn)場操作和編程單元，可就地編程和設(shè)置，并就地進行故障自診斷，帶電子式電機保護功能。

（5）如現(xiàn)場安裝空間不夠、現(xiàn)場溫度過高或安裝現(xiàn)場不便于調(diào)試，在這3種情況下，可將電控部分和機械部分分開安裝，這樣既可解決以上問題，也絲毫不影響執(zhí)行器的性能。

6.2 SIPOS5電動門的應用意義

SIPOS5電動門在陽城電廠汽機房占據(jù)了絕大多數(shù)，將它獨特的優(yōu)勢和先進的技術(shù)應用在汽機房的各個角落里。現(xiàn)場溫度過高或安裝現(xiàn)場不便于調(diào)試，還可將電控部分和機械部分分開安裝，這樣既可解決以上問題，也絲毫不影響執(zhí)行器的性能。雖然在運行過程中也會出現(xiàn)變頻器故障等其他問題，但是隨著電動門性能的不斷改進和人員技術(shù)的提高，SIPOS5電動門的故障會逐漸地減少。這樣，在自動調(diào)節(jié)DCS系統(tǒng)中，SIPOS5電動門就會根據(jù)系統(tǒng)要求，靈活自如用開關(guān)來適應調(diào)節(jié)系統(tǒng)的需求，從而使電廠的生產(chǎn)更加穩(wěn)定和經(jīng)濟。