智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分體安裝的應(yīng)用

何俊松

(江蘇新海發(fā)電有限公司， 江蘇 連云港 222012)

智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分體安裝的應(yīng)用

何俊松

(江蘇新海發(fā)電有限公司， 江蘇 連云港 222012)

隨著發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化程度的提高，智能化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在電廠中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是火電廠執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于受生產(chǎn)環(huán)境的制約，相當(dāng)一部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝多處于高溫、震動(dòng)大、多灰塵環(huán)境。安裝在如此惡劣環(huán)境中的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常發(fā)生電路板件等的故障，這些故障不僅影響了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且也給維護(hù)帶來(lái)極大的不便，且大大縮短了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。通過(guò)對(duì)這些智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行分體安裝改造后，不僅徹底消除了這類(lèi)設(shè)備故障，大大提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，而且大幅降低了維護(hù)檢修工作量和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，取得了良好效果，對(duì)今后處理此類(lèi)問(wèn)題起到一定的參考作用。

智能型；分體安裝；控制板；齒輪單元

江蘇新海發(fā)電有限公司現(xiàn)有兩臺(tái)330MW亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組和一臺(tái)1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，還有一臺(tái)1000MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組正在建設(shè)當(dāng)中。隨著新設(shè)備、新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，火力發(fā)電廠的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，必然離不開(kāi)電動(dòng)閥門(mén)這個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)用處不同分為開(kāi)關(guān)型和調(diào)節(jié)型，在某些應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)閥門(mén)的控制不僅僅是簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制，還涉及到開(kāi)度調(diào)節(jié)控制以及流量等各種參數(shù)關(guān)系控制，這對(duì)閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器的智能性提出了更高的要求?，F(xiàn)在超超臨界機(jī)組使用的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)量非常多，其中大部分是智能型一體化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用超大規(guī)模集成芯片，由微處理器完成信號(hào)傳遞、調(diào)節(jié)參數(shù)切換、狀態(tài)指示、控制量輸出，增強(qiáng)了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能，它不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且故障率低，即使有故障，也能通過(guò)自檢發(fā)現(xiàn)，并把錯(cuò)誤代碼顯示給工程師，以便及早解決問(wèn)題。它具有智能控制、防護(hù)等級(jí)高、控制精度較高、重量輕、穩(wěn)定性好、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。目前，越來(lái)越多的火力發(fā)電廠都采用智能一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

1 智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障現(xiàn)象及處理

江蘇新海發(fā)電有限公司1號(hào)機(jī)組自2012年11月投入商業(yè)運(yùn)行以來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)安裝于高溫高壓環(huán)境等特殊部位的智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障頻發(fā)，常見(jiàn)故障現(xiàn)象有閥門(mén)操作不動(dòng)、指令與反饋偏差大、反饋顯示壞點(diǎn)等。普遍原因一是機(jī)務(wù)閥門(mén)本體卡澀，二是熱工電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障或者電纜故障。針對(duì)第一種原因可以請(qǐng)機(jī)務(wù)人員配合處理；針對(duì)第二種原因檢修人員至現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)：因閥門(mén)受高溫炙烤、受潮或受振動(dòng)影響，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主板、電源板等電氣元件受損，造成電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作不動(dòng)或者無(wú)法操作，或者反饋信號(hào)異常。處理方法只有更換損壞的電路板件或者更換一個(gè)新的控制頭，但是在這種環(huán)境中，處理好的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)過(guò)不了多久又會(huì)出現(xiàn)相似的故障。這樣不但維修費(fèi)用高昂、檢修工作量大，而且對(duì)于機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有很大的影響。熱工技術(shù)人員對(duì)公司#1機(jī)組爐控班近三個(gè)月關(guān)于智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障缺陷單進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，主要選擇高溫高壓高濕環(huán)境處的智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，比如鍋爐減溫水系統(tǒng)等智能型執(zhí)行機(jī)構(gòu)缺陷單未統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，具體如表1。

表1 2013年6月～8月#1機(jī)組智能型執(zhí)行機(jī)構(gòu)缺陷分析統(tǒng)計(jì)表

由表1得知[1]，統(tǒng)計(jì)的智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)缺陷單中，控制器死機(jī)現(xiàn)象很多，經(jīng)查大部門(mén)是屬小風(fēng)門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障，因?yàn)榘惭b位置緊貼爐膛，溫度太高，容易造成控制器死機(jī)，嚴(yán)重的就會(huì)造成控制器內(nèi)板件故障。還有一些屬于機(jī)務(wù)閥門(mén)卡澀原因引起，但是絕大多數(shù)故障原因是執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單元電器元件故障造成死機(jī)或損壞。

2 智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障原因分析

為了更進(jìn)一步查清故障原因，筆者對(duì)這些發(fā)生故障的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按故障原因進(jìn)行分層查找，發(fā)現(xiàn)主要是安裝在以下幾個(gè)地方的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)容易出現(xiàn)電路板件故障。

(1)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度高。比如空預(yù)器入口煙氣擋板、緊靠爐墻的小風(fēng)門(mén)等。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝緊靠煙道爐墻等高溫環(huán)境中，且空氣流通性差，再加上擋板輸出軸處熱風(fēng)泄露，特別是夏天時(shí)，最高溫度能達(dá)到80℃左右，超過(guò)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)耐溫極限，容易造成電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制裝置死機(jī)，操作不動(dòng)，根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)正常自動(dòng)運(yùn)行，對(duì)其斷電重新送電后恢復(fù)正常，且高溫容易造成智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電子元器件烤壞或更快老化失效。

(2)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境濕度高。比如鍋爐撈渣機(jī)溢流水池、機(jī)房凝汽器排水坑、循泵房循環(huán)水坑等處，現(xiàn)場(chǎng)常年積水潮汽重。智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電路板等電子元器件最怕水汽等侵蝕，在這種潮濕環(huán)境中，就算現(xiàn)在智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有很好的密封工藝，時(shí)間久了也會(huì)受潮腐蝕，導(dǎo)致電路板件等損壞，就連執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器面板上的就地操作按鈕也經(jīng)常由于腐蝕失靈拒動(dòng)。

(3)現(xiàn)場(chǎng)管道振動(dòng)大。特別是汽機(jī)房里的高溫高壓管道，由于里面是流動(dòng)的高溫高壓介質(zhì)，造成管道振動(dòng)非常大，比如高加連接管道、小機(jī)排氣管道等處的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不但溫度高，更主要的是振動(dòng)大，而安裝在管道上的智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由于電子元器件非常多，非常精密，振動(dòng)大容易造成部分控制回路出現(xiàn)接線或插件松動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)好時(shí)壞。嚴(yán)重的會(huì)造成控制器中的電子元器件松動(dòng)損壞，進(jìn)而造成控制板件故障，從而導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障。

針對(duì)以上三種惡劣環(huán)境處電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)的故障認(rèn)真分析，發(fā)現(xiàn)絕大部分都是控制板件損壞，而行程開(kāi)關(guān)等齒輪單元并沒(méi)有損壞。解決這類(lèi)問(wèn)題最有效的方法就是使電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在理想的環(huán)境中工作，但是閥門(mén)本體的位置是固定的，這樣只有從電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)這方面來(lái)想辦法。要想徹底解決這類(lèi)故障，筆者認(rèn)為只有以下兩種解決方法：第一種方法是把閥門(mén)和電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接的連杠延長(zhǎng)，對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行移位，這種方法受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素影響大，且只能是連桿延長(zhǎng)，不能是任意方向；第二種方法是對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行分體安裝改造，即電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的齒輪單元不動(dòng)，將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制單元(包含電子元器件的控制部分)移到干燥、低溫、振動(dòng)小的地方，這種方法比較靈活，可以任意方向移動(dòng)，且最長(zhǎng)距離可以達(dá)到15米。

3 智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分體安裝改造方案

智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由控制單元和齒輪單元兩部分組成，控制單元主要由控制主控板、電源板、反饋板以及接觸器等部件構(gòu)成。齒輪單元主要由電機(jī)、渦輪、蝸桿、減速箱、閥位/力矩傳感器和手輪等機(jī)械部件構(gòu)成。分體改造的主要目的[2]就是將智能型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制單元和齒輪單元分離，把原智能型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制部分挪到溫度低、通風(fēng)好、振動(dòng)小的合適的地方，再通過(guò)電纜把控制單元與齒輪單元連接起來(lái)，用于延長(zhǎng)連接的電纜全部采用帶屏蔽電纜，防止干擾確保信號(hào)傳輸穩(wěn)定。圖1為Sipos 5智能開(kāi)關(guān)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分體安裝指導(dǎo)圖。圖1中的a為智能型一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)，b為執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制單元和齒輪單元分離，c左邊部分為分體安裝的控制單元，配有安裝支架和帶插頭的連接盒，c右邊部分為分體安裝的齒輪單元。

現(xiàn)在智能型執(zhí)行器生產(chǎn)廠家一般都能提供控制單元和齒輪單元的專(zhuān)用連接線和帶插座的連接盒，這樣就非常簡(jiǎn)單了，只需要把原智能型執(zhí)行器的控制單元拆下，通過(guò)新做支架等方式安裝固定到理想的新位置，再用生產(chǎn)廠家的專(zhuān)用連接線把控制單元和齒輪單元兩頭連接起來(lái)即可。所有的調(diào)試操作等都和以前的一樣，而且穩(wěn)定性和可靠性大大提高。

4 智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分體安裝改造案例及效果

(1)高加三通閥電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)案例。江蘇新海發(fā)電有限公司1號(hào)機(jī)組高加三通閥電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的是德國(guó)Sipos 5智能型一體化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于高加連接管道里面流通的是高溫高壓介質(zhì)，所以管道振動(dòng)非常大，而安裝在管道上的高加三通閥電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常由于振動(dòng)大出現(xiàn)故障。解決方法就是2013年9月機(jī)組B修期間對(duì)其進(jìn)行分體安裝，把控制單元安裝在3米外的一個(gè)結(jié)構(gòu)鋼梁立柱上，再通過(guò)Sipos公司的專(zhuān)用連接線把控制單元和齒輪單元連接起來(lái)。通過(guò)對(duì)智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分體安裝，已經(jīng)很好地解決了這類(lèi)振動(dòng)大造成的板件損壞問(wèn)題，保證了設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。改造前后對(duì)比見(jiàn)表2。

(2)引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)案例。江蘇新海發(fā)電有限公司1號(hào)機(jī)組甲引風(fēng)機(jī)動(dòng)葉調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的是德國(guó)Sipos Flash 5智能調(diào)節(jié)型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由于現(xiàn)場(chǎng)安裝位置距引風(fēng)機(jī)系統(tǒng)煙道本體很近，再加上擋板輸出軸處腐蝕性熱風(fēng)泄露，經(jīng)常造成此電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)板件故障而無(wú)法投入自動(dòng)。解決方案就是2013年9月機(jī)組B修期間對(duì)其進(jìn)行分體安裝，把其控制單元拆下安裝到距地面1.5米高的開(kāi)闊位置，做好支架固定，做好防雨棚，通過(guò)Sipos公司的專(zhuān)用連接線把控制單元和齒輪單元連接起來(lái)。此電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分體改造后至今已安全運(yùn)行半年多沒(méi)出現(xiàn)故障。

表2 高加三通閥智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)分體改造前后對(duì)比表

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著發(fā)電機(jī)組的大型化發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化的要求也越來(lái)越高，這樣對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求也越來(lái)越高，不但對(duì)其智能化要求越來(lái)越高，對(duì)其適應(yīng)各種不同惡劣環(huán)境的要求也越來(lái)越高。智能化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分體安裝既滿(mǎn)足了智能化的要求，也使得維護(hù)調(diào)試工作極其方便，對(duì)安裝在惡劣環(huán)境下的執(zhí)行機(jī)構(gòu)維護(hù)調(diào)試尤其方便，維護(hù)人員可在安裝位置對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行閥位調(diào)整、執(zhí)行器操作、開(kāi)關(guān)限位等工作，同時(shí)也保證了維護(hù)人員的作業(yè)安全。

[1] 李肇果.電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)常見(jiàn)故障及快速排除方法[J].自動(dòng)化與儀器儀表，2009(2):93-96.

[2] 倪平.電動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)改造的方案的優(yōu)化與實(shí)施[J].華電技術(shù)，2012，34(1):49-50.

[責(zé)任編輯：王敏]

Application of Fission Installation of Intelligent Electric Actuator

HEJun-song

(JiangsuXinhaiPowerGeneratingCo.,Ltd.,Lianyungang222012,China)

With the improvement of generating set automation, the application of intelligent electric actuators in power plant is more and more wide, but due to the restriction of the production environment, quite a part of the installations of the actuators are in high temperature, large vibration and dust environment. The electric actuators installed in such severe environment often have faults such as circuit board fault and so on, and these faults not only affect the safe and stable operation of the system, but also cause the inconvenience for maintenance, and shorten the service life of the actuators. By the fission installation transformation of intelligent electric actuators, this kind of equipment fault is eliminated, the reliability of equipment operation is greatly improved, and the workload of maintenance and maintenance cost are greatly reduced, achieving the good effect, to play a role of reference to handle such problems in the future.

intelligent; fission installation; control panel; gear unit

2014-10- 02

何俊松(1981-)，男，江西宜春人，工程師，從事火電廠熱控設(shè)備維護(hù)管理工作。E-mail:hejsong@163.com

TM621.6

B

1672-9706(2015)03- 0031- 04