SIPOS5电动执行机构在电厂中的应用

张 丽

（阳城国际发电有限责任公司，山西 晋城 048102）

1 综述

随着发电厂自动化水平的提高，我国的火力发电企业已普遍进入大机组、高参数、高度自动化的发展阶段，因此，提高自动化调节系统的稳定性、准确性、快速性就显得十分重要。通过近几年电厂机组运行的实践表明，自动化调节系统的调节品质不好或调节系统发生故障，经常是由于电动执行机构有问题造成的。

2 电动门的工作原理及组成

2.1 电动门的工作原理

执行机构的工作原理是：一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号的作用下工作，而SIPOS5电动门是利用变频器来驱动阀杆动作的电动执行机构。电动执行机构一般分为两种类型：一种是关断型的，用于把阀门驱动至全开或全关的位置；另一种是调节型的，用于调节阀的执行机构能够精确地使阀门走到任何位置，来满足生产的需要。阳城发电厂一期6×350 MW机组在汽机侧大部分使用了SIPOS5电动执行机构。以#1机为例，机侧共有SIPOS5电动门116个，占汽机房可控制阀门的80%以上，对汽机房设备控制起重要作用。

2.2 电动门的组成

（1）电机：是由变频器控制的三相交流电机组成的，功率分别为250～5 500 W的不同规格，在电动机定子内部装有热敏开关作过热保护。当电动机出现异常过热（内部温度超过130℃）时，该开关就会动作，将控制电动机的电路断开，以保护电动机和执行机构。

（2）斜齿轮。

（3）手柄：只有当执行机构静止不动时，才允许手柄手动操作阀门，不允许用电机带动手柄一起旋转。手柄顺时针旋转时，关闭阀门；手柄逆时针旋转时，打开阀门。

（4）信号齿轮单元：此信号齿轮单元是带比率的，它可根据执行机构全行程的旋转圈数、行程距离或角度来选择合适的齿轮比。

（5）输出法兰和顶部安装机。

3 SIPOS5电动门的操作方法

电动门的操作方式有两种：一种是在远方DCS系统画面上操作阀门开和关两个方向，也有停止位。当阀门遇到紧急故障时，在画面上一点停止按钮，阀门就会停到指定的位置。另一种是在就地操作阀门，需装上单独的阀门操作板，操作板上有4个按键：分别是远方就地切换开关、开按钮、关按钮、停按钮。当在就地操作时，先把切换开关打至就地位。如果需要开执行机构就按下开按钮，执行机构就朝开方向运行，到达开限位停止；如果需要关执行机构就按下关按钮，执行机构就朝关方向运行，到达关限位时停止。

4 调试阀门的具体事项

4.1 调试前的准备工作

安装完毕并进行检查后，应确保以下工作：

（1）正确安装了执行机构。

（2）所有固定螺丝、连接件及电气连接部分都拧紧。

（3）正确实施了接地和等电位连接。

（4）电气连接正确无误。

4.2 开关和电位器的设定

4.2.1 设定参数

在调试开始前，需先用3个电位器和DIP开关设定好参数：

（1）P1为速度电位器，可调节7种不同的速度值，速度范围取决于执行机构。

（2）P2为关力矩电位器，以10%的步幅可将力矩值从30%～100%进行调节。

（3）P3为开力矩电位器，以10%的步幅可将力矩值从30%～100%进行调节。

4.2.2 电动门控制头DIP8个开关功能

（1）S1开关用于确定关门时的旋转方向。S1开关置ON位是发出关命令后输出轴逆时针旋转关门；S1开关置OFF位是发出关命令后输出轴顺时针旋转关门。

（2）S2开关用于确定到达关位后是靠行程停止还是靠力矩停止。S2开关置ON时，电动门到达关位后，正常时靠行程停止且发出反馈信号，力矩作为报警信号；S2开关置OFF时，电动门到达关位后，正常时靠力矩停止，行程作为反馈信号。

（3）S3开关用于确定到达开位后是靠行程停止还是靠力矩停止。S3开关置ON时，电动门到达开位后，正常时靠行程停止且发出反馈信号，力矩作为报警信号；S3开关置OFF时，电动门到达开位后，正常时靠力矩停止，行程作为反馈信号。

（4）S4和S5为组合开关，用于确定反馈信号的输出。阳城发电厂SIPOS5电动门S4和S5开关均设置为“ON”，其含义为电动门控制头内X3.1端子排的8号端子输出开反馈信号，到达开位时闭合；9端子输出关反馈信号，常开接点，到达关位时闭合；10号端子输出故障反馈信号，常闭接点、故障时断开或切到就地位，11号端子输出开力矩故障反馈信号常闭接点、故障时断开或力矩到达时断开；12号端子输出关力矩故障反馈信号，常闭接点、故障时断开或力矩到达时断开。如果S4和S5开关设置不正确，反馈信号会报警。

（5）S6开关用于确定开关量输入信号的型号。S6开关置“ON”位时，为脉冲信号；置“OFF”位时，为连续信号。本厂SIPOS5电动门S6开关均设置为“OFF”。

（6）S7开关用于确定阀门调试时到达开位、关位终端的位置。在调试阀门时，先将调试板插入，用就地/远方按扭开关选择就地，再将S8开关由OFF拨到ON。

（7）S8开关用于确定阀门是调试状态还是运行状态。S8开关置“ON”位时为调试状态；S8开关置“OFF”位时为运行状态。需要注意的是：调试完毕后，要将S8开关由“ON”位拨回“OFF”位。

4.3 调试步骤

（1）先使执行机构处于“就地”操作状态，按动内部的“远方/就地”按钮使执行机构切换至“就地”操作状态。再将S8开关由OFF拨到ON。

（2）首先，调整阀门的开终端位置。通过电动将执行机构到达开位终端，且H1、H2灯指示正确，将S7开关由OFF拨到ON，再由ON拨回OFF，此时开位终端已被确认。然后调整阀门的关终端位置。通过电动将执行机构到达关位终端，且H1、H2灯指示正确，将S7开关由OFF拨到ON，再由ON拨回OFF，此时关位终端已被确认。

（3）将S8开关由ON拨回OFF。

（4）用就地/远方按扭开关选择远方，此时应绿灯（H1）常亮，红灯（H2）熄灭，否则重新调试。

5 常见故障及处理方法

（1）红灯H2常亮或闪两次后，停顿1 s再重复闪烁：故障原因可能为变频器损坏或工作不稳定、电机温度过高、变频器过高。此时，可先将该电动门控制头内的DIP开关的S8由OFF打到ON再打回OFF，如果故障依旧，再采取将该电动门24VDC电源L+从相应就地接线盒处解开，再将该电动门MCC处交流动力电源小开关断开，然后先送MCC处动力电源小开关，再到就地接线盒处将L+电源线接上，此时，电动门控制头处H1指示灯应绿灯常亮，H2红色指示灯应熄灭；如果停送电后仍然是H2指示灯红灯常亮或闪两下停顿1 s后重复闪烁，就需要更换电动门变频器板了。

（2）红灯H2闪3次后，停顿1 s再重复闪烁：故障原因可能为MCC处动力电源小开关未合闸或损坏、控制板上黑色旋钮内的保险管熔断或接触不良、动力电缆线接触不良等。采取的措施：请运行人员合上电源小开关，检查或更换保险管，检查并紧固动力线。

（3）红灯H2闪4次后，停顿1 s再重复闪烁：故障原因可能为控制用的电缆断线或接触不良、电位器在旋转过程中经过断点。采取的措施：检查分体电缆及两端的插头接触是否良好，检查电位器接线或插头接触是否良好，检查电机温度元件接线或插头接触是否良好。

（4）红灯H2闪5次后，停顿1 s再重复闪烁：故障原因可能为阀门在中间某个位置被卡住。采取的措施：检查阀门是否太沉，并通知机务到场进行处理，如果阀门不沉，可将力矩的限值适当提高一些。

（5）红灯H2闪6次后，停顿1 s再重复闪烁：故障原因可能为阀门在运行中超过了设定的终端位置。采取的措施：检查电位器，检查阀门是否太沉或适当提高力矩限值，检查无问题后重新进行调试。

（6）绿灯H1闪两次后，停顿1 s再重复闪烁：故障原因可能为正在使用手轮或手轮未弹出，手轮处的行程开关损坏或接线及插头接触不良。采取的措施：检查手轮是否弹到位，检查手轮处的行程开关和接线、插头接触是否良好。

6 优点及应用意义

6.1 SIPOS5电动门的优点

（1）SIPOS5在世界上首次将目前先进且成熟的变频调速技术应用于电动执行机构中，在其内部集成了一台一体化变频器，用于控制电机的转速和转向，无需外配换向器。因此，SIPOS5机械结构简单，机械磨损小，维护量小，电气接线更为简单。

（2）改进后的SIPOS5采用电子式限位保护和电子式力矩保护。

（3）SIPOS5因内部集成了一体化变频器，故同一台执行器，电机在运行中可以设置成有不同的转速、开速度、关速度、离开和接近极限位置的速度以及紧急情况下的速度，从而实现阀门的“柔性”启动和“柔性”关闭。

（4）SIPOS5带现场操作和编程单元，可就地编程和设置，并就地进行故障自诊断，带电子式电机保护功能。

（5）如现场安装空间不够、现场温度过高或安装现场不便于调试，在这3种情况下，可将电控部分和机械部分分开安装，这样既可解决以上问题，也丝毫不影响执行器的性能。

6.2 SIPOS5电动门的应用意义

SIPOS5电动门在阳城电厂汽机房占据了绝大多数，将它独特的优势和先进的技术应用在汽机房的各个角落里。现场温度过高或安装现场不便于调试，还可将电控部分和机械部分分开安装，这样既可解决以上问题，也丝毫不影响执行器的性能。虽然在运行过程中也会出现变频器故障等其他问题，但是随着电动门性能的不断改进和人员技术的提高，SIPOS5电动门的故障会逐渐地减少。这样，在自动调节DCS系统中，SIPOS5电动门就会根据系统要求，灵活自如用开关来适应调节系统的需求，从而使电厂的生产更加稳定和经济。