浅谈电厂调节型执行器选型要点

李永涛

(茂名臻能热电有限公司，广东 茂名 525000)

浅谈电厂调节型执行器选型要点

李永涛

(茂名臻能热电有限公司，广东 茂名 525000)

鉴于调节型执行器性能对电厂的自动控制有决定性作用，现分析了选择调节型执行器时应考虑的各因素。

电厂；调节型执行器；选型

1 调节型执行机构在电厂的重要性

现代电力发展对自动化要求越来越高，要求调节型执行器快速准确地响应系统调节。自动调节好坏与调节型执行机构有最直接的关系，尤其是随着近年来火力发电厂自动启/停机控制系统APS在我国新建机组的推广，调节型执行机构的重要性更加突出。调节型执行器要求准确、快速、可靠性高，要达到这样的要求，在设计初期或者进行选型时就应该充分考虑各种因素，因为正确选型将会减少机组在运行中的故障次数，避免因为执行器自动调节达不到要求而进行的技改。本文将以实际的工作经验探讨如何帮助电厂正确选型。

2 常见的执行器种类

(1) 按动力源形式分为气动、电动、液动；(2) 按位移方式分为多回转、角行程、直行程；(3) 按防护等级分为普通型、防爆型、隔爆型；(4) 按防水等级分，主要标准参照IP××系列，目前最高的为IP68。

3 选型时应考虑的因素

3.1 适用场合

电厂环境复杂，有些地方可能会被水浸，有些地方有粉尘或者油污、有的地方伴有剧烈振动，有些地方有高温，有些地方由于管道密集空间受限。在北方寒冷地区，需考虑寒冷的因素，执行器应自带加热器，南方相对潮湿，压缩空气需做好干燥措施，否则执行器容易因压缩空气带水而损坏。由于执行器在电厂尤其是重要的系统中一般都处于长期运行状态，充分考虑环境因素对执行器的影响，会对系统的稳定有很大帮助。

3.2 动力源要求

电厂最常用的有电动执行器、气动执行器、液动执行器。液动执行器力矩输出大、响应速度最快、控制精确，但要配有专门的液压装置，体积较大，造价也较高。气动执行器安全、操作维护便利、整体价格低、控制精度较高，性价比高，但大力矩的体积过大且成本高。相对液动和气动执行器，电动执行器体积较小，安装简便(只需敷设电源电缆和信号电缆)，缺点是力矩较小，结构复杂，动作较慢，故障率一般较高。应熟知液动、气动、电动执行器的特性，根据使用的场合，选定具体的动力源。

3.3 执行器位移形式

执行器的位移形式是根据阀门启闭形式来选择和决定的，通常闸阀和截止阀选多回转电动执行器，因为这类阀门需多圈旋转才能完成启闭过程；直行程的执行器通常会用于匹配阀瓣升降进行开关的阀门，常见的如单座调节阀和双座调节阀；角行程的执行器的扭矩是旋转输出，旋转的角度小于360°，并且旋转角度小于或等于90°才能完成启闭过程，如蝶阀、球阀等，角行程执行器通常应用于调节风门或风机挡板。

在不同场合会选用不同位移形式的执行器，例如在给水系统中通常会选用直行程的执行器。每个系统的调节门都有自己的特性，会根据系统的工质来选用合适的阀门，就需要配合阀体选择位移形式合适的执行器。

3.4 输出扭矩选择

扭矩的选择关系到调门投自动的性能，正常来说，需要清楚阀门厂家提供的扭矩参数，根据厂家提供的最大扭矩值再乘以1.2～1.5来匹配调整门的扭矩。尽管这是理论值，但考虑到工况环境，应该适当地提高点执行器的上限值，因为现场会受热胀冷缩、粉尘、生锈等影响，选择过小的扭矩，执行器在运行中力矩保护动作，将导致执行器不能操作。茂名臻能热电有限公司#7机组热风调整门，厂家提供的扭矩是800 N·m，设计时按1.2倍力矩冗余来确定执行器扭矩，即960 N·m，匹配了罗托克IQT1000(扭矩为1 000 N·m)的执行器，结果执行器在阀门冷态无负荷时都很顺畅，但一到阀门热态(正常时，热风会达到300 ℃)运行时，尽管力矩保护调到最大的1 000 N·m，但还是经常力矩保护动作，无法投自动，影响运行，后来经过技改更换力矩为2 000 N·m的IQT2000才满足投自动要求。

3.5 防护等级选择

电厂一些特殊的地方会有防爆或者防护要求，例如氢系统、氨区、油区、制粉系统、脱硫系统等，对设备都有很高的防爆或者防腐蚀要求。因为执行器在动作时一般都会有摩擦、电流火花甚至撞击等，要根据电厂规程和实际应用，选择合适的防爆或防腐蚀执行器，避免选型的低级错误而导致严重的事故。

3.6 控制信号与反馈注意事项

现在电厂调节型执行器最常用控制信号直接或间接使用4～20 mA模拟信号，反馈信号有些执行器使用电流，有的使用电压信号，有些需要DCS供电才会有正确的反馈，在选择和设计初就考虑好这些问题，有助于减少安装时的工作量。总线技术推出后，智能执行器的控制和反馈方式能通过总线来实现，传统的4～20 mA模拟信号有可能会被取代，考虑到将来升级的可能，选择一款能支持总线技术控制的执行器，也是明智之举。

3.7 经济性要求

调节型执行器不能单一地根据某一因素而选，一台执行机构的经济性，包含着执行器设计、选型、安装、维护、故障率、可靠性、使用成本等综合因素，因为长时间运行，可靠性失效随时都会直接危害机组的安全，所以笔者觉得应该优先考虑可靠性，毕竟一台执行机构发生故障，可能引发的“蝴蝶效应”远比投资初期的资金多得多。其他因素则需要根据具体厂的实际情况而定，例如有些发电厂维护人员较多，会关注价格因素；有些厂会考虑到批量维护的经济性，选择同型号或者同品牌的执行器。

3.8 智能定位要求

随着现在调节型执行器的发展，过去老式的执行机构由于存在偏差大、控制精确度低、调试和维护工作量大等缺点，已经大大制约自动化的发展，智能调节执行器应运而生，越来越多的高集成度、高智能化的执行器涌入市场，现在控制系统向着总线的方向发展，相应的系统也要求执行器能适应控制发展趋势。总的来说，智能执行器在通讯、自我诊断、集成度、控制精度、总线网络化、小型化、机电一体化、变频技术等方面有巨大的优势，所以选择智能执行器也是大趋势。根据多年维护智能执行器的经验，好的智能执行器应具备下面特点：

(1) 稳定性。对于电厂的执行器来说，稳定高于一切，话虽然有点过，但这正反映了稳定对于电厂运行的重要性，执行器的稳定与否直接影响着经济效益。

(2) 精确度。热控人员对精确度的追求永不止步，智能执行器的精确度应多加考虑。

(3) 总线技术。总线是将来控制系统的主流，不可忽略这部分的因素，或许在不久的将来其会取代DCS。目前主流总线有基金会总线FF、CAN总线、Profibus现场总线、Device Net，其中Profibus现场总线是德国西门子子公司SIPOS主推的技术，是电厂最常用的。对电厂来说，选择一款智能执行器应该具有大局观和前瞻性，为将来控制系统换代做准备。

(4) 总体经济性。选择智能执行器还应该考虑下长远的运行成本和维护成本，考虑到选择智能执行器的总体经济性。

4 结语

近年来，调节型执行器的市场越来越成熟，相关法律法规也更加完善，国家也在引导市场走向节能、由单一品种向着多规格和多品种方向发展。我们选择调节型执行器也要顺大方向而行，但不同的电厂由于自身条件不一样，对执行器的要求难免会有所区别，选择结果会不一样。选择调节型执行器的时候，我们要充分重视以上选型要点，充分考虑各因素，尤其是对于智能型执行器而言，更应该注重未来发展趋势，把电厂的发展与其密切联系起来，做一名有远见及大局观的热控工作人员。

[1]付敬奇.执行器及其应用[M].北京：机械工业出版社，2009

[2]贺增耀，高文彦.电动执行器在自动控制系统中的发展及应用[J].热力发电，2007(1)

2014-05-30

李永涛(1983—)，男，广东茂名人，助理工程师，研究方向：热工自动化。