智能型电动执行机构分体安装的应用

何俊松

(江苏新海发电有限公司， 江苏 连云港 222012)

智能型电动执行机构分体安装的应用

何俊松

(江苏新海发电有限公司， 江苏 连云港 222012)

随着发电机组自动化程度的提高，智能化电动执行机构在电厂中的应用越来越广泛，但是火电厂执行机构由于受生产环境的制约，相当一部分执行机构的安装多处于高温、震动大、多灰尘环境。安装在如此恶劣环境中的电动执行机构经常发生电路板件等的故障，这些故障不仅影响了系统的安全稳定运行，而且也给维护带来极大的不便，且大大缩短了执行机构的使用寿命。通过对这些智能型电动执行机构进行分体安装改造后，不仅彻底消除了这类设备故障，大大提高了设备运行的可靠性，而且大幅降低了维护检修工作量和设备维护费用，取得了良好效果，对今后处理此类问题起到一定的参考作用。

智能型；分体安装；控制板；齿轮单元

江苏新海发电有限公司现有两台330MW亚临界燃煤发电机组和一台1000MW超超临界燃煤发电机组，还有一台1000MW超超临界燃煤发电机组正在建设当中。随着新设备、新技术的发展和应用，火力发电厂的自动化程度越来越高，要实现生产系统的自动化控制，必然离不开电动阀门这个管网系统中的执行机构。电动执行机构根据用处不同分为开关型和调节型，在某些应用场合，对阀门的控制不仅仅是简单的开关控制，还涉及到开度调节控制以及流量等各种参数关系控制，这对阀门电动执行机构控制器的智能性提出了更高的要求。现在超超临界机组使用的电动执行机构数量非常多，其中大部分是智能型一体化电动执行机构。智能型电动执行机构采用超大规模集成芯片，由微处理器完成信号传递、调节参数切换、状态指示、控制量输出，增强了调节系统的性能，它不仅结构简单，而且故障率低，即使有故障，也能通过自检发现，并把错误代码显示给工程师，以便及早解决问题。它具有智能控制、防护等级高、控制精度较高、重量轻、稳定性好、维护方便等优点。目前，越来越多的火力发电厂都采用智能一体化执行机构。

1 智能电动执行机构常见故障现象及处理

江苏新海发电有限公司1号机组自2012年11月投入商业运行以来，现场安装于高温高压环境等特殊部位的智能电动执行机构故障频发，常见故障现象有阀门操作不动、指令与反馈偏差大、反馈显示坏点等。普遍原因一是机务阀门本体卡涩，二是热工电动执行机构故障或者电缆故障。针对第一种原因可以请机务人员配合处理；针对第二种原因检修人员至现场仔细检查发现：因阀门受高温炙烤、受潮或受振动影响，电动执行机构的主板、电源板等电气元件受损，造成电动执行机构操作不动或者无法操作，或者反馈信号异常。处理方法只有更换损坏的电路板件或者更换一个新的控制头，但是在这种环境中，处理好的电动执行机构过不了多久又会出现相似的故障。这样不但维修费用高昂、检修工作量大，而且对于机组安全经济运行有很大的影响。热工技术人员对公司#1机组炉控班近三个月关于智能型电动执行机构故障缺陷单进行统计和分析，主要选择高温高压高湿环境处的智能型电动执行机构，比如锅炉减温水系统等智能型执行机构缺陷单未统计在内，具体如表1。

表1 2013年6月～8月#1机组智能型执行机构缺陷分析统计表

由表1得知[1]，统计的智能型电动执行机构缺陷单中，控制器死机现象很多，经查大部门是属小风门执行机构故障，因为安装位置紧贴炉膛，温度太高，容易造成控制器死机，严重的就会造成控制器内板件故障。还有一些属于机务阀门卡涩原因引起，但是绝大多数故障原因是执行机构控制单元电器元件故障造成死机或损坏。

2 智能电动执行机构故障原因分析

为了更进一步查清故障原因，笔者对这些发生故障的电动执行机构按故障原因进行分层查找，发现主要是安装在以下几个地方的电动执行机构容易出现电路板件故障。

(1)现场环境温度高。比如空预器入口烟气挡板、紧靠炉墙的小风门等。电动执行机构安装紧靠烟道炉墙等高温环境中，且空气流通性差，再加上挡板输出轴处热风泄露，特别是夏天时，最高温度能达到80℃左右，超过电动执行机构耐温极限，容易造成电动执行机构控制装置死机，操作不动，根本无法实现正常自动运行，对其断电重新送电后恢复正常，且高温容易造成智能型电动执行机构的电子元器件烤坏或更快老化失效。

(2)现场环境湿度高。比如锅炉捞渣机溢流水池、机房凝汽器排水坑、循泵房循环水坑等处，现场常年积水潮汽重。智能型电动执行机构的电路板等电子元器件最怕水汽等侵蚀，在这种潮湿环境中，就算现在智能型电动执行机构有很好的密封工艺，时间久了也会受潮腐蚀，导致电路板件等损坏，就连执行机构控制器面板上的就地操作按钮也经常由于腐蚀失灵拒动。

(3)现场管道振动大。特别是汽机房里的高温高压管道，由于里面是流动的高温高压介质，造成管道振动非常大，比如高加连接管道、小机排气管道等处的电动执行机构，不但温度高，更主要的是振动大，而安装在管道上的智能型电动执行机构由于电子元器件非常多，非常精密，振动大容易造成部分控制回路出现接线或插件松动，进而导致执行机构动作时好时坏。严重的会造成控制器中的电子元器件松动损坏，进而造成控制板件故障，从而导致电动执行机构发生故障。

针对以上三种恶劣环境处电动执行机构出现的故障认真分析，发现绝大部分都是控制板件损坏，而行程开关等齿轮单元并没有损坏。解决这类问题最有效的方法就是使电动执行机构在理想的环境中工作，但是阀门本体的位置是固定的，这样只有从电动执行机构这方面来想办法。要想彻底解决这类故障，笔者认为只有以下两种解决方法：第一种方法是把阀门和电动执行机构连接的连杠延长，对电动执行机构进行移位，这种方法受现场环境因素影响大，且只能是连杆延长，不能是任意方向；第二种方法是对电动执行机构进行分体安装改造，即电动执行机构的齿轮单元不动，将电动执行机构的控制单元(包含电子元器件的控制部分)移到干燥、低温、振动小的地方，这种方法比较灵活，可以任意方向移动，且最长距离可以达到15米。

3 智能电动执行机构分体安装改造方案

智能型电动执行机构主要由控制单元和齿轮单元两部分组成，控制单元主要由控制主控板、电源板、反馈板以及接触器等部件构成。齿轮单元主要由电机、涡轮、蜗杆、减速箱、阀位/力矩传感器和手轮等机械部件构成。分体改造的主要目的[2]就是将智能型执行机构的控制单元和齿轮单元分离，把原智能型执行机构的控制部分挪到温度低、通风好、振动小的合适的地方，再通过电缆把控制单元与齿轮单元连接起来，用于延长连接的电缆全部采用带屏蔽电缆，防止干扰确保信号传输稳定。图1为Sipos 5智能开关型电动执行机构分体安装指导图。图1中的a为智能型一体化执行机构，b为执行机构控制单元和齿轮单元分离，c左边部分为分体安装的控制单元，配有安装支架和带插头的连接盒，c右边部分为分体安装的齿轮单元。

现在智能型执行器生产厂家一般都能提供控制单元和齿轮单元的专用连接线和带插座的连接盒，这样就非常简单了，只需要把原智能型执行器的控制单元拆下，通过新做支架等方式安装固定到理想的新位置，再用生产厂家的专用连接线把控制单元和齿轮单元两头连接起来即可。所有的调试操作等都和以前的一样，而且稳定性和可靠性大大提高。

4 智能电动执行机构分体安装改造案例及效果

(1)高加三通阀电动执行机构案例。江苏新海发电有限公司1号机组高加三通阀电动执行机构使用的是德国Sipos 5智能型一体化电动执行机构，由于高加连接管道里面流通的是高温高压介质，所以管道振动非常大，而安装在管道上的高加三通阀电动执行机构经常由于振动大出现故障。解决方法就是2013年9月机组B修期间对其进行分体安装，把控制单元安装在3米外的一个结构钢梁立柱上，再通过Sipos公司的专用连接线把控制单元和齿轮单元连接起来。通过对智能型电动执行机构的分体安装，已经很好地解决了这类振动大造成的板件损坏问题，保证了设备的稳定运行。改造前后对比见表2。

(2)引风机动叶调节执行机构案例。江苏新海发电有限公司1号机组甲引风机动叶调节执行机构使用的是德国Sipos Flash 5智能调节型电动执行机构，由于现场安装位置距引风机系统烟道本体很近，再加上挡板输出轴处腐蚀性热风泄露，经常造成此电动调节机构板件故障而无法投入自动。解决方案就是2013年9月机组B修期间对其进行分体安装，把其控制单元拆下安装到距地面1.5米高的开阔位置，做好支架固定，做好防雨棚，通过Sipos公司的专用连接线把控制单元和齿轮单元连接起来。此电动执行机构分体改造后至今已安全运行半年多没出现故障。

表2 高加三通阀智能型电动执行机构分体改造前后对比表

5 结束语

随着发电机组的大型化发展，对自动化的要求也越来越高，这样对电动执行机构的要求也越来越高，不但对其智能化要求越来越高，对其适应各种不同恶劣环境的要求也越来越高。智能化电动执行机构的分体安装既满足了智能化的要求，也使得维护调试工作极其方便，对安装在恶劣环境下的执行机构维护调试尤其方便，维护人员可在安装位置对执行机构进行阀位调整、执行器操作、开关限位等工作，同时也保证了维护人员的作业安全。

[1] 李肇果.电动执行机构常见故障及快速排除方法[J].自动化与仪器仪表，2009(2):93-96.

[2] 倪平.电动执行器技术改造的方案的优化与实施[J].华电技术，2012，34(1):49-50.

[责任编辑：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，工程师，从事火电厂热控设备维护管理工作。E-mail:hejsong@163.com

TM621.6

B

1672-9706(2015)03- 0031- 04