智能电动执行机构在电厂分体安装中的应用

王 洪 滨

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001)



智能电动执行机构在电厂分体安装中的应用

王 洪 滨

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西 太原 030001)

分析了智能电动执行机构产生故障的原因，并结合某现场实际情况，提出了智能电动执行机构分体安装改造方案，经实践证明：该方法消除了设备故障，提高了设备运行的可靠性，对今后此类问题的解决起到一定的参考作用。

电动执行机构，电厂分体安装，电子控制单元

0 引言

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得到了非常广泛的应用，面对现场各种恶劣的情况，如：环境高温、高湿度及管道强烈振动等，执行机构会出现故障，有效的解决途径之一就是对电动执行机构进行分体式安装。本文通过分析智能电动执行机构故障现象、产生的原因，提出了智能电动执行机构分体安装改造方案，并且以某智能电动执行机构为例，具体进行了分析。

1 问题分析

目前，常见的智能电动执行机构在现场安装时产生故障的原因主要分为六种情况：

1)在电厂高温环境普遍存在，特别是锅炉本体附近，炉墙或炉四角二次风门便较为典型，二次风门数量多，安装位置紧靠炉墙，加之通风较差，在夏季,环境温度有时可达70 ℃以上，电动执行机构长时间在如此环境中工作，经常会出现无阀位反馈显示或阀位反馈与现场阀位位置不符、拒动等现象，直接影响锅炉燃烧自动调节，甚至投入手动都无法运行，加之二次风门数量多，二次风门的故障成为电厂经济运行的隐患之一，维护量极大。为此，许多电厂在扩建或新建时，特意要求二次风门选用为气动执行机构，以避免二次风门故障的问题。究其原因，主要是二次风门长时间在高温环境中使用，其电动头内电子部件易老化，造成电路板受损，执行及阀位反馈部分元件受损，直接结果便是误动、拒动或反馈错误信息。

2)随着工艺制造水平的不断提高，目前，电动执行机构防护等级已经很高，设备电子部分的密封性良好，大多产品说明书中已明确，可达IP67等级，理论上电动执行机构在长期潮湿环境中使用，不存在任何问题。但是，在潮湿现场应用中，电动执行机构的故障率明显高于干燥环境，例如：循环水阀门井、泵坑内阀门，长期处在潮湿环境中，特别是遇到极端工艺设备泄漏状况，还会浸没在水中，此种环境的执行机构故障率明显较高，给现场带来较大的维护工作量，究其原因，执行机构电子元件长期受潮，电路板故障是主要原因之一。

3)电厂运行中，管道振动是电厂汽水系统运行的一种常见现象，原因多种，如：管道内流体突变、泵的振动引起管道振动、流体流速过快、水锤等都可引发振动，振动除对电厂汽水管道或对设备造成损坏外，对其管道上的电动执行机构也会产生影响，会使阀门控制失灵，阀位反馈错误，究其原因，振动可使接线松动、电路板部分产生损坏。

4)现场不便于维护操作。例如：电厂给煤机入口闸板门电动执行机构，磨煤机入口冷热风门等位置在煤仓间运转层以下，位置很高，悬挂于空中，且没有设置任何检修平台，造成基建工程完工进入运行阶段时，现场检修人员无法检修和就地操作的问题。

5)电厂的精细化设计，会使电厂主厂房容积减少，节省了投资，但随之而来的是管道及设备布置紧凑，设备安装位置的狭小，特殊情况，执行机构安装受到限制。

6)随着节能设备的不断应用，对于水泵类设备的控制，永磁调速由于其优点，部分已取代变频控制，如：凝结水泵、热网循环泵等。但在现场应用中发现，用于调节导体盘与永磁盘气隙的大小的电动执行机构无法正常工作，对控制信号的反应滞后、反应不灵敏，尽管采用屏蔽电缆也无法彻底改观，究其原因，可能是执行机构电子元件部分受强磁干扰所致。

2 解决方案

2.1 解决方案的分析和研究

通过对上述六种情况电动执行机构出现故障的原因进行分析，执行机构电子部分发生故障是主要原因，而上述六种工作环境实属存在，现场无法改变，通过提高执行机构电子部分特性或代价太高或无法实现，现实中解决问题的途径只能是改变执行机构电子部分的使用环境。

第一种方法是：

进一步提高工艺水平，加强电动执行机构密封性，但随之而来的是产品成本投入的增加与使用效果的不匹配，而且无法从根本上解决问题。

第二种方法是：

对于现场不便于维护操作的状况，如：给煤机入口闸板门电动执行机构，磨煤机入口冷热风门等，以往现场通过球形铰链及延长的连杆将电动执行机构引至运转层平台，可解决此问题。但连杆安装位置，安装平面方向都会受到限制，且安装不当，执行机构控制精度会受到影响，此种办法可用，但也是不得已而为之的办法。

第三种方法是：

针对问题，改变执行机构电子部分的应用环境，即对电动执行机构本体进行改造，将执行机构电子部分与本体分离，安装至环境适合的地方，避开上述的高温、潮湿、振动、安装位置受限、电磁干扰等不利环境。而多数执行机构制造厂的产品已提供此类产品，即分体式电动执行机构，某产品分体式安装解决方案见图1。

智能型电动执行机构主要由电子控制单元和机械传动两部分组成，控制单元主要由智能控制单元、液晶显示及设定单元、电源部分、接线盒等组成。分体即是将此部分与机械传动部分物理分离，传动部分不变，仍安装于设备本体上，而控制单元安装于合适位置，两者通过电缆把控制单元与机械传动连接，不失整体性。

通过对适用性、可操作性的分析，我们得出结论：对电动执行机构进行分体安装改造，可以有效的解决电动执行机构在高温、潮湿、振动、电磁等恶劣工况下出现事故和检修困难等问题，而又不影响工艺控制的要求，稳定性和可靠性得到提高。

2.2 电动执行机构分体安装改造方案举例

1)高压旁路电动执行机构改造。

高压旁路调节阀执行机构直接安装在阀体之上，在旁路投入时，会有管道振动的现象发生，执行机构受到影响，出现故障。解决方法是将电子部分和本体分装，执行部分仍安装在阀体之上，不影响任何应用，而电子控制单元安装在附近的便于操作的钢柱或钢梁之上，避免了振动的发生，设备正常运行，同时便于操作。

2)热网循环泵永磁调速执行机构改造。

执行机构距离永磁调速设备很近，设备单体调试过程中运行正常，但在永磁调速投入后，若发生运行不稳定状况，将执行机构分体安装，执行部分不动，将电子控制单元安装在附近的墙体上，便于操作维护，同时解决了信号不稳定的的状况。

3)磨煤机入口冷热风门执行机构改造。

由于受锅炉房管道布置影响，使用加长的连杆也无法将执行机构引至运转层平台，而将执行机构分体安装，仅将电子控制单元引至运转层钢柱之上固定，其余不变，既保证执行机构的控制精度，又方便就地操作调试。

3 结语

由于发电厂自动化水平的提高，要求作为发电厂中重要设备之一的电动执行机构不仅能适应各种复杂的情况，还必须具有一定的可靠性。通过采取分体安装电动执行机构，满足了系统稳定运行，同时大大减小了调试人员和维护人员的工作量。

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Application and analysis of intelligent electric actuator fission installation in power plant

Wang Hongbin

(ChinaEnergyEngineeringGroupShanxiElectricPowerEngineeringCo.,Ltd,Taiyuan030001,China)

Electric actuator failure causes are analyzed in this paper and proposed the intelligent electric actuators fission installation in combination with the practical situation of field application. Practice has proved that the method eliminates the equipment failure, improves the reliability of equipment operation and plays a guiding role in the future.

electric actuator, fission installation in power plant, ecectrnic control unit

1009-6825(2016)27-0120-02

2016-07-18

王洪滨(1967- )，男，高级工程师

TM621

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