锅炉二次风电动执行器常见问题技术研究

王留振

【摘要】针对火电厂锅炉二次风门电动执行器笨重难于安装，使用寿命短，经常卡涩，电气元件老化快这四个问题。本文作者通过多年的现场维护经验，设计出新型电动执行器。它具有安装方便、故障率低、高扭矩输出、防止卡涩的优点。

【关键词】二次风门；卡涩；元件老化；高扭矩

1、需要解决的问题

火电厂锅炉二次风门上安装的电动执行器普遍存在以下四个方面的问题。

1.1 安装困难。锅炉的二次风调门管道较细，且多布置在高空，电动执行器使用国产的交流220V电机，交流220V电机本身就较大，相应外壳必须要做的大，电机和外壳都大自然就笨重，给安装带来困难。

1.2 容易烧损。锅炉二次风调门调节动作非常频繁，几乎接近于不间断工作，电动执行器使用220V供电，在执行器不间断工作时，电机线圈会很快的发热，电机的热量聚集会烧毁电动执行器的控制器。

1.3 经常卡涩。电动执行器经常卡涩，卡涩的原因有以下两种情况：第一，二次风门工作现场粉尘较多，粉尘聚集在执行器上，定期水冲洗时把粉尘带入执行器的活动部分，形成卡涩。第二，执行器活动部分金属老化形成金属渣，形成活动部分卡涩。电动执行器在遇到挡板卡涩时，只能报警无更有效的解决办法。

1.4 使用寿命短。电动执行器并不是针对二次风门这个特殊环境研发的，因此在执行器的防护方面没有考虑安装环境的高温问题，高温进入电动执行器内加速电气元件的老化。

2、实施步骤

2.1 升级改造的四个方面

2.1.1 轻量化。电动执行器使用国产的交流220V电机，交流220V电机本身就较大，相应外壳必须要做的大，电机和外壳都大自然就笨重，因此给安装带来困难。使用直流24V供电的电机，电机非常小巧，外壳也做的非常紧凑，因此便于安装。

2.1.2 提高可靠性。电动执行器的电机使用交流220V供电，频繁动作时电机会因发热而烧毁。升级后新型执行器使用直流24V供电，发热量很小。电动执行器使用交流220V供电，因此没有配备变压器。升级后新型电动执行器使用交流220V转直流24V的变压器，且变压器容量大于电机容量，因此不会出现超负荷运行，从而提高执行器的使用寿命。

2.1.3 解决卡涩。旧电动执行器并不是针对二次风门这个特殊环境研发的，虽然有过力矩保护装置，但是遇到推杆卡涩时，力矩保护只要动作一次，电动执行器就立即停止工作。升级后的电动执行器考虑到现场卡涩的轻重程度不一样，有时只是轻微卡涩，多执行几次就能消除。新的电动执行器在工作时遇到推杆卡涩，控制器会命令推杆退后一点，然后再一次使推杆向前运动，如此连续推3次，可以解决80%的二次风门推杆卡涩问题。从而最大程度的提高电动执行器的执行效果。

2.1.4 提高使用寿命。电动执行器并不是针对二次风门这个特殊环境研发的，因此在执行器的防护方面没有考虑安装环境的高温问题，高温进入电动执行器内加速电气元件的老化。升级后的电动执行器在外壳上增加了一层防火隔热涂层，可以隔绝外部热量，防止现场高温进入电动执行器内部。

2.2 升级改造的详细方法。新型电动执行器工作原理是：由电机旋转带动蜗轮和蜗杆运动，使执行器丝杠做直线运动，通过改变电机正反转使丝杠往复运动，从而使二次风挡板打开或关闭。

电动执行器主要有以下几部分组成：1.电机；2.大齿轮；3.丝杠；4.安装联接孔；5.手遥孔；6.变压器；7.直流模块；8.控制单元；9.接线端子；10.控制电缆。该电动执行器可以连续不间断工作，以适应高频率调节的需求。额定推力为5000N.M，丝杠的工作范围为150-1300mm。

整个电动执行器的工作过程如下：（1）控制器接收到DCS发来的二次风门打开指令时，控制器控制24V电机正转，电机的齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮带动丝杠向前运动，使二次风门被推开。（2）控制器接收到DCS发来的二次风门关闭指令时，控制器控制24V电机反转，电机齿轮带动大齿轮反向旋转，大齿轮带动丝杠向后运动，使二次风门被拉回关位置。（3）电动执行器在工作时遇到推杆卡涩，控制器会命令推杆退后一点，然后再一次使推杆向前运动，如此连续推3次，如果执行器克服了卡涩，执行器会继续前进或后退直至全开全关；如果动作3次执行器没有克服卡涩，执行器会切断电机电源并发出执行器电机过载报警信号。

2.3 改造的技术关键点。升级后的电动执行器解决卡涩的原理是：升级后的电动执行器内部安装有过力矩保护装置，当推杆遇到较大阻力推不动时，过力矩保护装置动作，控制器会命令电机倒转3秒，使推杆退后一点。然后电机开始正转，推杆又向前推1次。如此力矩保护动作三次，电机就会明显的出现过热，为了保护电机线圈不被烧毁，控制器在力矩保护第三次被触发时会发出“切断电机电源”的命令。如果3次都没有推动挡板，电动执行器会自动断电，以防执行器电机过热烧损。

执行器配有手动摇杆，手动摇杆设置在执行器后部，摇杆与执行器内部的小齿轮相联接，小齿轮联接大齿轮，大齿轮与轴承及丝杠相连，可以快速排除执行器的卡涩故障。通过手动摇杆的旋转，带动执行器内部的小齿轮旋转，小齿轮带动大齿轮旋转，大齿轮带动轴承和丝杠旋转，所以手动摇杆转一圈，发出的力量是很大的，卡涩问题在大力量的推动下被解决了。

3、应用效果评价

3.1 经济和社会效益。针对锅炉二次风门的技术升级，单台新型二次风门改造需要花费1万元。每台锅炉需要更换4台二次风门。投资金额为4万元，改造后可以减少因二次风执行器卡涩儿引起的参数异常问题，提高锅炉运行效率，（下转第页）

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2016年托电2号机组改造完成，当年新增收入80万元。升级后的二次风门电动执行器运行更加稳定，故障率更低，也大大减轻了维护人员的工作强度。

3.2 改造效果总结

（1）常规执行器的电机使用交流220V供电，频繁动作时电机会因发热而烧毁。新型执行器使用直流24V供电，发热量很小。

（2）常规电动执行器使用交流220V供电，因此没有配备变压器。新型电动执行器使用交流220V转直流24V的变压器，且变压器容量大于电机容量，因此不会出现超负荷运行，从而提高执行器的使用寿命。

（3）常规的电动执行器并不是针对二次风门这个特殊环境研发的，虽然有过力矩保护装置，但是遇到推杆卡涩时，力矩保护只要动作一次，电动执行器就立即停止工作。新型电动执行器考虑到现场卡涩的轻重程度不一样，有时只是轻微卡涩，多执行几次就能消除。新的电动执行器在工作时遇到推杆卡涩，控制器会命令推杆退后一点，然后再一次使推杆向前运动，如此连续推3次，可以解決80%的二次风门推杆卡涩问题。从而最大程度的提高电动执行器的执行效果。

（4）常规的电动执行器并不是针对二次风门这个特殊环境研发的，因此在执行器的防护方面没有考虑安装环境的高温问题，高温进入电动执行器内加速电气元件的老化。新型电动执行器在外壳上增加了一层防火隔热涂层，可以隔绝外部热量，防止现场高温进入电动执行器内部。控制屏具备触摸控制和远方遥控控制双重控制功能，可以实现同步自动化控制。该电动执行器使用直流24V电源供电，更加安全。

参考文献：

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