非智能型阀门电动执行机构改造在电厂中的应用

陈智清

（福建省石狮热电有限责任公司，福建 泉州 362700）

0 引 言

石狮热电厂有2台75 t循环流化床锅炉和2台6 MW汽轮机已经运行了20年。一些老旧设备包括十几台非智能型阀门电动执行机构，由于控制策略落后，硬件设备灵敏度及控制时序都无法满足现代智能化工厂的要求。为此，在此次改造中拆除原来的伺服放大器，采用DCS单回路算法，控制位置调节输出卡（FW342）和固态继电器，进而控制现场电动执行机构。改造所需的硬件材料及设计参数见表1。

表1 非智能型电动执行机构改造设计参数

1 非智能型电动阀门执行机构控制系统组成及工作原理简介

1.1 软件部分系统组成

改造后软件系统组成如图1所示，主要由DCS单回路BSCX算法模块和位置调节输出模块PAT342H组成。单回路BSCX算法模块根据控制目标值输出模拟调节量，通过位置调节输出模块PAT342H进行分解运算输出增、减脉冲信号（24 V DC），分别控制两路固态继电器，进而控制电动执行机构电机的正、反转，实现阀门开关。在上位机画面中，调节输出模块可方便设置电动执行机构的特性参数死区、最小动作步进、阈值以及阀位稳定时间，适应现场不同工况的要求[1]。

图1 非智能型电动阀门执行机构改造后软、硬件系统组成

1.2 硬件部分的系统组成

1.2.1 改造前

DCS根据控制目标值输出4～20 mA控制信号来控制伺服放大器，并由伺服放大器根据反馈回来的阀位位置信号判断并输出电动执行机构的开和关。伺服放大器存在3个缺点[2]：调节精度不高，存在过调现象，易使现场电动执行器发生振荡；故障率高，内部电子元器件经常烧毁；内部电子元器件线路复杂，维护成本高。

1.2.2 改造后

改造后硬件组成系统如图1所示。取消伺服放大器，更换上两个固态继电器。DCS系统FW342位置调节输出卡增、减脉冲输出端子，分别连接开、关电动执行机构的固态继电器低压输入端子3和输出卡公共端连接固态继电器输入端子4。开的固态继电器输出端子1和端子2分别连接电源220 V AC和电动执行机构端子3，关的固态继电器输出端子1和端子2分别连接电源220 V AC和电动执行机构端子8。

此次改造所有的逻辑关系均由DCS算法控制输出，并结合上位机设置电动执行机构的特性参数（死区、最小动作步进、阈值、阀位稳定时间等[3]），能够方便有效地精准控制现场设备。固态继电器采用光耦驱动晶闸管导通输出，与DCS点对点安全隔离，输出电流可达25 A，带载能力强，结构简单。

2 应用效果

对11台非智能型电动执行机构进行改造，经过1年的运行，故障率为0，运行稳定，调节灵敏。表2为11台非智能型电动执行机构改造前后1年时间的参数对比。

表2 非智能型电动执行机构改造前后1年时间对比参数

非智能型电动执行机构改造后，提高了投入自动控制的时间，提高了设备可靠性和运行安全性，同时减轻了运行值班人员的劳动强度。

3 结 论

在非智能型电动执行机构改造后，经过一年的运行结果表明，该控制方式运行稳定可靠，精度高调节灵敏。通过调节系统特性参数设置，能够方便适应不同工况条件运行，提高了运行安全性，可在非智能型电动执行机构改造中推广应用。