延迟焦化电动执行器电机失速原因及解决方法

2021-11-26妥占海马馨悦

设备管理与维修 2021年19期

妥占海，黄敏，严政，马馨悦

（中石油克拉玛依石化有限责任公司，新疆克拉玛依 834003）

0 引言

延迟焦化工艺是一种重油轻质化过程，延迟焦化工艺基本原理就是以渣油或其他重质原油为原料，经加热炉加热到500 ℃左右的温度，迅速转移到焦炭塔中进行深度热裂化反应，把焦化反应延迟到焦炭塔中进行。延迟焦化装置加热炉系统为连续生产，而焦炭塔系统为间歇生产。

延迟焦化装置焦炭塔系统常见设置两个或偶数个焦炭塔，进行周期性切换，每次切换需要操作四通阀、进料隔断阀等数十个阀门，频繁的操作需要配备大量的操作人员，而人为失误可能带来灾难性的泄漏事故。因此，阀门的周期操作需要提升自动化水平，同时设置安全联锁避免人为失误，而阀门配备电动执行器可以有效解决上述问题。

焦炭塔系统的阀门一直处于周期性频繁开关的工况，加之使用环境中存在焦粉、水汽、高温、严寒等环境因素的影响，电动执行器会出现故障，一旦出现故障需要及时处理，否则由于联锁关系需中断或延迟换塔操作，影响整个装置的长周期运行。

1 电动执行器结构

罗托克（ROTORK）电动执行器在延迟焦化装置焦炭塔系统阀门上应用广泛，主要为焦炭塔系统的阀门提供动力并参与到安全联锁系统，执行器的好坏直接影响着装置的安全平稳运行。为防止误操作，四通阀与进料隔断阀及甩油阀设置联锁关系，生产塔的进料隔断阀及甩油阀禁止操作。冷焦塔的呼吸阀与放水阀设置联锁关系，放水操作时呼吸阀禁止关闭，防止焦炭塔放水时抽真空导致压力容器变形。焦炭塔系统阀门基本采用的都是罗托克IQ 系列智能电动执行器，该系列执行器结构主要包括电动机、减速齿轮、手自动切换机构、力矩限位检测系统、电气控制系统等（图1）。罗托克电动执行器无需打开电器端盖即可调试和查询阀门信息，通过显示屏上的图形和文字显示操作信号和故障代码。

图1 电动执行器剖视图

2 故障现象

近年来，某厂延迟焦化装置电动执行器多次出现“motor stalled”即电机失速报警信号（图2），该信号的意思是运行信号发出后电机未运行。该故障表现为在就地状态操作电动执行器开关旋钮之后，阀门不动作，执行器显示屏显示motor stalled 字符信息。该故障信号出现后，阀门无法通过电动方式操作，但可以切换到手动状态操作。由于该故障导致阀门频繁需要手动开关，而且影响换塔周期，对装置生产造成较大的负面影响。

图2 电机失速报警信号

3 原因分析

ROTORK IQ 系列电动执行器控制原理是，操作端盖上的开关旋钮，向控制板发出运行指令，控制板接收并向电源板输出指令，电源板输出电流控制交流接触器吸合，电机得电运转。

电动执行器发生电机失速故障，根据现场维修经验，主要有以下原因：

（1）机械故障。手自动切换离合器未脱开，或电机和蜗杆传动销故障，导致电机转子被卡死，电机无法运转。

（2）电器元件损坏。电机、接触器或者电源板损坏，均可造成电机不运转。交流接触器长期高负荷运行，触点电流高，产生拉弧，触点容易烧坏。执行器内接触器包含两个互联互锁交流接触器，控制电机正反转，执行器不运行时，触点因弹簧力度小未回位，再次有指令时由于互锁接触器不吸合，也会出现此故障。电源板损坏不能输出电流，导致接触器无法工作，也会出此故障。

（3）环境温度异常。执行器可使用温度为-40～70 ℃，电器元件在超出使用温度情况下，无法正常工作，电机不运转。虽然执行器有双密封性结构，能防水防尘，但在维修时不可避免打开端盖，焦炭塔除焦时水汽较大，水汽侵入导致短路也会造成电机无法运转。

4 处理方法

（1）机械故障的处理方法。手自动切换离合器未脱开，一般是弹簧在手动方向卡死，抽出手轮和壳体结合部位的尼龙卡条，卸下手轮，松开中心套筒上的卡环，使弹簧复位。重新装配好执行器，弹簧压着离合器挡块与涡轮耦合，手自动切换离合器实现脱开。

（2）电器元件损坏的处理方法。打开电机一侧端盖，检查电机有没有烧毁，电缆是否有损伤，电机转子是否有摩擦痕迹，如果有上述问题，更换电机转子或绕组。打开显示屏一侧端盖，拆除控制板，用多用表检测交流接触器（图3）辅助触点C1、C2的电阻值，正常情况下，辅助触点C1、C2 的电阻值是零欧姆，如果测量的电阻值有几十欧姆甚至更大，则是交流接触器辅助触点异常，由于辅助触点电阻值增大，交流接触器吸合不正常，导致执行器电机不工作，需更换新的交流接触器。由于接触器触点未回位导致故障，可以取消互锁电路，消除由电路互锁形成的故障，接触器本身还有机械互锁，不会造成两组触点同时吸合而短路。

图3 电动执行器内部的交流接触器

通过更换交流接触器后仍然有电机失速报警信号，基本上是电源板损坏，更换电源板或整个电源模块。

（3）由于延迟焦化装置焦炭塔系统管线内介质温度较高，设备保温缺损时热辐射会提高执行器温度。冬季环境温度较低时，执行器裸露在室外，温度和气温接近。异常温度的处理办法是将执行器与高温或低温环境隔开，利用保温材料制作保温盒，将执行器单独包裹在保温盒内，隔离开高温或低温环境，给执行器提供一个良好的工作环境。