川仪RHA 系列电动执行机构在锅炉中的应用

李永华， 宋向阳， 苗祝梅， 刘亚文， 王伟兵

（1.河钢集团邯钢公司自动化部， 河北 邯郸 056015；2.河钢集团邯钢公司邯宝炼铁厂， 河北 邯郸 056015）

0 引言

重庆川仪总厂有限公司执行器记录仪分公司生产的RHA 系列电动执行机构广泛应用于电力、冶金、石油和化工等行业中的压力、温度、流量等生产过程中关键参数的控制调节。

河北钢铁集团邯钢公司邯宝能源中心自备电厂和煤气加压站使用了50 多台重庆川仪RHA 系列角行程的电动执行机构。自备电厂锅炉是使用焦炉煤气和混合煤气（高炉煤气和转炉煤气）作为燃料的纯燃煤气锅炉，其引风机和送风机的风门挡板调节和混合煤气流量调节均使用RHA 系列角行程的电动执行机构。

1 川仪RHA 系列电动执行机构简介

1.1 结构及功能

川仪RHA 系列电动执行机构主要由伺服放大器、伺服电机、减速器和位置发生器组成。伺服放大器由伺服板和放大板组成，是一种带有P 特性的位置控制器，用于根据位置偏差，输出对伺服电机供电压控制的脉冲，控制电机动作。其中，放大板上有转速控制回路。伺服电机为鼠笼式转子单相电容式电机，具有防堵转功能。电机内装有制动器，当电机断电时，它可使电机停转。电机处装有速度传感器（直流发电机），在执行机构的定位过程中，能有效起到动态阻尼的作用。减速器将电机高转速低转矩的运动转化为低转速高转矩的输出轴运动，带动驱动杠杆、阀门的翻板动作[1]。位置发生器是两线制的执行机构阀位反馈输出装置，实现连续定位控制的反馈信号（4～20 mA 的直流信号）输出装置。

1.2 工作原理

执行机构的伺服放大器接受PLC/DCS 的4~20 mA DC 控制信号（给定信号），与阀位反馈信号（位置发生器接受输出轴的动作信号，将其转化为的电信号）相比较，根据其偏差值，控制伺服电机的正转、反转或者停止，驱动减速器，使输出轴上的驱动杠杆带动阀门翻板进行调节动作[2]。执行机构工作原理如图1 所示。

图1 执行机构工作原理

1.3 优点

1）控制技术先进，采用双回路、多参数闭环动态控制和功能数字逻辑控制。

2）采用动态平衡控制技术，定位精度高，而且无振荡。

3）减速器采用全齿轮传动技术，机械效率高。

4）电机采用抗堵转技术，且启动速度快，启动力矩大、寿命长、可靠性高。

5）位置发生器是独立的装置，无论是换电容、伺服电机，还是伺服板或放大板，都是换好后，不用重新标定行程，执行机构动作正常，就能投入运行，大大减少了标定行程的调试时间。

6）具有断信号保持和回零位的选择功能，以满足生产的安全需要。

2 川仪RHA 系列电动执行机构在纯燃煤气锅炉中的应用

纯燃煤气锅炉运行中，当空气和煤气的配比不合理的情况下，会导致煤气燃烧不充分，烟气污染物超标，锅炉效率低，甚至会形成爆炸性气体，有发生爆炸的危险，就需要调整好空气和煤气的比例，使煤气得到充分的燃烧，以提高锅炉的运行效率，使烟气达标排放，所以控制好送风量、煤气量和引风量对于锅炉的正常运行至关重要。

锅炉的送风量是由送风机出口风门挡板开度控制，送风机出口风门挡板执行机构和混合煤气支管阀门执行机构运行的正常与否决定着空气和煤气的配比是否合理、煤气在锅炉中燃烧的是否充分。炉膛内的负压是由送风机出口风门挡板开度和引风机进口风门挡板的开度控制，关系着锅炉的安全、高效运行。邯宝能中自备电厂每台锅炉的2 个送风机出口风门挡板均选用RHA1800-45T 型角行程电动执行机构，2 个引风机进口风门挡板均选用RHA4000-70T型角行程电动执行机构，4 个混合煤气支管调节阀均选用RHA12500-60T 型角行程电动执行机构。

2.1 RHA 系列电动执行机构在送风机出口风门挡板和引风机进口风门挡板开度调节中的应用

1）锅炉自动燃烧，送风机出口风门挡板和引风机进口风门挡板均处于自动运行状态，偶尔出现执行机构开度突然开到最大或关死，紧接着执行机构就反向动作，再关到位或开到位的情况。故障原因分析及处理：电动执行投自动时，动作次数比不投自动时要多很多，而启动电容的寿命是由次数限制的，超过后，电容的容量就会衰减，一旦电容的容量出现衰减，衰减的速度就会加快。现场检查启动电容发现，电容衰减了。处理措施：更换电容后，执行机构动作正常。

2）送风机出口风门挡板执行机构最大只能开到55%，导致翻板开度缩小，送风量降低，进而导致锅炉只能降负荷运行。故障原因分析及处理：送风机出口风门挡板选用花瓣式风门结构。现场检查发现花瓣式风门挡板的转圈没有在转圈滑轮里，而是卡在转圈滑轮的外沿上，即转圈脱轨，导致风门挡板发生卡塞，使风门开度受限。进一步分析为：送风机出口风门挡板频繁动作，转圈和转圈滑轮就会产生磨损，时间长了，转圈内径变大，不能很好的卡在转圈滑轮里。处理措施：先把转圈回到转圈滑轮里。再在转圈的两侧加装上、下2 对挡板的防脱轨装置。

3）引风机进口风门挡板执行机构电源跳电，有时能送上电，有时送不上电。故障原因分析及处理：由于引风机风门挡板的振动，通过杠杆连接器带动执行机构产生振动，使放大板的固定螺丝脱落，螺丝掉在放大板和固定板之间，造成放大板上的两个焊点短路，执行机构电源空开跳电。处理措施：放大板的底板加装1 条固定螺丝，放大板上加装1 条固定螺丝，用5条螺丝固定放大板，以提高其稳定性，防止其松动；和岗位沟通好减少其风机翻板喘振的时间，也可以减少其振动。

2.2 RHA 系列电动执行机构在混合煤气支管流量调节中的应用

1）混合煤气支管调节阀可以开关动作，但最大只能开到70%的开度。故障原因分析：执行机构能开能关，说明执行机构本身没有问题，为验证原因，检查电容，没有衰减，现场用放大板的手操功能，就地控制执行机构开关，现象依旧。执行机构停电，然后用手轮手摇，发现特别劲特别大，而阀门根本就摇不动。把执行机构和阀门之间的连接杆脱开后，执行机构可以全行程动作。判断是阀体卡塞导致的，分析原因为：高炉煤气或转炉煤气中的一些杂质等会进入阀门翻板驱动轴的轴套与阀体间隙，增大了阀轴转动的阻力，锅炉常年的运行，逐渐积累的杂质，就会形成的混合物，就会将不经常转动到的75%~100%的空隙填满，使阀轴、轴套和阀体成为一体，严重阻碍了阀轴的正常转动，最后导致执行机构在75%的开度处发生卡塞，只能关，不能开。处理措施：锅炉不能停炉检修时，可以通过在阀门卡塞的开度处，不断地进行小范围开关阀门，看是否能活动的加大阀门的开度；待锅炉检修时，对混合煤气管道进行氮气置换后，对阀体拆下进行检查，活动翻板，加润滑剂，或者更换阀门。

2）混合煤气支管调节阀更换新伺服电机后，现场手动调试，电动执行机构开关动作均正常，投远程控制后，执行机构在接受给定信号后，一直在“给定开度”位置开、关动作，停不下来，产生大幅度振荡。故障原因分析及处理：把放大板上转速传感器信号的模拟“地”和转速传感器信号的输入端接线进行调换，如果调换后，还有轻微振荡，就调节阻尼电位器，直到执行机构给定信号和反馈信号一致，执行机构停止振荡为止。另外，还可以检查一下电容，看其是否衰减，电容的衰减，也有可能导致执行机构的振荡。

3）电源正常的情况下，混合煤气支管执行机构不能动作。故障原因分析：电容衰减很大，导致执行机构的伺服电机无法启动。可以通过停电后，对电容的容量进行检查，判断其是否衰减。如果衰减，更换电容即可；伺服板或放大板坏了。可以通过判断放大板上电源指示灯，开/关动作指示灯动作是否正常，伺服板上的电机接线端子是否得电和伺服电机处的制动器有无“咔哒”的吸合或断开声和判断伺服板或放大板是否损坏，导致执行机构无法动作。如果坏了，更换即可；翻板卡死了，导致执行机构过力矩、电机堵转，无法动作。可以通过拆下杠杆连接器的终端控制器上的锁紧螺母，即让执行机构和阀门的翻板脱开，然后单独操作执行机构，看其动作是否正常。如果动作正常，可以判定为阀门的翻板卡死了；伺服电机坏了；电机线圈坏了。用万用表测量伺服电机线圈绕组的电阻值，看其是否正常，如果不正常，可以判定为伺服电机坏了；电机卡死。伺服电机线圈绕组电阻值正常，但电机得电后，测量测速传感器，没有电压输出；电机的输出轴断了。如果阻值正常，测速传感器输出电压也正常，说明电机已经转动了，但由于输出轴断了，执行机构不动作。如果电机的输出轴断了，让执行机构和阀门的翻板脱开，执行机构和阀门的翻板脱开，执行机构的驱动杠杆就会不受控地垂下来。或者，手摇执行机构，如果执行机构不动作，也有可能是电机的输出轴断了或变速器齿轮坏了。处理措施：更换电机即可。快速判断故障的方法：对于执行机构电容无衰减，更换伺服板和放大板，量电机线圈绕组阻值也正常，但执行机构就是不动作的情况，无法判定是伺服放大器故障，还是电机故障的情况下，可以用附近的1 台同型号的动作正常的川仪RHA 电动执行机构的控制系统，接一根6 芯的线缆，控制有故障的执行机构的电机，看其执行机构动作与否，以判断哪部分故障了，达到缩小故障范围的目的。

4）混合煤气支管执行机构不动作，经检查发现是电源空开跳电了，伺服板也坏了，更换伺服板后，还是送不上电，而伺服板又坏了。故障原因分析：伺服板频繁损坏，而电源空开送不上电，分析原因为线路电流太大。仔细检查发现：电机的一根线缆绝缘皮有一处轻微的破损，导致其与执行机构接地，还能看见线路接地打火的迹象。处理措施：对绝缘皮破损的线缆用绝缘胶布包好，更换伺服板，上电后，执行机构工作正常。

5）电动执行机构开/关动作正常，但相反的方向不动作，即只能朝一个方向动作。故障原因分析：在现场对执行机构用放大板的手操功能，进行就地的手动“开/关”电动操作时，发现放大板上的开关动作指示灯能正常转换，电机的制动器处也能听到“咔哒”的动作声音，但另一个方向进行操作时，指示灯亮，但没有听到“咔哒”的吸合的声音。分析原因应该是，放大板上的一个可控硅坏了，导致电机没电，而无法动作。处理措施：更换伺服板后，执行机构工作正常。

3 注意事项

1）新执行机构安装调试前，要根据需要，提前加工好杠杆连接器，使其具有足够的长度和可调整的范围，以使执行机构在正常的行程内，使阀门或翻板能开关到位。

2）执行机构在进行调试前，必须先接通供电电源20 min。

3）标定行程的0 点时，不要关得太死，要留有1%~2%的泄流量，防止阀门开度为0 时，阀门的翻板卡死，使执行机构不动作。

4）做好执行机构进线口的防水工作。

5）重点参数的执行机构，更换电容后，最好做一下记录，过1 年后，定期对其检查衰减情况，发现有衰减的现象，及时更换。

6）在更换电机时先停电，在放减速器润滑油前，清理执行机构放油口处的外壳的杂物，并找物品，做好润滑油的导流，以免润滑油减少太多和污染了。

7）连杆的万向轴和连杆的备母要定期点检，并定期加注润滑油，防止万向轴里的球状体由于长时间的磨损变小，造成脱落，或者连杆上的丝杆脱落，造成执行机构动作正常，而现场阀门不动作，生产介质的参数无法调节的情况，影响生产。

8）只有当电机被制动闸锁住时，才可进行手轮操作，以免出现危险。

4 结语

川仪RHA 系列角行程电动执行机构具有结构简单、故障率低、力矩大、更换伺服板或放大板后，不用行程标定，维修方便等的优点，可用于生产关键过程参数的控制和调节。