您的当前位置:华林调节阀网>>调节阀论文>>安装维护>>关于电动执行机构在火电厂中的应用及维护

关于电动执行机构在火电厂中的应用及维护

0概述

电子式电动执行机构具有行程控制、转矩保护、手电动切换和手动操作、远方及就地控制等基本功能,可以将上位控制设备和系统(调节器、PLC或DCS)给出的电量指令信号转化为相应的位移,驱动最终控制部分(如调节阀、挡板等)至系统所要求的位置,进而调节和控制流量、温度、压力等过程参数,实现系统的过程控制。目前,在国内大型火电厂中,电动执行机构应用非常广泛,但也存在不少问题,本文将从以下几个方面对电动执行机构在火电厂中的应用及维护进行阐述。

1 电动执行机构在火力发电厂中的应用现状

目前,300MW以下火力发电机组大量采用DKJ(ZKJ)、DKZ(ZKZ)等系列国产电动执行机构,300MW以上新建机组一般采用先进的一体化智能电动执行机构,以RotorkIQ系列执行器为代表。

DKJ(ZKJ)、DKZ(ZKZ)等系列国产电动执行机构具有结构简单、价格低廉、维护容易等优点;其缺点主要是以硬接线方式实现控制,对于故障不能自检,电机保护可靠性不高,易出现故障。而智能电动执行机构一般采用全封闭、一体化结构,并采用单片机等先进的微处理机控制,实现执行机构智能化,它不仅结构简单,而且故障率低;即使有故障,也能通过自检发现,并把错误代码显示给工程师,以便及早解决问题。它具有智能控制、防护等级高、控制精度较高、重量轻、稳定性好等优点。此外,它还解决了很多传统电动执行机构存在的问题,比如实现了对电机速度的灵活控制等。

鉴于以上优点,越来越多的新建火力发电厂都采用一体化智能执行机构。

2 电动执行机构的选用

要想使电动执行机构在使用中有稳定表现,必须选择合适的电动执行机构。电动执行机构选型需注意以下几方面:

(1)根据执行机构在系统中的重要性选择适合的品牌。若在系统流程中起重要作用的执行机构,比如送引风机的动叶调节控制装置等,最好选择公认的成熟品牌,平均无故障运行时间(MTBF)一定要大于一个检修周期,如可选择RotorkIQ,ABB等。

(2)根据现场的具体情况选择具体型号。每一种品牌的执行机构对其型号都有详细说明,使用者应根据需求,细心选择型号。比如,确定是使用开关型的还是调节型的,角行程还是直行程,有位置反馈的还是无位置反馈的;根据安装处的环境状况来确定外壳防护等级和防爆等级。外壳防护等级是指电动执行机构的壳体防外物、防水等级,用字母IP后加两位数字表示,第一位由1-6表示防外物等级,第二位由1-8表示防水等级。温度高应选择能适应高温的型号或分体式,灰尘大或在水下应选择IP68等。选择适应环境的型号很重要,一般这个因素大家容易忽视,最后导致执行机构易出现故障或减少了执行机构的寿命。

(3)根据阀门的要求,选择适合的力矩,这一点最为重要。电动执行机构在火电厂实际应用时,总发现阀门有卡,而机务检查又没卡,这是由于执行机构力矩选型过小;有时阀门选型过大,总把阀杆拉坏,这是由于选力矩过大。选择合适力矩的电动执行机构对于保护电动机和阀门都有好处,选择时要留有相当的裕量,根据具体情况具体核定;另外,应根据阀门工作时单位时间内的动作次数选择合适的电气参数;根据使用的电压等级选用合适的电动执行机构型号等。

3 应用中存在的问题及解决办法

虽然电动执行机构的制造工艺、控制方式等都非常先进,但由于电动执行机构频繁动作,会出现控制元器件老化等各种故障。

3.1 DKJ(ZKJ)、DKZ(ZKZ)等系列国产电动执行机构的常见故障及处理办法

在300MW机组及300MW以下火力发电机组中应用以上系列国产电动执行机构非常多,其特点是结构简单,主要采用硬接线方式实现电动执行机构的基本功能,下面先简述其工作原理,电路图如图1所示。

图1 DKZ型电动执行机构控制电路图

该图展现的是一个开关型电动执行机构的控制电路,该电路全部是用硬接线把一些电子元器件直接连接起来的,它通过保险、热偶、力矩开关对电机进行保护,开关回路通过互锁实现开关单一操作。这种类型的电动执行机构存在的问题主要有以下几点:

(1)密封性不佳

该系列电动执行机构的接线口与行程开关、力矩开关、电机等安装在一起。火电厂环境比较差,由于安装时没注意或者使用时间较长,保护套管破损,导致雨水及灰尘进入接线端子盒内,然后从接线端子盒再流入控制开关及电机处,造成电机短路或控制开关损坏。若为接线电缆入口高于电缆引出管,则只需要把保护套管包扎好即可;若为接线电缆入口低于电缆引出管,除了把保护套管包扎好之外,还需在电缆保护套管的最低处扎洞,防止当水从引出管流下时,灌入执行机构内。我公司就曾出现因为电缆引出管处保护套管破裂,雨水灌入执行机构内,致使执行机构损坏的情况;采取在保护套管最低处扎洞之后,再没有出现该情况。因此,检修维护人员要经常进行检查,以便尽早发现密封不好的情况,力求把故障消除在萌芽状态。

(2)电路元器件老化

该系列电动执行机构,其电路元器件主要以机械动作为主,热继电器、行程开关、计数器容易出现故障。我公司的许多电动执行机构损坏都是因为热继电器出现故障所致。由于力矩保护开关随着运行时间的增加,其保护作用逐渐失去,加之热继电器损坏,火力发电厂环境较差,装设在一些管道上的执行机构容易卡涩,这就导致电机出力很大,致使电机损坏。当检修维护人员发现电机由于过载出现故障时,一定要及时更换热偶。我公司有几次发现,刚更换过的执行机构使用不久又损坏,检修人员发现此类情况的出现是由于调试时设置的力矩较大,而热继电器又失去保护功能所致。因此,对于元器件,发现其老化或失去功能,一定要及时更换。

(3)电动执行机构时好时坏

由于运行时间已久,电厂震动又大,加之该系列电动执行机构的控制部分都是用硬接线把元器件连在一起的,因此,部分控制回路容易出现接线松动,进而导致执行机构动作时好时坏。因此,要定时对控制回路及动力回路的接线进行拧紧,争取及早把问题消除在出现之前。

3.2 一体化智能型电动执行机构的常见故障及处理办法

一体化智能型电动执行机构的控制原理和DKZ型差不多,只不过其实现方法不同,保护功能更加强大,在线故障诊断能力更强,控制方式更多,其故障率较低;但同样存在一些问题,其中有设备自身的问题,也有选型的问题,还有就是设备模块故障、电子元件老化、易损部位损坏等问题。

(1)控制装置死机

我公司在一次技改中,为辅助风挡板控制执行机构选用了EMG分体式的电动装置,安装调试都非常顺利,但机组启动后,许多电动执行机构操作不了,断电重新送电后操作正常。EMG售后告之是原选型的问题。由于锅炉辅助风挡板控制处温度有时会大于60℃,导致执行机构控制装置死机,换型后,以前的死机问题基本得到了解决。有的智能型电动装置有看门狗程序,在电动执行机构控制装置死机后,它可自动复位重启;而有的没有,在发现死机后,需要人为断电重启。

(2)断信号后电动执行机构没有动作在正确位置

某600MW机组引风机动叶控制装置选用了IQ智能电动执行机构,由于指令线接线松动,导致电动装置失去了控制信号,致使引风机动叶全关,使得炉膛压力变化很大。在故障分析时,工程师重新学习了设备说明书,并将设备重新组态为:当该电动装置失去信号时,执行机构不动作。出现以上问题主要是因为现场工程师对新的控制装置的功能未完全了解,对设备做了错误组态,导致设备在失去信号时没有正确动作。一体化智能电动执行机构有很多功能,只有我们合理利用,它才能为我们的工作带来方便,否则,反而会带来很多麻烦。

(3)指令与反馈偏差大

智能电动执行机构出现此现象,主要是反馈电阻元件因磨损而失去线性,或者是由于反馈传动部分松脱,或者是指令放大模块出了问题。维修工程师要根据实际问题进行分析。

总之,对于电动执行机构的故障处理,要从现象开始分析,牢牢把握住基本原理不放松,运用各种科学手段进行分析处理。除此之外,还要对电动执行机构进行预防性维护,避免设备故障的出现,对于智能化电动执行机构,要充分利用其功能,以便尽早发现问题,尽早预知问题。

参考文献:

[1] 王天华.电厂锅炉二级减温水调整门执行机构改造[J].广西电力,2008(01).
[2] 祝荣荣,张士文.智能型阀门电动执行机构控制器的设计[J].工业仪表与自动化装置,2005(4):26-28.