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关于调节阀中电动执行机构在两班制运行燃气_蒸汽联合循环电厂中的应用与维护

1 简述

调节阀电动执行机构按其操作方式,分为回转、直行程和角行程3种,它是自动控制系统中不可缺少的重要设备。作为发电厂自动控制的终端环节之一,其主要任务是将调节器送来的控制信号成比例的转换成直线位移或角位移去带动调节阀、挡板等调节机构,以实现自动控制。因此,电动执行机构的应用好坏将直接影响整个电厂的可靠性、安全性、经济性,甚至事关机组能否正常运行。

作为两班制调峰电厂,机组每天需要进行频繁启停,这对电动执行机构的性能及损害是很大的,往往容易造成电动阀内漏、阀门卡死、远控/就地均不动作等故障,进而影响到机组的安全运行和效率。因此,对两班制调峰机组在电动执行机构选型、应用及维护上提出了更高的要求。

2 电动阀门执行机构的选型分析

电动执行机构的类型很多,不同类型和功能的电动执行器与阀门配套后都可称之为电动阀门,但往往在设计、选型的过程中只重视阀门的参数忽略或没有明确电动执行机构的相关要求,这样不仅使电动阀门发挥不出最佳的性能,而且在安装、调试、使用过程中也会带来不必要的麻烦,甚至给生产造成严重的后果。因此,电动执行机构选型应考虑以下要点:

(1)根据阀门类型选择电动执行机构,阀门的种类相当多,工作原理也不太一样,一般以转动阀板角度、升降阀板等方式来实现启闭控制,当与电动执行机构配套时首先应根据阀门的类型选择电动执行器。

(2)根据生产工艺控制要求确定电动执行机构的控制模式,电动执行机构的控制模式一般分为开关型(开环控制)和调节型(闭环控制)两大类。

(3)根据所选电动执行机构确定电气参数,因不同执行机构厂家的电气参数有所差别,所以设计选型时一般都需确定其电气参数,主要有电机功率、额定电流、二次控制回路电压等,往往在这方面的疏忽,结果控制系统与电动执行机构参数不匹配造成工作时空开跳闸、保险丝熔断、热过载继电器保护起跳等故障现象。

(4)根据阀门所需的扭力确定电动执行机构的输出扭力,阀门启闭所需的扭力决定着电动执行机构选择多大的输出扭力,一般由使用者提出或阀门厂家自行选配,作为执行机构厂家只对执行机构的输出扭力负责,阀门正常启闭所需的扭力由阀门口径大小、工作压力等因素决定,但因阀门厂家加工精度、装配工艺有所区别,所以不同厂家生产的同规格阀门所需扭力也有所区别,即使是同个阀门厂家生产的同规格阀门扭力也有所差别,当选型时执行机构的扭力选择太小就会造成无法正常启闭阀门,因此电动执行机构必需选择一个合理的扭力范围。

(5)根据使用场合选择外壳防护等级、防爆等级。

3 电动执行机构故障分析

电动执行机构工作性能的好坏会直接影响整个调节系统的工作质量,下面介绍一下我厂机组从安装、调试到运行各阶段电动调节阀存在的一般故障及检修方法。

3.1调试阶段故障

调试阶段属于磨合期,新电动执行机构的故障问题比较复杂,原因也是多方面的,如选型问题、设计、制造、安装及管理等诸多问题交织在一起。常见的故障有泄漏严重、速度难以调整稳定,脏物或油污使传动机构卡涩或动作失灵。某些组件漏装或装错弹簧、密封件,有些属于设计欠妥,元件选择不当,动作不平稳、定位精度差等,对待这类故障,应耐心细致、慎重处理,逐一排除。

举个例子,如执行机构力矩选的太小,则可能影响其调节速度甚至根本无法调节。实际应用中有以下几条:设计时未注意连杆与执行机构的牢固连接,出现脱落现象;安装时将动力线和信号线使用同一根穿线管,造成信号干扰大;附近有未屏蔽的大电机设备,对执行机构电机的稳定运行产生影响;位置定位器的保险选型太大,造成其内部扼流线圈损坏等。对于这些问题,一定要及时观察,及时发现并处理,以免造成不必要的损失。

3.2 运行初期和中期故障

电动执行机构调试后进入正常生产阶段,整体性能也由磨合期转入适应期,其间出现的故障特征是:少数密封件由于装配质量和材料质量问题短期内损坏而漏油,同时粘附在管壁、孔壁上的毛刺、粘沙、杂质和赃物脱落导致某些元件工作不稳定,亦或者是个别电子元器件存在质量问题所导致。对于这些问题,除了加强对设备的巡点检及时发现缺陷,及时向生产厂家反映以外,还要做好统计工作,注意多准备些备件,作为更换用。

3.3 运行后期故障

电动执行机构运行一段时间后,各类元件/组件因工作频率和负载条件的差异,各易损件先后磨损超标,这个阶段的故障特征是:电机线圈老化造成绝缘降低,运行不稳;电机润滑不好使运行的稳定性下降;定位器的比较线圈老化或者位置电流变换器老化使定位精度下降;减速器的传动部件磨损导致电动机构无法调节等等,从而导致电动执行机构效率显著降低、故障率逐渐增加。对于这些问题,应定期检查以防出现重大故障,做好备件准备,及时更换失效部件,全面修复故障;否则将给运行人员带来很多不便,甚至严重影响机组的正常调节和控制。

当然,在所有的故障因素中,客观因素也有一定的比例,在实际运行中有人为的踩踏,工艺挡板卡死,工艺误操作等等原因。

4 电动执行机构的维护保养

在生产过程中,除了随时排除上述故障外,还必须进行经常性的维护和定期检修。电动执行机构主要由电机、轴承、齿轮传动系统和电子部分组成。根据美国军标MIL-HDBK-338发表的可靠性数据表明,执行器故障主要集中在电机和轴承方面。在电机故障中:绕组失效占20%,轴承失效占45%,滑环、电刷、整流子损坏占5%,其它占30%;在轴承故障中:润滑剂变质、消失占45%,污染占30%,剥蚀占5%,误调占5%,腐蚀占5%,其它占10%。可见,良好的维护管理能提高电动执行机构的可靠性和有效性。从现场维护人员的实际经验出发,电动执行机构的维护应根据其不同使用时期,采取不同的重点维护措施,我们通常要做到以下几点:

4.1加强润滑油的清洁度管理

电动执行机构的最大特点是需要使用润滑油,其粘度随油温变化。粘度过低,涡轮蜗杆及齿轮等传动部件的磨损会增大,使传动精度下降;粘度过高,动作不良。而润滑油脂的清洁度管理更为困难,涡轮蜗杆及齿轮等传动部件磨损、老化产生的杂质与水分的渗入,内部涂层的脱落、锈蚀等都会影响润滑油的清洁度。

4.2 改善电动执行机构的工作环境和使用条件

电动执行机构的可靠性和寿命与它的使用情况、所处的环境、人员知识等因素有着直接的关系。只有在维护管理上改善其工作环境与使用条件,以人为本,才可能延长使用寿命。

4.3 及时消除润滑油脂泄漏

由于电动执行机构动作频率高、速度快,难以避免受冲击,这是导致润滑油脂泄漏的一个重要原因,一旦润滑油脂泄漏,需要及时加以解决。

4.4 故障初期特别要加强维护

在电动执行机构的所有故障中,初期故障的比例一般都比较高。初期故障大多是由于设计、制造、安装上的初步误差而引起的,这些初期故障的发现需要花费一定的功夫,解决也需要时间。因此,初期故障期间要特别加强维护管理。

4.5 提高维护人员的专业知识

维护人员专业知识的掌握程度直接影响维护管理。近年来,由于对机组性能的磨合,使维护人员对电动执行机构的知识、技术的掌握有了较大提高。为使运行维护人员方便进行现场维护管理,在进行电动执行机构系统设计时要有超前意识,充分考虑到便于维护管理的实施,努力做到:系统要简化,简单的系统故障率低,维护管理容易;标准化程度高、互换性好、容易修复;集成化、组合化,调整、检查方便;引入故障诊断和定位、容错/纠错等新技术。

4.6 定期检查以防偶发故障

电动执行机构的偶发故障一般较难预测。为了防止偶发故障,要进行定期检查和保养,及时发现运行中的事故隐患,掌握某阶段维护资料和历史档案数据,这对于准确实施故障判断和日常维护是十分重要的,至少对于故障因素的查找有所帮助,避免走弯路。

4.7 作好设备台帐的管理

处理过的每一次故障都要做详细记录,包括故障现象、故障分析及查找过程、故障原因、处理方法、预防措施等。这样不仅为今后处理相似的问题提供了参考价值,而且还能通过故障曲线提高查找故障因素的水平,达到事半功倍的效果。

5 结束语

根据燃气—蒸汽联合循环调峰电厂机组运行的特点,经过我们从选型、调试、运行三个阶段的探索和实践,从设备维护人员的实际经验出发,提出了电动执行机构在调峰机组不同时期故障因素和处理意见,并总结了重要的维护事项,对电动执行机构日常维护工作有很强的指导意义。目前我厂电动执行机构性能稳定,故障率较投产前期大大降低,设备的可靠性有很大的提高。

电动执行机构的正确使用和维护不仅能够提高过程控制的可靠性,而且能增加执行结构的使用寿命,直接影响着机组的安全性和可靠性,同时对企业的节能降耗也有着可观的经济效益。