角行程電動(dòng)執行機構的故障及改進(jìn)辦法

　　隨著(zhù)電廠(chǎng)容量越來(lái)越大，參數越來(lái)越高，對自動(dòng)調節系統可靠性要求便越來(lái)越高。近年來(lái)，角行程電動(dòng)執行機構故障頻發(fā)，直接影響鍋爐的穩定運行。經(jīng)過(guò)多次摸索分析，查明故障主要原因在于位置變送器，通過(guò)改進(jìn)提高了裝置運行的可靠性。本文介紹發(fā)送位置信號的角行程電動(dòng)執行機構其運行情況及故障處理方法。

1、角行程電動(dòng)執行機構簡(jiǎn)介

　　角行程電動(dòng)執行機構用于鍋爐風(fēng)煙系統和制粉系統中的送風(fēng)機導葉、引風(fēng)機導葉、一次風(fēng)機導葉和磨煤機冷熱風(fēng)調節擋板控制和位置指示。下面是某電廠(chǎng)其具體配置列于表1。

1.1、ABBBailey公司的UE型電動(dòng)執行機構簡(jiǎn)介

　　ABBBailey公司生產(chǎn)的通用旋轉型UE20、UE30電動(dòng)執行機構由主控制器和電動(dòng)執行機構兩個(gè)主要部分組成。主控制器采用單相調節控制器，包括電源板、位置控制模件PCM板和一塊固定母板。電動(dòng)執行機構包括電子位置變送器及配套操作系統。電動(dòng)執行機構的參數列于表2。

　　電子位置變送器是由一個(gè)2kΩ線(xiàn)性電位器(0～270°轉角對應0～2kΩ)經(jīng)過(guò)反饋線(xiàn)路板將執行機構輸出軸0～100%動(dòng)作范圍轉換為能供主控制模件使用的標準信號4～20mA。電位器通過(guò)三根引線(xiàn)連接至反饋線(xiàn)路板，由反饋線(xiàn)路板通過(guò)兩根反饋電纜引至主控模件上，反饋電纜的屏蔽線(xiàn)引至主控模件的LSC端子可靠接地。

1.2、FOXBORO/JORDAN公司的SM型電動(dòng)執行機構簡(jiǎn)介

　　FOXBORO/JORDAN公司生產(chǎn)的SM5360、SM5480電動(dòng)執行機構，由伺服控制器和電動(dòng)執行機構兩部分組成。伺服控制器采用AD7300系列伺放控制模件和變壓器，電動(dòng)執行機構包括電子位置變送器及輔助操作系統等設備。SM型電動(dòng)執行機構參數列于表3。

　　SM型執行機構電子位置變送器采用的電位器是1kΩ的可變電阻，電位器可以360°轉動(dòng)，但有效可變電阻角度為300°。通過(guò)執行機構鑲嵌在主軸上的大齒輪轉動(dòng)，來(lái)帶動(dòng)電位器轉動(dòng)軸上的小齒輪，使得電位器的阻值發(fā)生變化，經(jīng)轉換，輸出伺放模件所能接受的4～20mA信號，以反映0～100%的開(kāi)度。

2、電動(dòng)執行機構運行情況分析

　　從機組投運開(kāi)始，最初幾年角行程電動(dòng)執行機構運行基本正常，隨著(zhù)運行時(shí)間的增長(cháng)，角行程電動(dòng)執行機構的異常情況逐步增多。

2.1、電動(dòng)執行機構故障次數統計

2.1.1、UE型電動(dòng)執行機構故障次數統計

2.1.1 UE統計圖

2.1.2、SM型電動(dòng)執行機構故障次數統計

2.1.2 SM統計圖

2.2、電動(dòng)執行機構故障現象匯總

2.3、UE型電動(dòng)執行機構故障現象及原因分析

　　UE型電動(dòng)執行機構1992年開(kāi)始投運，最初運行情況良好，但有時(shí)遇到大暴雨時(shí)，磨煤機A、磨煤機F的熱風(fēng)調節擋板的執行機構能正常動(dòng)作，可是CRT位置反饋信號與指令信號會(huì )出現偏差，當二者的偏差大于10%，執行機構將受到強制手動(dòng)信號。經(jīng)過(guò)觀(guān)察發(fā)現這二臺執行機構位于鍋爐側最東、最西端的磨煤機A、磨煤機F熱風(fēng)風(fēng)道上，下雨時(shí)執行機構和熱風(fēng)道易受侵襲，雨水遇熱形成的潮氣侵入執行機構內部，直接影響了位置變送器正常顯示。1997年以后故障逐漸增多，有時(shí)新?lián)Q的電位器用了一個(gè)月左右就發(fā)生晃動(dòng)現象，如果電位器在20mA的位置時(shí)，用手觸摸電位器的引線(xiàn)，反饋顯示會(huì )發(fā)生變化，運行不久，就會(huì )發(fā)生調門(mén)晃動(dòng)故障。此外，反作用的磨煤機冷風(fēng)調節擋板執行機構和送風(fēng)機導葉執行機構多次在運行中出現指令至0%，CRT位置反饋顯示為-30%，而實(shí)際擋板位置在全開(kāi)位置的異�，F象。當出現這種故障時(shí)，如用手碰電位器的三根引線(xiàn)，執行機構的位置反饋顯示立刻變?yōu)檎��?00%，最初懷疑是電位器受到靜電干擾，于是檢查了反饋電纜的屏蔽線(xiàn)，把所有連接部分重新緊固一遍，將電位器三根引線(xiàn)外表用銅導線(xiàn)串聯(lián)纏繞在一起，然后將銅導線(xiàn)接地，但運行一段時(shí)間仍會(huì )出現位置反饋晃動(dòng)等故障現象，執行機構多次故障發(fā)生后，在確診接線(xiàn)、連接部件及屏蔽完好后，發(fā)現故障主要原因在電位器。我們通過(guò)執行機構電位器故障統計發(fā)現：投產(chǎn)時(shí)的電位器質(zhì)量較佳，使用周期長(cháng)，96年起開(kāi)始使用購買(mǎi)的備品，電位器品質(zhì)有好壞，因此使用一段時(shí)間后故障率也大大增加。2002年，廠(chǎng)家已不再生產(chǎn)UE型電動(dòng)執行機構所采用的電位器，經(jīng)過(guò)選型，曾改用RS公司的2kΩ碳膜式電位器，但也存在同樣缺陷。因此，選擇可靠的電位器或位置反饋裝置成為我們的工作重點(diǎn)。

2.4、SM型電動(dòng)執行機構故障現象及其原因

　　SM型電動(dòng)執行機構出現最多的問(wèn)題是：在運行時(shí)，會(huì )突然發(fā)生指令反饋不一致，實(shí)際風(fēng)機電流與風(fēng)機導葉開(kāi)度不匹配的現象。最初發(fā)生故障時(shí)，分析是由于電位器的碳膜磨損引起阻值跳躍變化導致，一般通過(guò)更換電位器就可以恢復正常。但在1997年的2月25日、4月10日、4月14日在#2機引風(fēng)機B導葉執行機構上接連發(fā)生三次實(shí)際位置與指令反饋不一致的現象，多次更換電位器，但過(guò)幾天仍會(huì )有相同的故障，最后只得更換新的執行機構;后來(lái)2003年8月在#2機的引風(fēng)機A的執行機構上，又在不長(cháng)時(shí)間內數次出現上述故障，后經(jīng)檢查發(fā)現是由于執行機構長(cháng)時(shí)間運行，主軸與軸套之間磨損，間隙增大，使得主軸在轉動(dòng)至某一角度時(shí)，發(fā)生細微的抖動(dòng)，其主軸連著(zhù)的大齒輪轉動(dòng)也產(chǎn)生了極小的跳動(dòng)，在帶動(dòng)電位器小齒輪的同時(shí)，沒(méi)有形成同步，使得電位器阻值沒(méi)有正常反映導葉的開(kāi)度。事后利用機組檢修的機會(huì )檢查使用年限較長(cháng)的執行機構，發(fā)現這些執行機構主軸和套軸之間均有磨損現象。對有磨損的主軸和套軸進(jìn)行重新修整、加工，缺陷消除。

3、電動(dòng)執行機構的改進(jìn)

3.1、UE型執行機構故障處理

3.1.1、熱風(fēng)調節擋板的執行機構改進(jìn)

　　針對磨煤機A和磨煤機F的熱風(fēng)調節擋板的執行機構易受暴雨侵襲的情況，我們在執行機構的上部及側面加裝了遮雨蓬，并將所有熱風(fēng)擋板執行機構的底座進(jìn)行了抬高，熱風(fēng)道保溫重新加固，從而徹底解決了暴雨、熱風(fēng)道漏風(fēng)對執行機構的影響。

3.1.2、UE型位置變送器改造

　　經(jīng)過(guò)對國內外相關(guān)產(chǎn)品的選擇比較，于2003年5月利用2#機檢修的機會(huì )，在冷風(fēng)調門(mén)上試裝了日本M-system公司型號為VOS2T-R的非接觸式位置變送器，該裝置取消了電位器和位置反饋電路板，測量角度為0～110°，利用直流差動(dòng)變壓器的轉換原理，當執行機構轉動(dòng)，帶動(dòng)非接觸式位置變送器的轉動(dòng)軸轉動(dòng)時(shí)，在差動(dòng)變壓器內部?jì)蓚�(gè)線(xiàn)圈產(chǎn)生壓差，再轉換成4～20mA的輸出電流，反映出位置變化。在調試過(guò)程中，我們把非接觸式位置變送器安裝在執行機構殼體外部，通過(guò)連桿與執行機構轉動(dòng)軸相連，但是通電校驗時(shí)發(fā)現這種執行機構在中間位置沒(méi)法穩定，一直上下晃動(dòng)，導致馬達過(guò)熱，執行機構停止工作，而且還使得PCM模件損壞。經(jīng)分析后，加裝了M-system公司型號為M2DY的有源耦合隔離器，這種隔離器精度高、抗干擾能力強、穩定性好、壽命長(cháng)，能做到電源/信號之間、信號/信號之間的隔離，電源的突變也不會(huì )造成分散控制系統的損壞，并改進(jìn)了原信號傳輸接線(xiàn)(如圖1、圖2)，將新的位置變送器與原來(lái)連接電位器的軸相連，這樣既克服信號匹配問(wèn)題，又保證了測量的精度。非接觸式位置變送器于2003年5月在2#機磨煤機C冷風(fēng)擋板執行機構上試裝成功，試運行情況良好。事后，逐步利用大小修機會(huì )，將全部UE型的電動(dòng)執行機構的位置變送器改為非接觸式位置變送器。

圖1 原位置變送器接線(xiàn)圖

圖2 非接觸式位置變送器接線(xiàn)圖

3.2、SM型執行機構故障處理

　　在UE位置反饋裝置改造成功的基礎上，將非接觸式位置變送器運用到了SM型電動(dòng)執行機構。同時(shí)，在購買(mǎi)備品時(shí)選用輸出功率大的執行機構，改用輸出功率為10000英尺·磅的執行機構。

4、結束語(yǔ)

　　原電動(dòng)執行機構采用電位器作為位置變送器的阻值變換元件，變送器性能與電位器的產(chǎn)品質(zhì)量有很大的關(guān)系，由于電位器電阻元件觸點(diǎn)處始終存在著(zhù)摩擦和損耗，降低了電位器的動(dòng)態(tài)穩定性，使電位器的可靠性和壽命受到影響。我廠(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗證明，將電動(dòng)執行機構的位置變送器改為非接觸式位置變送器，能有效解決位置變送器的可靠性問(wèn)題，提高設備的使用壽命，保障了鍋爐輔機設備的穩定運行。