CFB鍋爐電動(dòng)執行機構改造
中國石化齊魯分公司第二化肥廠(chǎng)資源優(yōu)化項目配套的3臺240t/h循環(huán)流化床鍋爐(CFB)，于2006年12月建成投產(chǎn)，共用電動(dòng)執行機構180臺，其中智能型電動(dòng)執行機構82臺，非智能型電動(dòng)執行機構98臺。通過(guò)幾年來(lái)的使用、維護等，發(fā)現非智能型電動(dòng)執行機構價(jià)格便宜，但使用成本較高，可靠性和穩定性較差。隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )、現場(chǎng)總線(xiàn)等技術(shù)在工業(yè)過(guò)程中的應用，非智能型電動(dòng)執行機構已遠遠不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)的要求。因此在費用允許的情況下，有計劃地將部分非智能型電動(dòng)執行機構更換為性能價(jià)格比較高的智能型電動(dòng)執行機構。
1、智能型電動(dòng)執行機構性能特點(diǎn)
智能型電動(dòng)執行機構采用機電一體化技術(shù)，將閥門(mén)、伺服電動(dòng)機、控制器合為一體，利用異步電動(dòng)機直接驅動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)，具有動(dòng)作快、保護較完善、便于和計算機聯(lián)網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際運行表明，智能型電動(dòng)執行機構具有工作穩定，性能可靠，便于調試、維修等優(yōu)點(diǎn)。其工作原理見(jiàn)圖1。
圖1 電動(dòng)執行機構工作示意
如圖1所示，調節閥的電動(dòng)執行機構是依靠4-20mA電流控制閥位的。自動(dòng)控制閥最大好處是可遠距離操作閥門(mén)，即操作人員坐在控制室控制生產(chǎn)過(guò)程而不需要親臨現場(chǎng)去人工操作閥門(mén)的開(kāi)和關(guān)。只需鋪設一些管線(xiàn)連接控制室和執行機構，驅動(dòng)能源通過(guò)管線(xiàn)直接激勵電動(dòng)執行機構，并且用4-20mA信號來(lái)反饋閥門(mén)的位置。
智能型電動(dòng)執行機構與非智能型電動(dòng)執行機構比較主要有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)機電一體化設計。智能型電動(dòng)執行機構集減速器、電動(dòng)機、控制器和操作器于一體，便于安裝、操作和維修。安裝時(shí)間只需非智能型的一半左右。操作可用遙控器遠程操作。維修只需更換部分控制芯片，節省了大量人力、物力、財力。
(2)設定調試簡(jiǎn)單。非智能型電動(dòng)執行機構調節機械限位、扭矩、力矩開(kāi)關(guān)都需打開(kāi)電動(dòng)執行機構內蓋，有時(shí)還需要搭設專(zhuān)門(mén)的腳手架。而設定調試智能型電動(dòng)執行機構只需在操作面板或遙控器上進(jìn)行，簡(jiǎn)單、方便、可靠。
(3)力矩和限位保護功能。非智能型電動(dòng)執行機構沒(méi)有力矩和限位保護功能，一旦力矩和限位保護調節不當或損壞，極易燒毀電動(dòng)機。而智能型電動(dòng)執行機構具有此項功能，在過(guò)力矩和限位情況下，能自動(dòng)切斷電源，保護電動(dòng)機不被燒毀。
(4)電源相序自動(dòng)調整功能。當三相電源接入錯誤時(shí)，智能型電動(dòng)執行機構的控制芯片會(huì )自動(dòng)糾錯，選擇正確轉向，避免燒毀電動(dòng)執行機構的電動(dòng)機及損壞閥門(mén)等，提高了使用安全性和可靠性。而非智能型電動(dòng)執行機構不具備此功能。
2、改造實(shí)施情況
自2011年7月以來(lái)，將其中運行故障率比較高的11臺非智能型電動(dòng)執行機構更換為智能型電動(dòng)執行機構。
(1)電動(dòng)執行機構與閥門(mén)的連接。由于使用原有閥門(mén)，更換不同廠(chǎng)家的電動(dòng)執行機構其連接部分要與原有閥門(mén)配套，需實(shí)際測量閥門(mén)與電動(dòng)執行機構的連接尺寸。有時(shí)還要在安裝現場(chǎng)制作非標準連接件。如1#汽輪機蒸汽調節閥TV04025電動(dòng)執行機構改造，需將揚州修理廠(chǎng)生產(chǎn)的非智能型電動(dòng)執行機構，更換為上海沃電公司的智能型電動(dòng)執行機構，其與閥門(mén)的連接在現場(chǎng)就地加工非標準連接件得以實(shí)現。
(2)正確接線(xiàn)。大部分非智能型電動(dòng)執行機構原設計沒(méi)有回訊信號來(lái)反饋閥門(mén)的位置，所以在改造中要重新敷設2條1mm2屏蔽電纜，實(shí)現通過(guò)4-20mA電流控制閥位，并通過(guò)4-20mA信號來(lái)反饋閥門(mén)位置的功能。
(3)初次設定和調試。智能型電動(dòng)執行機構的初次設定和調試是其安全運行的基礎，開(kāi)、關(guān)閥門(mén)的限位要十分準確，既要保證閥門(mén)開(kāi)關(guān)的嚴密性，又不能使電動(dòng)執行機構過(guò)力矩和過(guò)扭矩。電動(dòng)執行機構的力矩一般要求不大于75%、扭矩一般要求不大于65%。
(4)試車(chē)。就地、遠控試車(chē)良好。投入使用。
(5)運行過(guò)程中故障處理。改造后新安裝的智能型電動(dòng)執行機構HV1114出現了一次燒毀電源模塊的故障，檢查現場(chǎng)后發(fā)現接線(xiàn)正確，排除了施工方面的原因，經(jīng)與廠(chǎng)家技術(shù)人員溝通認為，初次設定和調試方面有問(wèn)題。由于工廠(chǎng)電力電纜比較多，強電干擾非常強，有時(shí)即便使用屏蔽電纜，也不能完全屏蔽掉干擾信號，這部分干擾信號會(huì )影響控制閥位的4-20mA電流，引起閥門(mén)誤動(dòng)，嚴重時(shí)會(huì )燒毀電動(dòng)執行機構的電動(dòng)機。簡(jiǎn)單快速有效的解決辦法是調節電動(dòng)執行機構的死區(即電動(dòng)執行機構對4-20mA電流的靈敏度)，一般由原出廠(chǎng)值0.4%調至0.6%～0.9%。調節后電動(dòng)執行機構運行平穩。
3、改造后的效果
改造后的電動(dòng)執行機構運行穩定、使用成本降低，可靠性和穩定性得到提高。表1為2011年11臺電動(dòng)執行機構改造前后故障次數對比數據，可以看出這11臺電動(dòng)執行機構故障率由改造前的4.83次/月下降到0.83次/月，確保了裝置的安穩長(cháng)滿(mǎn)優(yōu)運行，且降低了維護成本。
表1 2011年11臺電動(dòng)執行機構改造前后故障次數對比
可見(jiàn)，非智能型電動(dòng)執行機構價(jià)格便宜，但使用成本較高，可靠性和穩定性較差。智能型電動(dòng)執行機構具有非智能型電動(dòng)執行機構無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，智能型電動(dòng)執行機構在CFB鍋爐的使用范圍會(huì )越來(lái)越廣。
