AUMA執行機構在火電廠(chǎng)的應用
德國AUMA集團是設計、制造電動(dòng)執行機構產(chǎn)品的著(zhù)名廠(chǎng)商，業(yè)務(wù)遍及全球。我廠(chǎng)目前有一百多臺德國AUMA公司的電動(dòng)執行機構，主要應用在一次風(fēng)與二次風(fēng)系統的調節。AUMA電動(dòng)執行器具有體積小、重量輕、控制精度高、信號抗干擾能力強、動(dòng)作可靠性高、現場(chǎng)調試簡(jiǎn)便、防塵防水性能好、潤滑油密封性能好、安裝位置靈活等特點(diǎn)。
1、設備簡(jiǎn)介
標準的AUMA執行器包括下列部件：齒輪、閥門(mén)連接件、手動(dòng)驅動(dòng)、馬達、控制單元、電氣連接。
1.1 齒輪
蝸輪將馬達轉速降低至要求的執行器輸出轉速，齒輪箱的材料是鑄鐵。
1.2 閥門(mén)連接件
閥門(mén)連接件屬于標準件，可以適應標準的閥門(mén)連接接口。
1.3 手動(dòng)操作
在手動(dòng)方式下，限位開(kāi)關(guān)設定和緊急操作是可行的，當執行器在手動(dòng)方式時(shí)，可以進(jìn)行手動(dòng)操作，馬達驅動(dòng)被隔離。當馬達啟動(dòng)時(shí)，手動(dòng)操作自動(dòng)被解除，電動(dòng)操作期間，手輪是不轉動(dòng)的。當執行器有特殊的操作要求時(shí)，緊急操作是可行的。
1.4 馬達
AUMA執行器的馬達具有較大的啟動(dòng)力矩，確保閥門(mén)在全關(guān)時(shí)能夠及時(shí)打開(kāi)，除非力矩超出范圍或電壓太低。根據標準，AUMA執行器多配用三相交流馬達。
馬達保護(熱敏開(kāi)關(guān))：
為了保護馬達，馬達繞組中埋入三個(gè)熱敏開(kāi)關(guān)(單相交流電機是2個(gè))，開(kāi)關(guān)接點(diǎn)接馬達控制回路，防止電動(dòng)機升到很高的溫度從而保護電動(dòng)機。馬達溫度高于140℃時(shí)，熱敏開(kāi)關(guān)動(dòng)作，開(kāi)關(guān)接點(diǎn)斷開(kāi)，電動(dòng)機跳閘，當溫度下降至120℃以后，熱敏開(kāi)關(guān)重新閉合，再次啟動(dòng)電動(dòng)機。對于防爆型電動(dòng)執行器，用熱敏電阻代替熱敏開(kāi)關(guān)，實(shí)現防爆功能。
1.5 控制單元(標準設備)
限位開(kāi)關(guān)、力矩開(kāi)關(guān)和可選的位置反饋裝置是控制單元的組成部分。閥門(mén)的開(kāi)關(guān)位置測量是兩個(gè)獨立的系統，接入控制單元。
限位開(kāi)關(guān)：
閥門(mén)的行程靠電子開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，兩個(gè)可調的、往復的機械計數齒輪裝置帶動(dòng)限位開(kāi)關(guān)，當閥門(mén)行進(jìn)到極限位置時(shí)，斷開(kāi)電機控制回路。
力矩開(kāi)關(guān)：
力矩開(kāi)關(guān)工作在蝸輪部分，力矩開(kāi)關(guān)動(dòng)作的數值能很容易地在拔盤(pán)上設定。力矩開(kāi)關(guān)作為一個(gè)過(guò)負荷保護，作用于閥門(mén)的整個(gè)行程。
2 執行機構安裝注意事項
●底座由上下鋼板和支柱組成，鋼板厚度為10mm，支柱用12#槽鋼。
●執行機構盡量靠近擋板安裝，即可減少連桿長(cháng)度，又增加了力矩。
●執行機構和擋板的轉臂應盡量在同一平面上動(dòng)作。按通常習慣，應使執行機構操作手輪順時(shí)針擋板關(guān)小，逆時(shí)針擋板開(kāi)大，反之，應在執行機構上標明開(kāi)關(guān)的方向。
●執行機構的底座安裝牢固端正，對于不同的安裝地方，采用不同的方式。
●在鋼結構的鍋爐本體上，將執行機構的底座直接用點(diǎn)焊與鋼梁焊接。
●在給煤機平臺上的執行機構，由于混凝土模板上還有一層很厚的沙漿，為了保證安裝牢固，除掉沙漿表層，然后用膨脹螺絲，先固定鐵板再上執行機構，使執行機構牢牢地得到固定，地面澆平后外觀(guān)很統一。
●連桿的配制
a)執行機構與擋板輸出臂在同一側位置。
角行程執行機構與擋板的連接實(shí)際是一種鉸鏈四桿機構，見(jiàn)圖1所示。
圖1
L1為執行機構的轉臂，L2為擋板擺臂或搖桿，L3為連桿，L4為機架。
為了滿(mǎn)足特性和傳動(dòng)力矩的最佳要求，取L2=L1即擋板的出軸與執行機構的輸出臂長(cháng)度一致，即連桿L3長(cháng)度也就是L4的長(cháng)度。擋板的輸出軸圓心到執行機構輸出軸的圓心之間的距離就是連桿長(cháng)度。將擋板置50%開(kāi)度，擋板執行器與連桿呈90°。
b)執行機構與擋板輸出臂在對立的位置(見(jiàn)圖2)。
圖2
L1=L2
L4：L1(L2)=4：1～5：1
將擋板置50%開(kāi)度，L1與L2平行。
3、調試方法
圖3
圖4
3.1 打開(kāi)NORM側面蓋板對機械限位進(jìn)行調整
(1)力矩設定(如圖3)
松開(kāi)A兩側螺絲既可撥動(dòng)調整關(guān)力矩值，完畢后緊固兩側螺絲。
松開(kāi)D兩側螺絲既可撥動(dòng)調整開(kāi)力矩值，完畢后緊固兩側螺絲。
(2)定行程(如圖3)
閥門(mén)(擋板)手搖全關(guān)，向里按A同時(shí)轉動(dòng)，使小凸輪B恰好轉到全關(guān)標記小紅點(diǎn)C處。
閥門(mén)(擋板)手搖全開(kāi)，向里按D同時(shí)轉動(dòng)，使小凸輪E恰好轉到全開(kāi)標記小紅點(diǎn)F處。
(3)近控執行器，檢查行程及力矩動(dòng)作是否正常。
3.2 閥位反饋調整(如圖3)
(1)近控全關(guān)閥門(mén)(擋板)，先把R2順時(shí)針調到底，再微回調。調整閥位反饋零位電位器N，使反饋電流為4.00mA。
(2)近控全開(kāi)閥門(mén)(擋板)，調整閥位反饋滿(mǎn)度電位器M，使反饋電流為20.00mA。
(3)反復調整零位與滿(mǎn)度直至完成。
3.3 伺放板電信號平衡調整(如圖4)
(1)設置伺放板的編程通過(guò)撥碼S1-7、S2-7設定為指令信號4～20mA，位置反饋信號4～20mA，失信號保持原位。
(2)調關(guān)。外加4mA信號，近控全關(guān)閥門(mén)(擋板)，調P3。
若V28燈亮，順時(shí)針調整，使之滅，再順時(shí)針調整，使V27燈剛亮為止。
若V27燈亮，逆時(shí)針調整，使之滅，再順時(shí)針調整，使V27燈剛亮為止。
若都不亮，順時(shí)針調，使V27燈剛亮為止。
(3)調開(kāi)。外加20mA信號，近控全開(kāi)閥門(mén)(擋板)，調P4。若V28燈亮，順時(shí)針調，使之滅，再逆時(shí)針調使V28燈剛亮為止。
若V27燈亮，逆時(shí)針調，使之滅，再逆時(shí)針調使V28燈剛亮為止。
若都不亮，逆時(shí)針調，使V28燈剛亮為止。
(4)反復開(kāi)關(guān)調幾次直至完成。
(5)P7為靈敏度細調，P9為靈敏度(死區)粗調，根據需要進(jìn)行調整，逆時(shí)針為減小死區增強靈敏度，順時(shí)針為增大死區減小靈敏度。
P10、P8為開(kāi)、關(guān)延遲時(shí)間(1S～10S)，逆時(shí)針為減小，順時(shí)針為增大。
3.4 調試注意事項
當機械計數齒輪裝置帶動(dòng)限位開(kāi)關(guān)尚未全行程到位時(shí)，閥位反饋電位器計數齒輪已到位，產(chǎn)生不同步行程調亂現象，應松開(kāi)電位器的緊固螺母，取出后回調電位器齒輪可避免此現象。
4、常見(jiàn)故障及處理方法
4.1 近控不動(dòng)
(1)檢查交流380V電源是否正常(缺相)。
(2)手搖操作桿機械是否卡。
(3)手搖操作桿正常，檢查力矩值設置是否太小，造成力矩動(dòng)作。
(4)檢查控制頭按鈕板內熔絲與電源板(24V)熔絲是否正常。
(5)伺放板ERR燈亮。
a)按鈕板壞，更換。
b)邏輯板壞，更換。
(6)檢查馬達三相線(xiàn)圈電阻，壞更換。
(7)檢查馬達是否過(guò)熱，造成電機溫控開(kāi)關(guān)動(dòng)作，可根據需要調整伺放板的靈敏度(減小)及延遲時(shí)間(增大)。
(8)交流接觸器或可控硅固態(tài)繼電器壞，更換。
4.2 近控正常，遙控不動(dòng)
(1)伺放板ERR燈亮，檢查指令信號，回路有否開(kāi)路、接地。
(2)伺放板ERR燈亮，檢查閥位反饋信號。
a)閥位反饋回路有無(wú)開(kāi)路、接地。
b)閥位反饋板壞，更換。
c)閥位反饋板好，閥位反饋電位器壞，更換。
(3)伺放板壞更換。
4.3 執行器反饋經(jīng)常變化引起執行器振蕩。
(1)伺放板死區設置太小，引起靈敏度過(guò)高。
(2)閥位反饋電位器安裝松動(dòng)，或是電位器本身故障。
5、AUMA執行機構的優(yōu)點(diǎn)
AUMA執行器手輪為側裝手輪，11：1的增益系數，使操作更加輕松，并且節省安裝空間。大多數進(jìn)口品牌執行機構齒輪箱只有90°，而AUMA執行器角行程的齒輪箱都是360°，調節余量足夠大。
大多數進(jìn)口品牌執行機構控制器發(fā)生故障時(shí)，運行機組中的重要設備不允許全行程開(kāi)關(guān)，只能小心地將風(fēng)門(mén)擋板進(jìn)行機械固定，并將執行機構從連接處拆下進(jìn)行故障處理，并粗略估算全行程對執行器進(jìn)行開(kāi)關(guān)校驗，再恢復，風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)度位置的精度降低了，且對機組安全運行風(fēng)險極大。而AUMA執行機構的限位和位反與控制器分離處于執行機構底座處，處理控制器故障后不需要全行程重新校驗，因此不必對風(fēng)門(mén)擋板進(jìn)行機械固定和拆卸執行機構，風(fēng)險極小，大大提高了運行機組的安全性，我們認為這是AUMA執行機構的最大優(yōu)點(diǎn)。
我廠(chǎng)目前使用的AUMA執行機構為SA型和SG兩種。SA型馬達功率大，全行程動(dòng)作時(shí)間短，帶減速箱，控制器閥位反饋為單電位器，輸入信號和輸出信號都帶有隔離措施，避免用戶(hù)系統和執行器內部的信號發(fā)生混亂，抗干擾能力超強。SG型馬達功率小，開(kāi)關(guān)行程時(shí)間長(cháng)，頻繁調節容易引起馬達過(guò)熱，造成電機溫控開(kāi)關(guān)動(dòng)作，控制器閥位反饋為雙電位器，無(wú)隔離板，抗干擾能力略差。建議采用SA型執行器，價(jià)格雖高，但有利于設備維護及備品的統一。在用于頻繁調節的控制系統中，執行機構控制器可選用可控硅固態(tài)繼電器，非頻繁調節或開(kāi)關(guān)型控制的可選用交流接觸器。交流接觸器與可控硅固態(tài)繼電器(易耗品)的更換備品可選用國產(chǎn)上海華通電器廠(chǎng)的產(chǎn)品，供貨時(shí)間短，經(jīng)過(guò)我們長(cháng)期使用后認為價(jià)廉質(zhì)量好。執行機構的扭矩值最好選需要扭矩值的1.5倍型。溫度高的地方可選用分體型執行機構。
6、結束語(yǔ)
我廠(chǎng)原使用某國產(chǎn)DDZ執行機構DKJ型，其伺放器、位置發(fā)送器采用晶體管技術(shù)，功耗大、溫升高、恒流輸出特性差、體積大、防水防震防灰性能差，經(jīng)常發(fā)生運行中設備震動(dòng)引起斷線(xiàn)，雨天密封性能差導致電路板燒壞，信號抗干擾能力差，現場(chǎng)環(huán)境溫度影響引起信號漂移。這些情況經(jīng)常發(fā)生，不得不花大量時(shí)間維護，對自動(dòng)系統極為不利。
自我廠(chǎng)3號機組改造開(kāi)始采用AUMA電動(dòng)執行機構，經(jīng)過(guò)這幾年對進(jìn)口設備的深入研究，技術(shù)上不斷消化，熟練地完成維修，設備的故障率明顯下降，提高了控制品質(zhì)，大幅度減小了運行機組的維護量。
