意大利STI氣動(dòng)執行器的檢修及校準方法探討

　　STI氣動(dòng)執行器因其具有大推力、大轉矩、動(dòng)作快速的特點(diǎn)，主要應用于火電廠(chǎng)的風(fēng)煙控制系統中，用于風(fēng)煙擋板的控制。氣動(dòng)執行器動(dòng)作迅速，調節靈敏，適用于快速調節過(guò)程。但它結構復雜，可靠性差，調節不夠準確。因此，執行器的檢修和校準過(guò)程就顯的尤為重要。

1、氣動(dòng)執行器的參數及工作原理

　　1.1、氣動(dòng)執行器參數

　　風(fēng)煙系統中使用的STI氣動(dòng)執行器主要有三種型號：SC160/250，力矩為1206～1688Nm;SC100/150，力矩為277～388Nm;SC100/300，力矩為555～777Nm。分別用于主二次風(fēng)擋板，中心風(fēng)擋板及燃盡風(fēng)擋板控制。SC系列執行器具有“三斷”自鎖功能，即斷電源、斷氣源及斷信號時(shí)，執行器能夠保持原位不變，同時(shí)，執行器防護等級為IP66，可在惡劣環(huán)境中連續運行。執行器具體參數如下所示：

　　輸入信號：(4～20)mADC

　　輸出信號：(4～20)mADC

　　靜態(tài)耗氣量：?jiǎn)闻_氣動(dòng)執行機構0.5Nm3/h(0.5MPa)

　　動(dòng)力氣源壓力：(0.35～0.7)MPa

　　電源：220VAC 50Hz

　　靈敏度：≤0.2% FS

　　線(xiàn)性：±1% FS

　　滯后：≤0.5% FS

　　重復性：≤0.15%

　　工作溫度范圍：-40～+120(°C)

　　1.2、氣動(dòng)執行器工作原理

　　1.2.1、執行器結構及控制原理

　　如圖1所示，SC系列氣動(dòng)執行機構主體由氣缸、支架、氣動(dòng)定位器、電氣轉換器組成。輔助裝置有手動(dòng)操作裝置、位置變送器、“三斷”自鎖裝置等。通過(guò)下圖可以詳細了解執行器的控制原理。

圖1 氣動(dòng)執行器控制原理圖A

　　如圖2所示，電氣轉換器接收(4~20)mADC指令信號，轉換輸出(20~100)kPa的氣壓信號。該氣壓信號作用于導閥定位器，執行器在導閥定位器和氣缸的共同作用下，開(kāi)始動(dòng)作。在未輸入信號時(shí)B處底部行程為零。當(20~100)kPa的輸入信號進(jìn)入定位器室時(shí)，左氣室和右膜片面積的差異，會(huì )形成左右的壓力差使導向閥向左移動(dòng)，氣源進(jìn)入B室。A、B室的壓力差，使活塞向上運行，這時(shí)彈簧被活塞拉伸，當彈力與氣室的作用力相平衡時(shí)，閥芯退回起始位置，關(guān)閉A、B兩室，活塞運動(dòng)隨之停止。輸入信號的大小，決定定位器氣室壓力差的大小，從而達到控制活塞桿行程的目的。

圖2 氣動(dòng)執行器原理圖B

　　1.2.2、“三斷”保護動(dòng)作原理

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　　主要由排氣閥與閉鎖閥實(shí)現。將排氣閥的動(dòng)作壓力調整在(250~350)kPa的某個(gè)值上。當氣壓高于調定值時(shí)，排氣閥正常輸出氣壓，打開(kāi)閉鎖閥，使滑閥通往氣缸兩端的氣路相通，即正常自動(dòng)工作狀態(tài)。當氣壓低于設定值時(shí)，排氣閥閉塞切換氣路，使閉鎖閥的控制氣壓通過(guò)排氣閥排空，閉鎖閥閉鎖氣路，維持負載的原有位置，實(shí)現斷氣自鎖保護。

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　　主要由電磁閥實(shí)現。當220VAC電壓正常時(shí)，電磁閥接通排氣閥的控制氣路，通過(guò)排氣閥打開(kāi)閉鎖閥，即正常自動(dòng)工作狀態(tài)。當電源消失時(shí)，電磁閥切換氣路，將排氣閥控制氣壓排空，排氣閥切換氣路，排空閉鎖閥的控制氣壓使閉鎖閥處于閉鎖狀態(tài)，維持負載的原有位置，實(shí)現斷電源保護。

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　　由電子開(kāi)關(guān)實(shí)現，信號電流通過(guò)電子開(kāi)關(guān)控制電磁閥電源，再通過(guò)排氣閥、閉鎖閥實(shí)現自鎖保位。當信號電流大于下限電流時(shí)(對于4~20mA信號，一般將電子開(kāi)關(guān)的動(dòng)作電流調在2.5mA)，電子開(kāi)關(guān)導通，即正常自動(dòng)工作狀態(tài)。當信號電流中斷時(shí)，電子開(kāi)關(guān)阻斷，電磁閥失電，即實(shí)現斷信號保護。

2、氣動(dòng)執行器常規檢修方法

　　2.1、首先檢查執行機構及其附件是否完好，檢查支架各固定螺絲是否緊固，各氣源管路有無(wú)漏氣現象。

　　2.2、檢查執行器電氣部分，包括信號線(xiàn)是否整齊牢固，電纜和電纜保護套管有無(wú)破損，接頭是否裂開(kāi)或損壞。測量接線(xiàn)端子絕緣情況。

　　2.3、檢查執行器內部機構，拆除排氣閥、閉鎖閥等，用清洗劑或酒精清洗閥體并更換膜片;清洗空氣過(guò)濾器，必要時(shí)應更換濾芯。檢查氣缸密封圈，如明顯老化，則更換密封圈。

　　常規檢查完畢后，如有故障，可按下表中方法進(jìn)行排除。

3、氣動(dòng)執行器的校準方法

　　3.1、基本誤差及回程誤差校準

　　3.1.1、電氣轉換器檢查校準

　　首先，檢查電氣轉換器的線(xiàn)圈電阻應為160Ω左右，氣源壓力應為140kPa左右。然后開(kāi)始校準步驟，將信號電流分為4mA、8mA、12mA、16mA、20mA五個(gè)校準點(diǎn)，電氣轉換器的輸出氣壓應與之對應為20kPa、40kPa、60kPa、80kPa、100kPa，其誤差應在±3%以?xún)�，回程誤差小于5%。如果誤差超差，則小幅調整電氣轉換器的零點(diǎn)和量程電位器，再進(jìn)行校準，直到誤差合格為止。

　　3.1.2、執行機構檢查校準

　　執行器機構校準時(shí)，先檢查氣動(dòng)定位器的氣源壓力是否在550kPa左右，最低不能低于350kPa。將校準后的電氣轉換器輸出作為氣動(dòng)定位器的輸入信號。輸入電流信號(4~20)mA，對應執行機構行程0~100%，位置變送器輸出電流(4~20)mA，相對誤差應小于±5%，回程誤差應小于5%。如反饋有偏差，則調整位置變送器并重復進(jìn)行調試。

　　3.1.3、執行機構的機械對位

　　首先要進(jìn)行位置變送器的校準：

　�、偈謩�(dòng)操作將執行器全關(guān)，先大范圍轉動(dòng)位變使位變內的轉角指條對準零刻度，鎖定位變，調整位變的零位電位器，使輸出為(4.0±0.16)mA;

　�、趯�執行器全開(kāi)，調整位變的量程電位器，使輸出為(20.0±0.16)mA;

　�、塾捎谖蛔兊牧砍虒α阄粫�(huì )產(chǎn)生影響，所以需要重復①、②步驟，使零位和量程的誤差均在±0.2mA之內。

　　然后進(jìn)行定位器的校準：

　�、賹�導閥的閥芯上鎖緊螺絲松開(kāi)調整滑閥高度，使導閥桿平衡時(shí)處于上下限位螺絲的中心。

　�、谳斎�4.0mA電流指令，調整調零螺母，使位置變送器輸出為4.0mA。

　�、圯斎�20mA電流指令，調整滿(mǎn)度螺母位置使變送器輸出為20mA，注意每次調完后均應先進(jìn)行鎖定。

　�、苤貜廷�、③步驟進(jìn)行調整，直到誤差在允許范圍之內。

　　執行器調整完成后，需要進(jìn)行驗證：輸入(4，8，12，16，20)mA電流指令，觀(guān)察凸輪的位置和位置變送器的反饋電流是否在允許誤差范圍內，如不在范圍內，則重新進(jìn)行調整。

　　3.2、不靈敏區校準

　　不靈敏區，也稱(chēng)死區，是執行器動(dòng)作靈敏程度的一個(gè)指標，死區越小，執行器動(dòng)作越靈敏，但如果死區太小，則會(huì )造成執行器頻繁動(dòng)作，影響系統的穩定性。因此，需要將執行器死區調整至一個(gè)合適范圍，才能兼顧到執行器動(dòng)作的靈敏性和系統的穩定性。一般選擇校準點(diǎn)應在全行程的25%、50%、75%位置進(jìn)行，執行機構和閥位輸出的不靈敏區應小于3%。

　　3.3、空載全行程時(shí)間校準試驗

　　執行機構從下限到上限或從上限到下限的全行程時(shí)間應符合表一：

表一 執行機構行程時(shí)間表

　　3.4、三斷自鎖性能檢驗

　　3.4.1、閉鎖要求：執行器閉鎖應在一秒內完成，自鎖后，閥位的變化每小時(shí)不應超過(guò)10%，輸入信號為50%，執行機構處于工作狀態(tài)。

　　3.4. 2、斷氣閉鎖試驗：突然斷去氣源，執行機構應在氣壓降至200kPa下自鎖。

　　3.4.3、斷信號閉鎖試驗：解掉信號線(xiàn)，執行機構應在一秒內閉鎖。

　　3.4.4、斷開(kāi)執行機構的220VAC電源，執行機構應在一秒內閉鎖。

　　3.4.5、調節閉鎖閥的調節螺絲可改變閉鎖壓力，但閉鎖壓力不允許調整到200kPa以下。

　　3.5、氣源壓力變化影響試驗

　　此項試驗的目的是為了檢驗在氣源壓力變化的情況下，執行器的位置是否會(huì )發(fā)生變化，如果變化，則不應超出規定值。試驗時(shí)，設定輸入信號為50%，將氣源氣壓由500kPa降到450kPa或升到550kPa時(shí)，執行機構輸出轉角的變化不應超出額定轉角的1%。至此，STI執行器SC系列已檢修校準完畢，可投入使用。

4、結語(yǔ)

　　STI執行器所屬的風(fēng)煙控制系統直接關(guān)系到燃燒系統的風(fēng)量控制，要求控制準確，響應迅速，如執行器動(dòng)作卡澀，會(huì )造成風(fēng)煙系統調整失控，嚴重時(shí)甚至會(huì )造成爐膛滅火事故。因此，通過(guò)以上步驟，可完成STI執行器的檢修、校準及性能測試工作，確保執行器在機組運行中動(dòng)作準確，反應靈敏，保證風(fēng)煙系統調整的穩定性，也為同行業(yè)檢修人員提供了參考和借鑒。