角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

2013-06-27 吳浩文 西南石油大學(xué)

  隨著電廠容量越來越大,參數(shù)越來越高,對自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)可靠性要求便越來越高。近年來,角行程電動執(zhí)行機構(gòu)故障頻發(fā),直接影響鍋爐的穩(wěn)定運行。經(jīng)過多次摸索分析,查明故障主要原因在于位置變送器,通過改進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執(zhí)行機構(gòu)其運行情況及故障處理方法。

1、角行程電動執(zhí)行機構(gòu)簡介

  角行程電動執(zhí)行機構(gòu)用于鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)和制粉系統(tǒng)中的送風(fēng)機導(dǎo)葉、引風(fēng)機導(dǎo)葉、一次風(fēng)機導(dǎo)葉和磨煤機冷熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板控制和位置指示。下面是某電廠其具體配置列于表1。

角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

1.1、ABBBailey公司的UE型電動執(zhí)行機構(gòu)簡介

  ABBBailey公司生產(chǎn)的通用旋轉(zhuǎn)型UE20、UE30電動執(zhí)行機構(gòu)由主控制器和電動執(zhí)行機構(gòu)兩個主要部分組成。主控制器采用單相調(diào)節(jié)控制器,包括電源板、位置控制模件PCM板和一塊固定母板。電動執(zhí)行機構(gòu)包括電子位置變送器及配套操作系統(tǒng)。電動執(zhí)行機構(gòu)的參數(shù)列于表2。

角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

  電子位置變送器是由一個2kΩ線性電位器(0~270°轉(zhuǎn)角對應(yīng)0~2kΩ)經(jīng)過反饋線路板將執(zhí)行機構(gòu)輸出軸0~100%動作范圍轉(zhuǎn)換為能供主控制模件使用的標(biāo)準(zhǔn)信號4~20mA。電位器通過三根引線連接至反饋線路板,由反饋線路板通過兩根反饋電纜引至主控模件上,反饋電纜的屏蔽線引至主控模件的LSC端子可靠接地。

1.2、FOXBORO/JORDAN公司的SM型電動執(zhí)行機構(gòu)簡介

  FOXBORO/JORDAN公司生產(chǎn)的SM5360、SM5480電動執(zhí)行機構(gòu),由伺服控制器和電動執(zhí)行機構(gòu)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,電動執(zhí)行機構(gòu)包括電子位置變送器及輔助操作系統(tǒng)等設(shè)備。SM型電動執(zhí)行機構(gòu)參數(shù)列于表3。

角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

  SM型執(zhí)行機構(gòu)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(zhuǎn)動,但有效可變電阻角度為300°。通過執(zhí)行機構(gòu)鑲嵌在主軸上的大齒輪轉(zhuǎn)動,來帶動電位器轉(zhuǎn)動軸上的小齒輪,使得電位器的阻值發(fā)生變化,經(jīng)轉(zhuǎn)換,輸出伺放模件所能接受的4~20mA信號,以反映0~100%的開度。

2、電動執(zhí)行機構(gòu)運行情況分析

  從機組投運開始,最初幾年角行程電動執(zhí)行機構(gòu)運行基本正常,隨著運行時間的增長,角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的異常情況逐步增多。

2.1、電動執(zhí)行機構(gòu)故障次數(shù)統(tǒng)計

2.1.1、UE型電動執(zhí)行機構(gòu)故障次數(shù)統(tǒng)計

角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

2.1.1 UE統(tǒng)計圖

2.1.2、SM型電動執(zhí)行機構(gòu)故障次數(shù)統(tǒng)計

角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

2.1.2 SM統(tǒng)計圖

2.2、電動執(zhí)行機構(gòu)故障現(xiàn)象匯總

角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

2.3、UE型電動執(zhí)行機構(gòu)故障現(xiàn)象及原因分析

  UE型電動執(zhí)行機構(gòu)1992年開始投運,最初運行情況良好,但有時遇到大暴雨時,磨煤機A、磨煤機F的熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的執(zhí)行機構(gòu)能正常動作,可是CRT位置反饋信號與指令信號會出現(xiàn)偏差,當(dāng)二者的偏差大于10%,執(zhí)行機構(gòu)將受到強制手動信號。經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)這二臺執(zhí)行機構(gòu)位于鍋爐側(cè)最東、最西端的磨煤機A、磨煤機F熱風(fēng)風(fēng)道上,下雨時執(zhí)行機構(gòu)和熱風(fēng)道易受侵襲,雨水遇熱形成的潮氣侵入執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)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,有時新?lián)Q的電位器用了一個月左右就發(fā)生晃動現(xiàn)象,如果電位器在20mA的位置時,用手觸摸電位器的引線,反饋顯示會發(fā)生變化,運行不久,就會發(fā)生調(diào)門晃動故障。此外,反作用的磨煤機冷風(fēng)調(diào)節(jié)擋板執(zhí)行機構(gòu)和送風(fēng)機導(dǎo)葉執(zhí)行機構(gòu)多次在運行中出現(xiàn)指令至0%,CRT位置反饋顯示為-30%,而實際擋板位置在全開位置的異,F(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)這種故障時,如用手碰電位器的三根引線,執(zhí)行機構(gòu)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,把所有連接部分重新緊固一遍,將電位器三根引線外表用銅導(dǎo)線串聯(lián)纏繞在一起,然后將銅導(dǎo)線接地,但運行一段時間仍會出現(xiàn)位置反饋晃動等故障現(xiàn)象,執(zhí)行機構(gòu)多次故障發(fā)生后,在確診接線、連接部件及屏蔽完好后,發(fā)現(xiàn)故障主要原因在電位器。我們通過執(zhí)行機構(gòu)電位器故障統(tǒng)計發(fā)現(xiàn):投產(chǎn)時的電位器質(zhì)量較佳,使用周期長,96年起開始使用購買的備品,電位器品質(zhì)有好壞,因此使用一段時間后故障率也大大增加。2002年,廠家已不再生產(chǎn)UE型電動執(zhí)行機構(gòu)所采用的電位器,經(jīng)過選型,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。

2.4、SM型電動執(zhí)行機構(gòu)故障現(xiàn)象及其原因

  SM型電動執(zhí)行機構(gòu)出現(xiàn)最多的問題是:在運行時,會突然發(fā)生指令反饋不一致,實際風(fēng)機電流與風(fēng)機導(dǎo)葉開度不匹配的現(xiàn)象。最初發(fā)生故障時,分析是由于電位器的碳膜磨損引起阻值跳躍變化導(dǎo)致,一般通過更換電位器就可以恢復(fù)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(dǎo)葉執(zhí)行機構(gòu)上接連發(fā)生三次實際位置與指令反饋不一致的現(xiàn)象,多次更換電位器,但過幾天仍會有相同的故障,最后只得更換新的執(zhí)行機構(gòu);后來2003年8月在#2機的引風(fēng)機A的執(zhí)行機構(gòu)上,又在不長時間內(nèi)數(shù)次出現(xiàn)上述故障,后經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是由于執(zhí)行機構(gòu)長時間運行,主軸與軸套之間磨損,間隙增大,使得主軸在轉(zhuǎn)動至某一角度時,發(fā)生細微的抖動,其主軸連著的大齒輪轉(zhuǎn)動也產(chǎn)生了極小的跳動,在帶動電位器小齒輪的同時,沒有形成同步,使得電位器阻值沒有正常反映導(dǎo)葉的開度。事后利用機組檢修的機會檢查使用年限較長的執(zhí)行機構(gòu),發(fā)現(xiàn)這些執(zhí)行機構(gòu)主軸和套軸之間均有磨損現(xiàn)象。對有磨損的主軸和套軸進行重新修整、加工,缺陷消除。

3、電動執(zhí)行機構(gòu)的改進

3.1、UE型執(zhí)行機構(gòu)故障處理

3.1.1、熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的執(zhí)行機構(gòu)改進

  針對磨煤機A和磨煤機F的熱風(fēng)調(diào)節(jié)擋板的執(zhí)行機構(gòu)易受暴雨侵襲的情況,我們在執(zhí)行機構(gòu)的上部及側(cè)面加裝了遮雨蓬,并將所有熱風(fēng)擋板執(zhí)行機構(gòu)的底座進行了抬高,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(zhí)行機構(gòu)的影響。

3.1.2、UE型位置變送器改造

  經(jīng)過對國內(nèi)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,在冷風(fēng)調(diào)門上試裝了日本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°,利用直流差動變壓器的轉(zhuǎn)換原理,當(dāng)執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)動,帶動非接觸式位置變送器的轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)動時,在差動變壓器內(nèi)部兩個線圈產(chǎn)生壓差,再轉(zhuǎn)換成4~20mA的輸出電流,反映出位置變化。在調(diào)試過程中,我們把非接觸式位置變送器安裝在執(zhí)行機構(gòu)殼體外部,通過連桿與執(zhí)行機構(gòu)轉(zhuǎn)動軸相連,但是通電校驗時發(fā)現(xiàn)這種執(zhí)行機構(gòu)在中間位置沒法穩(wěn)定,一直上下晃動,導(dǎo)致馬達過熱,執(zhí)行機構(gòu)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(wěn)定性好、壽命長,能做到電源/信號之間、信號/信號之間的隔離,電源的突變也不會造成分散控制系統(tǒng)的損壞,并改進了原信號傳輸接線(如圖1、圖2),將新的位置變送器與原來連接電位器的軸相連,這樣既克服信號匹配問題,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(zhí)行機構(gòu)上試裝成功,試運行情況良好。事后,逐步利用大小修機會,將全部UE型的電動執(zhí)行機構(gòu)的位置變送器改為非接觸式位置變送器。

角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

圖1 原位置變送器接線圖

角行程電動執(zhí)行機構(gòu)的故障及改進辦法

圖2 非接觸式位置變送器接線圖

3.2、SM型執(zhí)行機構(gòu)故障處理

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

4、結(jié)束語

  原電動執(zhí)行機構(gòu)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處始終存在著摩擦和損耗,降低了電位器的動態(tài)穩(wěn)定性,使電位器的可靠性和壽命受到影響。我廠實踐經(jīng)驗證明,將電動執(zhí)行機構(gòu)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題,提高設(shè)備的使用壽命,保障了鍋爐輔機設(shè)備的穩(wěn)定運行。