滄東電廠一期工程電動疏水閥定位

孫濤

摘要 根據閥門及其配套電裝特性，研究并充分發揮進口設備的先進性能，改進電動閥門傳統定位模式，滿足系統運行要求，極大的減少運行人員操作量及設備維護量。

關鍵詞 截至閥；SPOIS 5；行程；力矩；強制性關閉

中圖分類號TM6 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）43-0160-02

1概述

電動閥門是大型機組使用最廣泛的非手動閥門，不僅免除了人工操作閥門的體力勞動，更重要的是為機組熱力系統的集中控制和自動化程序控制提供了有利的條件。

傳統電動裝置的基本組成與傳動原理：

1）原動機為電動機；

2）減速機構。如下圖為傳統DZ電動閥傳動機構，由原動機到輸出軸傳動是一個分級減速過程。電動機為第一軸，在第一軸上有一主動齒輪；蝸桿為第二軸，在軸段有一從動齒輪實現一級減速；輸出軸為第三軸，由蝸輪高背減速機構實現二級減速。并已空心爪帶動閥門啟閉；

3）在第一軸上只有電動機和一正齒輪、兩個軸的支撐軸承、蝸桿，在后軸承兩側呈對稱布置的開向力矩彈簧和關向力矩彈簧，徑轉矩傳動機構到轉矩開關而實現閥門的開啟轉矩和關閉轉矩的控制與調整；

4）行程控制器是一套齒輪計數機構，其作用是當調整閥門開關到極限位置時能自動切斷電源終止閥門操作的動力；

5）轉矩控制機構是為電動裝置的傳動機構和閥門提供超轉矩保護的機構，轉矩控制器采用蝶形彈簧，開向關向彈簧分別各設一個，開向和關向彈簧的剛度比為1.5~1.7。

2截止閥

截止閥是用來截斷或接通管道內介質流動的啟閉裝置。

截止閥的特點是操作可靠，開啟高度小，關閉嚴密，啟閉時間短，易于調節或截斷流量。但其流體阻力大，開啟、關閉力較大，且隨著通路截面積的增大而迅速增加，制成通路截面積較大而又十分可靠的截止閥是很因難的。因此，截止閥一般口徑在200mm以下，主要應用于蒸汽管道上，主要用來切斷管道介質用，一般不作為節流閥使用（因為容易損傷結合面，導致密封性降低）。

截至閥的閥瓣有平面和錐形兩種密封形式，平面密封摩擦小，易研磨，但開關力稍大，大多用在直徑大的截至閥中；錐形密封面結構緊湊，開關力小，一般用在小直徑截至閥中。

截至閥閥體形式一般有直通式、直流式和角式三種，直流式是指進出口通道成一直線，閥桿與閥體通道軸線成銳角的閥體形式，及通常所說的Y形截至閥。

河北國華滄東發電有限責任公司一期工程，爐側疏水排汽小閥全部選用Conval Y 形錐面密封截至閥，其中電動截至閥96只，應用與主汽、汽包啟動排氣、后煙井下環箱疏水、省煤器入口管道及頂棚過熱器疏水的高溫高壓系統中，閥門規格從1.5′~2.5′，電動裝置全部采用SPOIS 5 Flash。

3 SPOIS 5

1）河北國華滄東發電有限責任公司一期工程疏水閥電裝選用SPOIS 5 Flash 多回轉執行機構（2SA5...），與傳統電裝比較，具有一下特點：

（1）最早并首次創造性地將先進而成熟的電機變頻調速技術應用于電動執行機構中；

（2）微處理器技術（數據處理、存儲等）——高度智能型；

（3）電子技術——應用“電子”部件取代傳統的“機械”部件控制過程要求執行機構控制閥門以精確的速度運行；

（4）傳統執行機構——速度取決于電機和內部減速齒輪的減速比，一旦出廠，就不能改變； SIPOS 5 Flash——內置一體化變頻器控制電機；

（5）因此，在無需改變其內部機械結構的情況下，輸出軸轉速可在1:8的范圍內由用戶自行設定，速度1:8——如多回轉5rpm~40rpm（5,7,10,14,20,28,40共7檔，步距1.4）。

2）內置一體化變頻器將頻率（如50Hz）和峰值固定的單相電源（220V）或三相電源（380V）轉換成頻率和峰值可調的三相電源來給電機供電，從而實現對輸出軸轉速的控制。和傳統執行機構相比，這樣可帶來許多優點：

（1）在被卡住時可產生最大力矩使閥門脫離卡住位置

一旦閥門被卡住，SIPOS 5 Flash 會自動以最低轉速運行1s，從而使輸出轉矩達到最大，并進而使閥門離開卡住位置。

（2）柔性到達全關或全開位置

在接近全關或全開兩個極限位置時，SIPOS 5 Flash 會自動以固定的低轉速運行。這樣，可避免由于慣性對閥門造成的沖撞，保護閥門，延長其使用壽命。

（3）啟動和運行電流永遠小于電機額定電流

內置一體化變頻器可確保SIPOS 5 Flash的啟動和運行電流不會超過其電機額定電流。這樣，在選配電源電纜和計算功率負荷時，可將額定電流和額定功率作為絕對上限，而不必留出任何余量，從而節省配線和配電成本。

（4）在緊急情況下，可根據實際需要作出快速反應

可根據實際需要自行設定緊急開和緊急關速度。因此，SIPOS 5 Flash可滿足一些特殊工況要求。如：在正常調節鍋爐給水的情況下，如遇鍋爐缺水的緊急情況，可快速打開供水閥門。

（5）實現控制過程最優化，改善閥門線性

在閥門的全行程過程中，可根據控制過程的實際需要，自動改變輸出軸轉速，從而實現控制過程最優化，并可改善閥門線性。如：先緩慢開啟閥門以避免擾動，然后再以實際需要的較快速度到達全開位置。

（6）閥位控制最優化

如閥位控制信號和閥位反饋信號偏差很大，則以最快速度運行；如偏差很小，則以低速運行。專業型( PROFITRON)SIPOS 5 Flash的內置位置控制器可根據偏差大小自動采用合適的輸出軸轉速。

（7）開和關的方向可根據實際需要自行設定

內置一體化變頻器取代了傳統的可逆接觸器、固態繼電器和可控硅。因此，閥門的開或關方向可根據實際需要自行設定。

（8）電子式限位保護功能取代機械式限位開關，電子式過力矩保護取代機械式力矩開關，省去了調試過程中費時的限位開關和力矩開關的調整工作。

3）SIPOS 5提供了行程關斷和力矩關斷兩種模式，鑒于以上特點使力矩關斷控制更為精確。

4 存在問題

168前電建人員對爐側電動疏水閥門的調整，全部按照傳統電裝的模式進行，即開關位置靠行程關斷控制，當行程控制失敗時力矩動作進行保護。由于采用行程關斷模式，不可避免的留有富裕行程，也就是說電動關閉后閥門不會關的很嚴密。在168試運期間爐側所有疏水小閥電動關閉后均存在內漏現象，需再次手動進行關嚴。這樣就產生以下危害：1）增加機組汽水損失率；2）閥門處于未關嚴狀態，內部介質節流升壓告訴通過，易沖蝕損傷閥芯及閥座密封面；3）額外增加運行人員工作量。

5閥門單體調試及系統聯調

在實際的調整過程中，熱工專業根據閥門的特性及實際使用要求，調整了閥門電動裝置的關斷模式，以及閥門的輸出速度，并對閥門進行了從新調試。

如圖，左側為閥門輸出速度調整電位器，有七個擋位可供選擇，擋位越高，輸出速度越快，但可以達到的輸出轉矩就會變小。右側為關方向力矩調整電位器，從30%~100%每隔10%可以調整，100%輸出力矩表明閥門電動裝置的最大輸出力矩。

上圖所示的是設定閥門電動裝置關斷模式及控制模式的跳線開關，其中的S2 、S3為閥門電裝關斷模式選擇開關（S2為關方向，S3為開方向）。本次調整中將S2跳線開關打到OFF位置，即設定閥門的關閉模式為力矩關斷，同時保持S3跳線開關在ON位置，即開方向仍然使用行程關斷方式。其他設置保持不變。

在進行上述改動后，閥門送往DCS系統的開關行程到位開關接線保持不變，只是關行程開關的觸發條件由執行機構到達一定位置變為執行機構的輸出力矩達到設定的值。

在上述設置完成后，將閥門電動裝置的S8控制開關打到ON位置，然后驅動閥門電裝向開方向運行，達到開方向末端位置后，將S7開關由OFF打到ON再打回來，即確定開末端位置。然后再進行關末端位置的調整，此時電動驅動執行機構運轉直到閥門電動裝置自己檢測到力矩達到設定的關斷力矩后自動停止運轉，再將S7開關由OFF打到ON再打回來，關末端位置即確定。

在DCS邏輯中進行相應修改，將DCM驅動控制模塊中將關方向的監視模式改為即監視行程又監視力矩模式，并進行相應調整后，整個調整工作進行完畢。運行人員進行開關運行試驗，結果正常，閥門開關自如。

6改進措施及效果

充分利用SIPOS 5電裝電機變頻、高度智能及電子技術精確控制的特點，電動疏水閥調整時，關閉采用力矩關斷模式，一次強制關閉嚴密，開啟采用行程關斷模式，力矩保護。

調整時先定關位，測定閥門的實際需用轉矩是很困難的，用轉矩試驗臺測試的方法只使用于制造廠而不適用于安裝現場，加之閥門的安裝位置、最高工作壓差等因素的影響，很難得到閥門關閉所需的精確轉矩，現場調整時一般用手動試驗的方法確定關閉力矩值。先將關閉轉矩設定到30％，電動關到位后，手動關閉閥門，若能繼續關閉，則增加關閉轉矩，一般一次增加量不超過5％，直至電動關閉后，手搖剛好不動但手動能輕松開啟為止。關向調好后再調開向行程開關，把開向轉矩加大到1.5的比值，及開向轉矩為關向轉矩的1.5倍。在投入運行后要密切監視，若閥門電動關閉后不嚴密，手動能夠關嚴，則為受內部介質壓力的影響，關閉轉矩設小了，應適當增加轉矩，保證閥門關閉嚴密。

通過重新調整后，爐側電動疏水閥門全部實現了電動關閉嚴密，不僅降低了機組汽水損失率，減少了運行人員工作量，而且還很好的保護了閥門密封面不受損傷，延長了閥門的檢修周期，減少了了維護量。

7 結論

電動閥門的準確定位在電力生產中起著相當重要的作用。電動閥門的定位不準，尤其是電動閥門的關閉定位不準，就會造成閥門關閉不嚴導致內漏或者關閉過緊無法打開，降低機組的經濟性和安全性。

參考文獻

[1]火電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程.

[2]SIPOS電動裝置說明書.

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”