淺談電廠調節型執行器選型要點

李永濤

(茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000)

淺談電廠調節型執行器選型要點

李永濤

(茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000)

鑒于調節型執行器性能對電廠的自動控制有決定性作用，現分析了選擇調節型執行器時應考慮的各因素。

電廠；調節型執行器；選型

1 調節型執行機構在電廠的重要性

現代電力發展對自動化要求越來越高，要求調節型執行器快速準確地響應系統調節。自動調節好壞與調節型執行機構有最直接的關系，尤其是隨著近年來火力發電廠自動啟/停機控制系統APS在我國新建機組的推廣，調節型執行機構的重要性更加突出。調節型執行器要求準確、快速、可靠性高，要達到這樣的要求，在設計初期或者進行選型時就應該充分考慮各種因素，因為正確選型將會減少機組在運行中的故障次數，避免因為執行器自動調節達不到要求而進行的技改。本文將以實際的工作經驗探討如何幫助電廠正確選型。

2 常見的執行器種類

(1) 按動力源形式分為氣動、電動、液動；(2) 按位移方式分為多回轉、角行程、直行程；(3) 按防護等級分為普通型、防爆型、隔爆型；(4) 按防水等級分，主要標準參照IP××系列，目前最高的為IP68。

3 選型時應考慮的因素

3.1 適用場合

電廠環境復雜，有些地方可能會被水浸，有些地方有粉塵或者油污、有的地方伴有劇烈振動，有些地方有高溫，有些地方由于管道密集空間受限。在北方寒冷地區，需考慮寒冷的因素，執行器應自帶加熱器，南方相對潮濕，壓縮空氣需做好干燥措施，否則執行器容易因壓縮空氣帶水而損壞。由于執行器在電廠尤其是重要的系統中一般都處于長期運行狀態，充分考慮環境因素對執行器的影響，會對系統的穩定有很大幫助。

3.2 動力源要求

電廠最常用的有電動執行器、氣動執行器、液動執行器。液動執行器力矩輸出大、響應速度最快、控制精確，但要配有專門的液壓裝置，體積較大，造價也較高。氣動執行器安全、操作維護便利、整體價格低、控制精度較高，性價比高，但大力矩的體積過大且成本高。相對液動和氣動執行器，電動執行器體積較小，安裝簡便(只需敷設電源電纜和信號電纜)，缺點是力矩較小，結構復雜，動作較慢，故障率一般較高。應熟知液動、氣動、電動執行器的特性，根據使用的場合，選定具體的動力源。

3.3 執行器位移形式

執行器的位移形式是根據閥門啟閉形式來選擇和決定的，通常閘閥和截止閥選多回轉電動執行器，因為這類閥門需多圈旋轉才能完成啟閉過程；直行程的執行器通常會用于匹配閥瓣升降進行開關的閥門，常見的如單座調節閥和雙座調節閥；角行程的執行器的扭矩是旋轉輸出，旋轉的角度小于360°，并且旋轉角度小于或等于90°才能完成啟閉過程，如蝶閥、球閥等，角行程執行器通常應用于調節風門或風機擋板。

在不同場合會選用不同位移形式的執行器，例如在給水系統中通常會選用直行程的執行器。每個系統的調節門都有自己的特性，會根據系統的工質來選用合適的閥門，就需要配合閥體選擇位移形式合適的執行器。

3.4 輸出扭矩選擇

扭矩的選擇關系到調門投自動的性能，正常來說，需要清楚閥門廠家提供的扭矩參數，根據廠家提供的最大扭矩值再乘以1.2～1.5來匹配調整門的扭矩。盡管這是理論值，但考慮到工況環境，應該適當地提高點執行器的上限值，因為現場會受熱脹冷縮、粉塵、生銹等影響，選擇過小的扭矩，執行器在運行中力矩保護動作，將導致執行器不能操作。茂名臻能熱電有限公司#7機組熱風調整門，廠家提供的扭矩是800 N·m，設計時按1.2倍力矩冗余來確定執行器扭矩，即960 N·m，匹配了羅托克IQT1000(扭矩為1 000 N·m)的執行器，結果執行器在閥門冷態無負荷時都很順暢，但一到閥門熱態(正常時，熱風會達到300 ℃)運行時，盡管力矩保護調到最大的1 000 N·m，但還是經常力矩保護動作，無法投自動，影響運行，后來經過技改更換力矩為2 000 N·m的IQT2000才滿足投自動要求。

3.5 防護等級選擇

電廠一些特殊的地方會有防爆或者防護要求，例如氫系統、氨區、油區、制粉系統、脫硫系統等，對設備都有很高的防爆或者防腐蝕要求。因為執行器在動作時一般都會有摩擦、電流火花甚至撞擊等，要根據電廠規程和實際應用，選擇合適的防爆或防腐蝕執行器，避免選型的低級錯誤而導致嚴重的事故。

3.6 控制信號與反饋注意事項

現在電廠調節型執行器最常用控制信號直接或間接使用4～20 mA模擬信號，反饋信號有些執行器使用電流，有的使用電壓信號，有些需要DCS供電才會有正確的反饋，在選擇和設計初就考慮好這些問題，有助于減少安裝時的工作量。總線技術推出后，智能執行器的控制和反饋方式能通過總線來實現，傳統的4～20 mA模擬信號有可能會被取代，考慮到將來升級的可能，選擇一款能支持總線技術控制的執行器，也是明智之舉。

3.7 經濟性要求

調節型執行器不能單一地根據某一因素而選，一臺執行機構的經濟性，包含著執行器設計、選型、安裝、維護、故障率、可靠性、使用成本等綜合因素，因為長時間運行，可靠性失效隨時都會直接危害機組的安全，所以筆者覺得應該優先考慮可靠性，畢竟一臺執行機構發生故障，可能引發的“蝴蝶效應”遠比投資初期的資金多得多。其他因素則需要根據具體廠的實際情況而定，例如有些發電廠維護人員較多，會關注價格因素；有些廠會考慮到批量維護的經濟性，選擇同型號或者同品牌的執行器。

3.8 智能定位要求

隨著現在調節型執行器的發展，過去老式的執行機構由于存在偏差大、控制精確度低、調試和維護工作量大等缺點，已經大大制約自動化的發展，智能調節執行器應運而生，越來越多的高集成度、高智能化的執行器涌入市場，現在控制系統向著總線的方向發展，相應的系統也要求執行器能適應控制發展趨勢。總的來說，智能執行器在通訊、自我診斷、集成度、控制精度、總線網絡化、小型化、機電一體化、變頻技術等方面有巨大的優勢，所以選擇智能執行器也是大趨勢。根據多年維護智能執行器的經驗，好的智能執行器應具備下面特點：

(1) 穩定性。對于電廠的執行器來說，穩定高于一切，話雖然有點過，但這正反映了穩定對于電廠運行的重要性，執行器的穩定與否直接影響著經濟效益。

(2) 精確度。熱控人員對精確度的追求永不止步，智能執行器的精確度應多加考慮。

(3) 總線技術。總線是將來控制系統的主流，不可忽略這部分的因素，或許在不久的將來其會取代DCS。目前主流總線有基金會總線FF、CAN總線、Profibus現場總線、Device Net，其中Profibus現場總線是德國西門子子公司SIPOS主推的技術，是電廠最常用的。對電廠來說，選擇一款智能執行器應該具有大局觀和前瞻性，為將來控制系統換代做準備。

(4) 總體經濟性。選擇智能執行器還應該考慮下長遠的運行成本和維護成本，考慮到選擇智能執行器的總體經濟性。

4 結語

近年來，調節型執行器的市場越來越成熟，相關法律法規也更加完善，國家也在引導市場走向節能、由單一品種向著多規格和多品種方向發展。我們選擇調節型執行器也要順大方向而行，但不同的電廠由于自身條件不一樣，對執行器的要求難免會有所區別，選擇結果會不一樣。選擇調節型執行器的時候，我們要充分重視以上選型要點，充分考慮各因素，尤其是對于智能型執行器而言，更應該注重未來發展趨勢，把電廠的發展與其密切聯系起來，做一名有遠見及大局觀的熱控工作人員。

[1]付敬奇.執行器及其應用[M].北京：機械工業出版社，2009

[2]賀增耀，高文彥.電動執行器在自動控制系統中的發展及應用[J].熱力發電，2007(1)

2014-05-30

李永濤(1983—)，男，廣東茂名人，助理工程師，研究方向：熱工自動化。