論電動執行器在火電廠的實際應用

劉殿秋

摘要：集成一體化變頻智能控制單元的電動執行器節約空間、定位精準，但是抵抗惡劣環境的能力較差；傳統的電動執行器定位精準度略差、且體積相對大些，但是抵抗惡劣環境能力較強。那么究竟什么樣的電動執行器更適合在火電廠中應用？其實，適合火電廠實際應用的執行器并不是看其所運用到的科技含量有多高，也不是看其在常溫常態下的華麗數據，而是要看其在高溫、高壓、振動大、灰塵多等等極其惡劣的環境條件下，是否能夠滿足不拒動、不誤動、傳遞信號穩定、長時間不發生故障的要求，只要能夠達到上述要求，便是適合在火電廠實際應用的電動執行器。

關鍵詞：電動執行器 火電廠 實際應用

電動執行器是通過電動機驅動閥門，使閥門達到全開或者全關位置的設備，電動執行器在火電廠有著非常廣泛的應用，是火電廠自動化控制不可或缺的一部分，以一座擁有兩臺300MW機組的中型火電廠為例，其所用到的電動執行器數量就能達到400至500臺。而這些執行器能否不拒動、不誤動地穩定運行，也直接關乎著機組的安全、穩定。

在火電廠中，運行人員通過計算機發送開關指令到DCS，DCS接受指令后將指令信息傳至電動執行器，使執行器按照機組的運行要求來驅動閥門開關。在火電廠投產之初，一般都安裝有各種不同廠家不同型號的電動執行器，雖然說每種電動執行器都擁有著它自己的特點及優勢，不過在火電廠實際運行當中，會出現一些執行器長時間運行后故障頻發，出現拒動、誤動、不傳遞開關信號的狀況，大大降低了火電機組運行的可靠性及經濟性，甚至會帶來一定的危險性。所以，選擇適當型號的電動執行器對于火電廠來說是十分重要的。

以某火電廠為例，其建廠之初，兩臺300MW機組安裝的400多臺電動執行器中，所包含的電動執行器的種類就有西博思（SIPOS 5 Flash）、川儀、揚修、天津百利、SURPASS、羅托克及天津津伯，達到七種之多，可是這些執行器有的并不能在其所在的位置穩定運行，而且由于執行器種類過多，給日常的維護工作帶來了極大的困難。所以根據現場的實際運行狀況，該電廠的相關技術人員對以上種類的電動執行器的運行狀況進行了跟蹤調查，以確定如何使這些執行器穩定運行，來確保電廠機組的穩定運行。

西博思（SIPOS 5 Flash）電動執行器，為西門子公司專利產品，因其內部集成了一體化變頻智能控制單元，所以SIPOS 5 Flash淘汰了傳統執行機構所必須的復雜的電機轉向控制箱，具有體積小、定位精準、運行可靠等優點，所以在電廠的一些較為重要的閥門處都安裝了此種電動執行器。但是經過長期的現場使用，相關的技術人員發現：

①由于現場閥門很多都位于高溫且振動較大的管道上，此種電動執行器內部集成了一體化變頻智能控制單元，即我們平時所說的電子板件，所以耐高溫及耐振動能力較差，長時間運行后會發生控制板、電源板損壞等故障，導致執行器不能正確動作，為機組的安全穩定運行埋下了隱患；②此種電動執行器的定位工作需要使執行器按照既定的閥門開度行走其行程的三分之一以上（即計數器要旋轉120度以上），而在機組運行時有些閥門是不允許這樣來給閥門定開關位置的，如汽輪機的高壓缸抽真空閥，一次在機組運行過程中，由于之前檢修工作結束后，閥門定位過緊，致使在閥門關閉過程中，未達到預先設定的關閉位置即使執行器力矩動作，致使操作人員不能及時觀察到閥門的開關狀態，且閥門不具備重新定位條件，在一定程度上為機組的安全穩定運行留下了隱患，如果閥門不能正常開關，會使汽輪機凝汽器真空度下降，甚至導致機組非計劃停運的嚴重后果。

川儀電動執行器是在鍋爐管道上使用較為廣泛的一種電動執行器，這種電動執行器，定位簡單方便，易于操作，開關靈活，從機組投運之初來看此種執行器較適合在火電廠的環境中使用，但是經過一段時間的運行，由于現場的環境較為惡劣，不但灰塵多，而且管道振動大、溫度高，川儀電動執行器同樣為電子板件的電動執行器，在這種環境下，電子板件的壽命會大大縮短，所以此種電動執行器運行一段時間后會故障頻發，給日常的檢修維護工作帶來了極大的困難，且經濟性不佳。

以揚修電動執行器為代表的采用接觸器控制的傳統類型的電動執行器，這些電動執行器初見并沒有上面提到的兩種執行器技術先進，看似簡陋，但是經過現場的實際應用后發現，此種執行器在灰塵多、振動大、溫度高的環境下可以長期穩定運行，且控制電纜以插件的形式與執行器連接，在機組檢修工作中，當對閥門檢修時，只需將插件拔下即可，且價格相對較低，可謂是物美價廉；唯一的缺點便是執行器通過齒輪定位計數，精度不如電子板件的執行器高，對于一些要求精度的閥門不能使用。

由此可見，各個種類的電動執行器均有自己的優點，自然也都必不可少的有自己的缺點，那么要怎樣才能恰當的選擇執行器的型號來滿足其在火電廠的安全穩定運行條件呢？

通過對這些執行器的跟蹤調查及多年的實際應用，該電廠的相關技術人員總結出了一些電動執行器使用方面的經驗方法，以保證機組的安全穩定運行。首先，針對鍋爐所使用的川儀電動執行器故障頻發（由于電子板件的執行器對環境要求較高，無法長時間在環境較為惡劣的環境中穩定運行）：通過仔細觀察執行器的工作地點狀況，技術人員發現鍋爐的同一個位置的閥門除了配有全開全關功能的電動執行器外，還配有帶有調節功能的電動調節執行器，所以，盡管傳統的揚修電動執行器定位并不十分精準，但是應用于此位置不會對設備運行的穩定性及經濟性有所影響，因此決定先將部分川儀電動執行器更換為揚修執行器，經過一段時間的觀察，更換的執行器完全能夠滿足鍋爐穩定運行的條件，而且執行器本身也能長期安全穩定運行，大大降低了執行器的維護率，也節約了更換板件的大量資金。其次，對于對電動執行器精度要求較為嚴格的閥門（多數在汽機廠房內，振動大、溫度高，但是并無灰塵），依然使用西博思（SIPOS 5 Flash）執行器，但是電子板件的電動執行器無法在高溫、振動大的環境下長時間安全穩定運行，那么是否可以將執行器的控制單元與電機等驅動部分進行分體安裝呢？通過與執行器廠家人員溝通，對電動執行器進行了相應的改造，即將電動執行器的電子板件驅動部分安裝在常溫、無振動的地方，通過控制電纜來驅動執行器的電動機以使閥門開關。經過一段時間的觀察，執行器故障率大大降低，能夠滿足機組安全穩定運行的條件；至于一些閥門在機組正常運行狀況下，不允許進行全開全關定位，就要求在機組停運的條件下，認真考慮閥門管道在高溫條件下膨脹的問題，通過經驗在手動將閥門關死后回轉三圈，使設定位置剛好合適，以保證其在高溫條件下不發生力矩保護動作的狀況。

通過對電動執行器做了如上調整之后，該電廠所安裝電動執行器均能滿足現場實際生產的要求，而且安全穩定運行時間大大延長，改造完成已近四年的時間，只有個別執行器偶爾發生故障，百分之九十以上的執行器尚未有故障現象發生，這不但對機組的安全穩定運行提供了強有力的保障，而且單在執行器的維護費用方面便節約了大量的資金，可見，這是一次十分成功的設備改造工程。

由此可見，究竟什么樣的電動執行器適合在火電廠中應用，并不是看其所運用到的科技含量有多高，也不是看其在常溫常態下的華麗數據，而是要看其在高溫、高壓、振動大、灰塵多等等極其惡劣的環境條件下，是否能夠滿足不拒動、不誤動、傳遞信號穩定、長時間不發生故障的要求，只要能夠達到上述要求，便是適合在火電廠實際環境中應用的電動執行器。

參考文獻：

[1]《西博思（SIPOS 5 Flash）電動執行器使用說明書》.

[2]劉俊.智能電動執行器關鍵技術的研究和開發[D].上海交通大學，2007.

[3]許小松.智能電動執行器的設計與開發[D].浙江工業大學，2012.