淺析SIPOS執行機構在浙能長興天然氣熱電有限公司的應用

摘要：文章根據西博思電動執行機構在浙能長興電廠燃氣機組的使用情況以及使用過程中碰到的問題，再結合在處理這些問題的經驗，總結一些應對西博思電動執行機構問題的方法，以便于日后更好地維護西博思電動執行機構在浙能長興電廠燃氣機組的穩定運行，可以給同類型的運行機組提供參考和借鑒。

關鍵詞：西博思電動執行機構；浙能長興電廠；燃氣機組；SIPOS執行機構；火力發電 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM611 文章編號：1009-2374（2016）07-0044-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.023

在電力能源需求日益加深的今天，火力發電依然占據著很重要的地位，有數據表明火力發電占整個國民生產和生活用電量的75%，由此可以看出火力發電的重要性。隨著近年來火力發電市場逐步發展，西博思電動執行機構也得到了廣泛的應用，目前在國內市場上穩定運行的西博思執行機構有60000臺左右。對西博思執行機構的基本知識的掌握就顯得尤為重要。

1 西博思電動執行機構技術優勢

SIPOS 5 Flash執行機構可分為開關型及調節型兩種。開關型執行機構啟動次數可達600次/小時，調節型執行機構啟動次數可達1200次/小時，符合DIN EN60034標準。

兩種不同的控制單元：SIPOS 5 Flash執行機構可以有兩種不同的控制單元供用戶選擇：經濟型（ECOTRON）和專業型（PROFITRON）。

在執行機構中使用變頻裝置，可以實現對電機的完全控制，也就是說，控制電機的轉速、轉向及轉矩。變頻裝置輸出到電機的電壓就會決定電機的輸出轉矩，而頻率將決定電機的轉速。把變頻裝置和控制器獨特地結合在一起，用于電動執行機構的設計，會帶來一系列的優點：

1.1 電壓波動補償

SIPOS 5 Flash電動執行機構的電機的供電電壓是獨立于外供電壓而調節的。

1.2 設計變得很靈活

有時在設計階段，轉速和轉矩可調是很有必要的——在現場，以上參數會因實際情況而有變化。在很大程度上，1∶8的轉速設定范圍為將來過程控制提供了多種可能性。

1.3 閥位控制最優化

SIPOS 5 Flash專業型（PROFITRON）集成的位置控制器（positioner）使用了變頻裝置不同的轉速控制能力，這就意味著較大的位置變化可以采用較快速度運行，而小的偏差采用較慢的速度進行調節。

1.4 電機啟動電流控制

采用變頻裝置確保了不再有“啟動電流”效應，供電電源只需考慮額定運行轉矩下的正常工作電流，這就允許采用較細截面的電纜及減小電源容量，因此節約了投資。

1.5 自動監控和調整

變頻裝置可實現一系列附加重要功能：（1）連續監控供給電機的電流，實現對電機的過熱保護，從而無需另配電機保護裝置；（2）連續監控電機的輸出力矩，實現過力矩保護；（3）自動相序校正功能——集成的整流器的工作是獨立于電源相序的；（4）電壓測量——可以可靠地檢測和報告過電壓和低電壓；（5）溫度補償——熱敏電壓控制自動地補償溫度變化對電機轉矩的影響。

2 西博思電動執行機構在浙能長興電廠燃氣機組的應用

2.1 浙能長興天然氣熱電有限公司簡介

浙江長興天然氣熱電有限公司由中國五大火力發電集團公司之一的中電投與浙江浙能電力股份有限公司共同投資建設，注冊資本4億元，目前中電投持股比例為51%。主營業務為電力、熱力生產供應。長興燃機位于浙江省湖州市長興縣，擁有2套400MW級燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組。

2.2 安裝調試階段的使用情況調查

浙能長興天然氣熱電聯產工程裝機規模為兩臺43.5萬千瓦新型燃氣-蒸汽聯合循環熱電機組，選用西門子公司全球首臺9F級X版機型，聯合循環效率為58.44%，達到世界領先水平。每臺機組大約使用了24個西博思電動執行機構，主要分布于高壓管道處，并且每臺機組的大約24個西博思電動執行機構幾乎都是經濟型的執行機構。由于之前是根據閥門廠家提供的參數而選型的西博思電動執行機構，故在現場安裝時執行機構與閥門的連接上都很順利，現場空間位置都有冗余。接下來在空載的情況下調試執行機構，根據西博思電動執行機構公司的說明書以及調試步驟，科學、有序地由電建單位負責整個調試。總的來說，整個先期安裝的1號機組調試過程克服了許多困難，但最后都順利調試完畢。之后是2號機組的安裝調試，情況大致跟1號機組相似。通過對安裝調試階段的西博思電動執行機構的使用情況調查來看，在此階段的西博思電動執行機構運行狀況良好，幾乎無西博思設備上的硬件故障。

2.3 運行階段的常見設備故障

在安裝調試階段結束后，2臺機組均進入到正常運行階段，在每臺機組里面，西博思電動執行機構均分布在非常重要的壓力段上，擔負著重要的調節和開關的功能。并且運行階段較之于安裝調試的工況相比較，管道里面負荷明顯增加，導致多處西博思電動執行機構報故障，比較常見的有經濟型的控制板上H2紅燈閃爍5下（過力矩故障）與H2紅燈常亮故障。現根據西博思廠家技術服務工程師現場服務記錄說明此情況，如下：

2.3.1 故障現象：（1）用戶描述：執行機構電動關不到位，手搖執行機構可以關到位，力矩已經均設定到最大值，懷疑執行機構選型偏小；（2）用戶描述：執行機構經常報故障，H2紅燈常亮，復位之后正常。

2.3.2 故障原因：（1）現場檢查設備，故障指示燈H2常亮，執行機構電動無法關到位，用手搖執行機構發現有點偏緊，使用COM-SIPOS專用軟件讀取執行機構參數，發現力矩未設定到最大值，同時設備狀態報“變頻器故障”，歷史故障中有“運行中卡住”（卡澀）故障。說明執行機構力矩設置偏小，造成無法關到位，報故障；（2）故障原因同1。

3 解決方案及討論

在后續的使用西博思電動執行機構的過程中，也出現了許多如前所述的過力矩故障和H2紅燈故障，經統計1號機組共有22個西博思執行機構報以上常見的2種故障。與之配套的主要有KSB和南通電站閥門2家閥門廠家，在整個調查過程中西博思廠家與2家閥門廠均已派人到過現場，3家廠家和業主方也相互溝通過此事，最后比較得到大家認可的結論為：現場所用的KSB和南通電站2家公司的閥門所配的西博思執行機構不能滿足現場高壓段有負荷的工況，涉及哪家公司的失誤還有待進一步的磋商。由于問題最終是通過西博思電動執行機構的過力矩故障或者H2紅燈常亮故障所反映出來，故有西博思廠家出具了具體的解決此故障現象的技術方案，先摘錄一部分

（1）針對該執行機構力矩不夠的問題，到現場指導安裝GK14.6（3∶1）的減速箱；（2）針對該執行機構力矩不夠的問題，到現場指導安裝GK14.6（3∶1）的減速箱。

在現場加裝GK減速箱后，提高了西博思電動執行機構的整體輸出力矩，在帶負荷的情況下，使用了一陣時間，均正常。故說明以上方案是可行的。

4 結語

經過多年的研究發展，國內在燃氣輪機自主創新、引進消化吸收、產品研制生產等方面取得了較大進展，中國能源產業結構的調整，天然氣產量的不斷增加，給天然氣發電提供了發展和應用的良好外部環境與條件。隨著我國能源事業的發展，電力生產由以前的大能源逐漸向環境友好型方向發展，燃機發電必將在以后的電力生產中發揮重要作用。

參考文獻

[1] 盧廣法，沈建明.西門子F級燃氣-蒸汽聯合循環發電機組培訓教材[M].杭州：杭州大學出版社，2014.

[2] 劉效武，劉建平.電氣自動化技術在火力發電中的應用[J].中國新技術新產品，2011，（17）.

作者簡介：駱濤（1977-），男，湖北嘉魚人，浙江浙能長興發電有限公司助理工程師，研究方向：發電廠通信、繼電保護、電氣。

（責任編輯：蔣建華）