保持型磁性開關在液動換向閥上的應用

摘 要：行程開關是發電廠常用的熱工設備之一，在全廠執行器、閥門等設備上大范圍使用，因使用范圍廣，數量眾多，實際使用當中缺陷發生率在熱工設備中較高。根據實際的使用情況，合理的使用不同種類的行程開關是降低故障發生率的關鍵。本文就保持型磁感應開關在磨煤機液動換向閥上的應用進行簡要的論述。

關鍵詞：行程開關；磁感應；保持型；液動換向閥

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.197

1 崇信電廠#2機組磨煤機配置與運行狀況

崇信電廠2#鍋爐型式及制造廠家：660MW超臨界變壓直流爐、單爐膛、一次中間再熱、平衡通風、運轉層以下緊身封閉，運轉層以上露天布置、固態排渣、全鋼構架、全懸吊結構П型燃煤鍋爐。配置6臺中速磨煤機，設計5臺運行，1臺備用。液動換向閥行程開關配備的KO（干簧觸點）磁性開關。

2 常用行程開關分類及介紹

2.1 機械式行程開關

又稱為接觸式行程開關，依靠機械動作開關內的金屬彈片觸點來接通或閉合回路，按照動作形式有可分為直動式、單輪式、旋轉式等。見圖1。

2.2 非接觸式行程開關

非接觸式行程開關屬于接近式傳感器，根據測量原理分為磁式、電感式、光學式、超聲式、電容式等。

2.2.1 電容式接近開關

電容式接近開關這種開關的測量通常是構成電容器的一個極板，而另一個極板是開關的外殼。這個外殼在測量過程中通常是接地或與設備的機殼相連接。當有物體移向接近開關時，不論它是否為導體，由于它的接近，總要使電容的介電常數發生變化，從而使電容量發生變化，使得和測量頭相連的電路狀態也隨之發生變化，由此便可控制開關的接通或斷開。這種接近開關檢測的對象，不限于導體，可以絕緣的液體或粉狀物等。見圖2。

2.2.2 電感式（電渦流）接近開關

電感式接近開關工作時是由振蕩器產生一個交變磁場，當金屬目標接近這一磁場，并達到感應距離時，在金屬目標內產生渦流，從而導致振蕩衰減，以至停振。振蕩器振蕩及停振的變化被后級放大電路處理并轉換成開關信號，觸發驅動控制器件，從而達到非接觸式之檢測目的。見圖3。

2.2.3 霍爾接近開關

霍爾元件是一種磁敏元件。利用霍爾元件做成的開關，叫做霍爾開關。當磁性物件移近霍爾開關時，開關檢測面上的霍爾元件因產生霍爾效應而使開關內部電路狀態發生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關的通或斷。這種接近開關的檢測對象必須是磁性物體。

2.2.4 光電式接近開關

利用光電效應做成的開關叫光電開關。將發光器件與光電器件按一定方向裝在同一個檢測頭內。當有反光面（被檢測物體）接近時，光電器件接收到反射光后便在信號輸出，由此便可“感知”有物體接近。

2.2.5 磁性接近開關

磁性接近開關：磁性接近開關能以細小的開關體積達到最大的檢測距離。它能檢測磁性物體（一般為永久磁鐵），然后產生觸發開關信號輸出。 由于磁場能通過很多非磁性物，所以此觸發過程并不一定需要把目標物體直接靠近磁性接近開關的感應面，而是通過磁性導體（如鐵）把磁場傳送至遠距離。

2.2.6 保持型磁性開關

屬于非接觸式開關，工作原理為感應到不同級性的磁場動作的方向，驅動開關內發信器觸發開關量信號并保持此信號，可根據設備實際要求的動作方向調整常開常閉觸點。具有很強的行程容錯率。見圖4。

3 磨煤機液動換向閥行程開關使用狀況

磨煤機液動換向閥行程開關位于磨煤機底部液動換向閥油缸動作桿處，原設計為普通磁性感應開關，安裝位于磨煤機底部的油缸上部的金屬板上，油缸動作時動作桿上的金屬片移動到開關的感應區域內（<5mm距離），開關觸發信號。

開關使用環境為震動大、溫度高、粉塵含量高、含油區域、無強信號干擾。見圖5。

實際使用中遇到的問題：

（1）持續長時間震動會使開關發生輕微位移，金屬片不能準確開關感應區或偏離感應區都會造成開關動作不靈敏，信號時常拒動作。熱控人員需要經常調整感應開關位置和緊固調整螺絲；

（2）持續長時間震動影響此類磁簧管感應開關壽命，已經多次因為開關損壞造成信號誤發或拒動，使用壽命短；

4 開關選型與確定方案

根據原設計行程開關長期使用的故障率和實際工況分析，普通磁性開關并不適合當前磨煤機液動換向閥的工作要求。需要重新對行程開關進行選型和更改行程檢測方式。主要考慮了當前主流的行程開關測量方案。

4.1 機械單輪旋轉式行程開關

優點：機械式行程開關有一定的過行程保護特性，可一定程度避免行程過大損壞開關情況發生。動作可靠，成本低。開關本體可固定死在金屬支架上，需要調整時只調整拐臂即可，避免了震動引起的開關位置滑移情況。

缺點：機械結構耐震性能差，粉塵油污極易影響金屬觸點可靠性。

4.2 電容式接近開關

不適用于此類開關量設備，需要單獨供電，成本高。

4.3 電感式（電渦流）接近開關

不適用此類開關量設備，需要單獨供電，成本高，多用于汽輪機震動測量等。

4.4 霍爾接近開關

需要重新改造金屬感應片為磁性材料，同樣無法避免開關感應范圍小的問題。

4.5 光電式接近開關

需要重新設計開關安裝底座與金屬連桿，需要單獨供電，極易受粉塵油污影響開關動作準確率。

4.6 保持性磁性開關

優點：開關具有識別設備動作方向并保持信號的特性，可將開關本體一次性調整好固定死在金屬板上，避免了震動引起的開關位置滑移情況；磁性材料安裝固定在活動金屬桿上，由之前的接近式感應改為側面有方向性的滑動式感應，有充分的行程感應區間并且完全避免了感應部分直接接觸開關造成損壞的可能；IP68防水防塵級別適合于磨煤機區域工況；因其內部不是機械觸點結構，抗震能力很強，動作壽命大于30萬次。

缺點：成本略高于普通磁性感應開關。

綜上所述，最后確定為更換保持型磁性開關方案。

5 液動換向閥實際使用效果

通過實際的使用情況來看，自從1號爐和2號爐全部磨煤機更換為保持型磁性開關后，還未發生過開關損壞或誤發、拒動情況，開關信號準確，穩定性良好。見圖6。

6 結論

保持型磁性開關可用于振動大、粉塵多等類似惡略工況區域，并且因其能辨識運行方向和信號保持的特性，使之具有很強的行程容錯性，這種特性可以適用于一些動作行程不太穩定的設備，在一定的容錯范圍內可提高信號的準確率，降低拒動率。崇信電廠目前使用保持型磁性開關的設備包括1#、2#鍋爐磨煤機液動換向閥、1#機組真空泵液位開關、1#、2#鍋爐磨煤機熱風隔絕門、1號汽輪機高調門關到位開關等，從目前的使用的情況來看，很大程度上減少了此類缺陷的發生率。是投資少，見效快，易實施的技改項目，值得根據現場設備的實際情況進行推廣使用。

參考文獻：

[1]傅秦生.熱工基礎與應用[M].機械工業出版社，2006（01）.

[2]中國華能集團公司.熱工監督[Z].中國電力出版社，2013（07）.

作者簡介：馬強，助理工程師，從事專業熱工自動化。