非智能型閥門電動執(zhí)行機構(gòu)改造在電廠中的應用

陳智清

（福建省石獅熱電有限責任公司，福建 泉州 362700）

0 引 言

石獅熱電廠有2臺75 t循環(huán)流化床鍋爐和2臺6 MW汽輪機已經(jīng)運行了20年。一些老舊設(shè)備包括十幾臺非智能型閥門電動執(zhí)行機構(gòu)，由于控制策略落后，硬件設(shè)備靈敏度及控制時序都無法滿足現(xiàn)代智能化工廠的要求。為此，在此次改造中拆除原來的伺服放大器，采用DCS單回路算法，控制位置調(diào)節(jié)輸出卡（FW342）和固態(tài)繼電器，進而控制現(xiàn)場電動執(zhí)行機構(gòu)。改造所需的硬件材料及設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 非智能型電動執(zhí)行機構(gòu)改造設(shè)計參數(shù)

1 非智能型電動閥門執(zhí)行機構(gòu)控制系統(tǒng)組成及工作原理簡介

1.1 軟件部分系統(tǒng)組成

改造后軟件系統(tǒng)組成如圖1所示，主要由DCS單回路BSCX算法模塊和位置調(diào)節(jié)輸出模塊PAT342H組成。單回路BSCX算法模塊根據(jù)控制目標值輸出模擬調(diào)節(jié)量，通過位置調(diào)節(jié)輸出模塊PAT342H進行分解運算輸出增、減脈沖信號（24 V DC），分別控制兩路固態(tài)繼電器，進而控制電動執(zhí)行機構(gòu)電機的正、反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)閥門開關(guān)。在上位機畫面中，調(diào)節(jié)輸出模塊可方便設(shè)置電動執(zhí)行機構(gòu)的特性參數(shù)死區(qū)、最小動作步進、閾值以及閥位穩(wěn)定時間，適應現(xiàn)場不同工況的要求[1]。

圖1 非智能型電動閥門執(zhí)行機構(gòu)改造后軟、硬件系統(tǒng)組成

1.2 硬件部分的系統(tǒng)組成

1.2.1 改造前

DCS根據(jù)控制目標值輸出4～20 mA控制信號來控制伺服放大器，并由伺服放大器根據(jù)反饋回來的閥位位置信號判斷并輸出電動執(zhí)行機構(gòu)的開和關(guān)。伺服放大器存在3個缺點[2]：調(diào)節(jié)精度不高，存在過調(diào)現(xiàn)象，易使現(xiàn)場電動執(zhí)行器發(fā)生振蕩；故障率高，內(nèi)部電子元器件經(jīng)常燒毀；內(nèi)部電子元器件線路復雜，維護成本高。

1.2.2 改造后

改造后硬件組成系統(tǒng)如圖1所示。取消伺服放大器，更換上兩個固態(tài)繼電器。DCS系統(tǒng)FW342位置調(diào)節(jié)輸出卡增、減脈沖輸出端子，分別連接開、關(guān)電動執(zhí)行機構(gòu)的固態(tài)繼電器低壓輸入端子3和輸出卡公共端連接固態(tài)繼電器輸入端子4。開的固態(tài)繼電器輸出端子1和端子2分別連接電源220 V AC和電動執(zhí)行機構(gòu)端子3，關(guān)的固態(tài)繼電器輸出端子1和端子2分別連接電源220 V AC和電動執(zhí)行機構(gòu)端子8。

此次改造所有的邏輯關(guān)系均由DCS算法控制輸出，并結(jié)合上位機設(shè)置電動執(zhí)行機構(gòu)的特性參數(shù)（死區(qū)、最小動作步進、閾值、閥位穩(wěn)定時間等[3]），能夠方便有效地精準控制現(xiàn)場設(shè)備。固態(tài)繼電器采用光耦驅(qū)動晶閘管導通輸出，與DCS點對點安全隔離，輸出電流可達25 A，帶載能力強，結(jié)構(gòu)簡單。

2 應用效果

對11臺非智能型電動執(zhí)行機構(gòu)進行改造，經(jīng)過1年的運行，故障率為0，運行穩(wěn)定，調(diào)節(jié)靈敏。表2為11臺非智能型電動執(zhí)行機構(gòu)改造前后1年時間的參數(shù)對比。

表2 非智能型電動執(zhí)行機構(gòu)改造前后1年時間對比參數(shù)

非智能型電動執(zhí)行機構(gòu)改造后，提高了投入自動控制的時間，提高了設(shè)備可靠性和運行安全性，同時減輕了運行值班人員的勞動強度。

3 結(jié) 論

在非智能型電動執(zhí)行機構(gòu)改造后，經(jīng)過一年的運行結(jié)果表明，該控制方式運行穩(wěn)定可靠，精度高調(diào)節(jié)靈敏。通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性參數(shù)設(shè)置，能夠方便適應不同工況條件運行，提高了運行安全性，可在非智能型電動執(zhí)行機構(gòu)改造中推廣應用。