延遲焦化電動執行器電機失速原因及解決方法

妥占海，黃 敏，嚴 政，馬馨悅

（中石油克拉瑪依石化有限責任公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

延遲焦化工藝是一種重油輕質化過程，延遲焦化工藝基本原理就是以渣油或其他重質原油為原料，經加熱爐加熱到500 ℃左右的溫度，迅速轉移到焦炭塔中進行深度熱裂化反應，把焦化反應延遲到焦炭塔中進行。延遲焦化裝置加熱爐系統為連續生產，而焦炭塔系統為間歇生產。

延遲焦化裝置焦炭塔系統常見設置兩個或偶數個焦炭塔，進行周期性切換，每次切換需要操作四通閥、進料隔斷閥等數十個閥門，頻繁的操作需要配備大量的操作人員，而人為失誤可能帶來災難性的泄漏事故。因此，閥門的周期操作需要提升自動化水平，同時設置安全聯鎖避免人為失誤，而閥門配備電動執行器可以有效解決上述問題。

焦炭塔系統的閥門一直處于周期性頻繁開關的工況，加之使用環境中存在焦粉、水汽、高溫、嚴寒等環境因素的影響，電動執行器會出現故障，一旦出現故障需要及時處理，否則由于聯鎖關系需中斷或延遲換塔操作，影響整個裝置的長周期運行。

1 電動執行器結構

羅托克（ROTORK）電動執行器在延遲焦化裝置焦炭塔系統閥門上應用廣泛，主要為焦炭塔系統的閥門提供動力并參與到安全聯鎖系統，執行器的好壞直接影響著裝置的安全平穩運行。為防止誤操作，四通閥與進料隔斷閥及甩油閥設置聯鎖關系，生產塔的進料隔斷閥及甩油閥禁止操作。冷焦塔的呼吸閥與放水閥設置聯鎖關系，放水操作時呼吸閥禁止關閉，防止焦炭塔放水時抽真空導致壓力容器變形。焦炭塔系統閥門基本采用的都是羅托克IQ 系列智能電動執行器，該系列執行器結構主要包括電動機、減速齒輪、手自動切換機構、力矩限位檢測系統、電氣控制系統等（圖1）。羅托克電動執行器無需打開電器端蓋即可調試和查詢閥門信息，通過顯示屏上的圖形和文字顯示操作信號和故障代碼。

圖1 電動執行器剖視圖

2 故障現象

近年來，某廠延遲焦化裝置電動執行器多次出現“motor stalled”即電機失速報警信號（圖2），該信號的意思是運行信號發出后電機未運行。該故障表現為在就地狀態操作電動執行器開關旋鈕之后，閥門不動作，執行器顯示屏顯示motor stalled 字符信息。該故障信號出現后，閥門無法通過電動方式操作，但可以切換到手動狀態操作。由于該故障導致閥門頻繁需要手動開關，而且影響換塔周期，對裝置生產造成較大的負面影響。

圖2 電機失速報警信號

3 原因分析

ROTORK IQ 系列電動執行器控制原理是，操作端蓋上的開關旋鈕，向控制板發出運行指令，控制板接收并向電源板輸出指令，電源板輸出電流控制交流接觸器吸合，電機得電運轉。

電動執行器發生電機失速故障，根據現場維修經驗，主要有以下原因：

（1）機械故障。手自動切換離合器未脫開，或電機和蝸桿傳動銷故障，導致電機轉子被卡死，電機無法運轉。

（2）電器元件損壞。電機、接觸器或者電源板損壞，均可造成電機不運轉。交流接觸器長期高負荷運行，觸點電流高，產生拉弧，觸點容易燒壞。執行器內接觸器包含兩個互聯互鎖交流接觸器，控制電機正反轉，執行器不運行時，觸點因彈簧力度小未回位，再次有指令時由于互鎖接觸器不吸合，也會出現此故障。電源板損壞不能輸出電流，導致接觸器無法工作，也會出此故障。

（3）環境溫度異常。執行器可使用溫度為-40～70 ℃，電器元件在超出使用溫度情況下，無法正常工作，電機不運轉。雖然執行器有雙密封性結構，能防水防塵，但在維修時不可避免打開端蓋，焦炭塔除焦時水汽較大，水汽侵入導致短路也會造成電機無法運轉。

4 處理方法

（1）機械故障的處理方法。手自動切換離合器未脫開，一般是彈簧在手動方向卡死，抽出手輪和殼體結合部位的尼龍卡條，卸下手輪，松開中心套筒上的卡環，使彈簧復位。重新裝配好執行器，彈簧壓著離合器擋塊與渦輪耦合，手自動切換離合器實現脫開。

（2）電器元件損壞的處理方法。打開電機一側端蓋，檢查電機有沒有燒毀，電纜是否有損傷，電機轉子是否有摩擦痕跡，如果有上述問題，更換電機轉子或繞組。打開顯示屏一側端蓋，拆除控制板，用多用表檢測交流接觸器（圖3）輔助觸點C1、C2的電阻值，正常情況下，輔助觸點C1、C2 的電阻值是零歐姆，如果測量的電阻值有幾十歐姆甚至更大，則是交流接觸器輔助觸點異常，由于輔助觸點電阻值增大，交流接觸器吸合不正常，導致執行器電機不工作，需更換新的交流接觸器。由于接觸器觸點未回位導致故障，可以取消互鎖電路，消除由電路互鎖形成的故障，接觸器本身還有機械互鎖，不會造成兩組觸點同時吸合而短路。

圖3 電動執行器內部的交流接觸器

通過更換交流接觸器后仍然有電機失速報警信號，基本上是電源板損壞，更換電源板或整個電源模塊。

（3）由于延遲焦化裝置焦炭塔系統管線內介質溫度較高，設備保溫缺損時熱輻射會提高執行器溫度。冬季環境溫度較低時，執行器裸露在室外，溫度和氣溫接近。異常溫度的處理辦法是將執行器與高溫或低溫環境隔開，利用保溫材料制作保溫盒，將執行器單獨包裹在保溫盒內，隔離開高溫或低溫環境，給執行器提供一個良好的工作環境。

5 結論

羅托克電動執行器能有效的減輕焦塔系統換塔操作的勞動強度，同時搭配聯鎖保護系統，提高了延遲焦化換塔操作的安全性。

經過故障分析與維修實踐，執行器電機失速故障得到有效解決，為裝置的平穩安全運行提供了設備保障，為同類故障的解決有指導意義。通過完善解決方法及優化維護策略，合理的配件儲備，電動執行器的可靠性得到有效提升。