川儀RHA 系列電動執行機構在鍋爐中的應用

李永華， 宋向陽， 苗祝梅， 劉亞文， 王偉兵

（1.河鋼集團邯鋼公司自動化部， 河北 邯鄲 056015；2.河鋼集團邯鋼公司邯寶煉鐵廠， 河北 邯鄲 056015）

0 引言

重慶川儀總廠有限公司執行器記錄儀分公司生產的RHA 系列電動執行機構廣泛應用于電力、冶金、石油和化工等行業中的壓力、溫度、流量等生產過程中關鍵參數的控制調節。

河北鋼鐵集團邯鋼公司邯寶能源中心自備電廠和煤氣加壓站使用了50 多臺重慶川儀RHA 系列角行程的電動執行機構。自備電廠鍋爐是使用焦爐煤氣和混合煤氣（高爐煤氣和轉爐煤氣）作為燃料的純燃煤氣鍋爐，其引風機和送風機的風門擋板調節和混合煤氣流量調節均使用RHA 系列角行程的電動執行機構。

1 川儀RHA 系列電動執行機構簡介

1.1 結構及功能

川儀RHA 系列電動執行機構主要由伺服放大器、伺服電機、減速器和位置發生器組成。伺服放大器由伺服板和放大板組成，是一種帶有P 特性的位置控制器，用于根據位置偏差，輸出對伺服電機供電壓控制的脈沖，控制電機動作。其中，放大板上有轉速控制回路。伺服電機為鼠籠式轉子單相電容式電機，具有防堵轉功能。電機內裝有制動器，當電機斷電時，它可使電機停轉。電機處裝有速度傳感器（直流發電機），在執行機構的定位過程中，能有效起到動態阻尼的作用。減速器將電機高轉速低轉矩的運動轉化為低轉速高轉矩的輸出軸運動，帶動驅動杠桿、閥門的翻板動作[1]。位置發生器是兩線制的執行機構閥位反饋輸出裝置，實現連續定位控制的反饋信號（4～20 mA 的直流信號）輸出裝置。

1.2 工作原理

執行機構的伺服放大器接受PLC/DCS 的4~20 mA DC 控制信號（給定信號），與閥位反饋信號（位置發生器接受輸出軸的動作信號，將其轉化為的電信號）相比較，根據其偏差值，控制伺服電機的正轉、反轉或者停止，驅動減速器，使輸出軸上的驅動杠桿帶動閥門翻板進行調節動作[2]。執行機構工作原理如圖1 所示。

圖1 執行機構工作原理

1.3 優點

1）控制技術先進，采用雙回路、多參數閉環動態控制和功能數字邏輯控制。

2）采用動態平衡控制技術，定位精度高，而且無振蕩。

3）減速器采用全齒輪傳動技術，機械效率高。

4）電機采用抗堵轉技術，且啟動速度快，啟動力矩大、壽命長、可靠性高。

5）位置發生器是獨立的裝置，無論是換電容、伺服電機，還是伺服板或放大板，都是換好后，不用重新標定行程，執行機構動作正常，就能投入運行，大大減少了標定行程的調試時間。

6）具有斷信號保持和回零位的選擇功能，以滿足生產的安全需要。

2 川儀RHA 系列電動執行機構在純燃煤氣鍋爐中的應用

純燃煤氣鍋爐運行中，當空氣和煤氣的配比不合理的情況下，會導致煤氣燃燒不充分，煙氣污染物超標，鍋爐效率低，甚至會形成爆炸性氣體，有發生爆炸的危險，就需要調整好空氣和煤氣的比例，使煤氣得到充分的燃燒，以提高鍋爐的運行效率，使煙氣達標排放，所以控制好送風量、煤氣量和引風量對于鍋爐的正常運行至關重要。

鍋爐的送風量是由送風機出口風門擋板開度控制，送風機出口風門擋板執行機構和混合煤氣支管閥門執行機構運行的正常與否決定著空氣和煤氣的配比是否合理、煤氣在鍋爐中燃燒的是否充分。爐膛內的負壓是由送風機出口風門擋板開度和引風機進口風門擋板的開度控制，關系著鍋爐的安全、高效運行。邯寶能中自備電廠每臺鍋爐的2 個送風機出口風門擋板均選用RHA1800-45T 型角行程電動執行機構，2 個引風機進口風門擋板均選用RHA4000-70T型角行程電動執行機構，4 個混合煤氣支管調節閥均選用RHA12500-60T 型角行程電動執行機構。

2.1 RHA 系列電動執行機構在送風機出口風門擋板和引風機進口風門擋板開度調節中的應用

1）鍋爐自動燃燒，送風機出口風門擋板和引風機進口風門擋板均處于自動運行狀態，偶爾出現執行機構開度突然開到最大或關死，緊接著執行機構就反向動作，再關到位或開到位的情況。故障原因分析及處理：電動執行投自動時，動作次數比不投自動時要多很多，而啟動電容的壽命是由次數限制的，超過后，電容的容量就會衰減，一旦電容的容量出現衰減，衰減的速度就會加快。現場檢查啟動電容發現，電容衰減了。處理措施：更換電容后，執行機構動作正常。

2）送風機出口風門擋板執行機構最大只能開到55%，導致翻板開度縮小，送風量降低，進而導致鍋爐只能降負荷運行。故障原因分析及處理：送風機出口風門擋板選用花瓣式風門結構。現場檢查發現花瓣式風門擋板的轉圈沒有在轉圈滑輪里，而是卡在轉圈滑輪的外沿上，即轉圈脫軌，導致風門擋板發生卡塞，使風門開度受限。進一步分析為：送風機出口風門擋板頻繁動作，轉圈和轉圈滑輪就會產生磨損，時間長了，轉圈內徑變大，不能很好的卡在轉圈滑輪里。處理措施：先把轉圈回到轉圈滑輪里。再在轉圈的兩側加裝上、下2 對擋板的防脫軌裝置。

3）引風機進口風門擋板執行機構電源跳電，有時能送上電，有時送不上電。故障原因分析及處理：由于引風機風門擋板的振動，通過杠桿連接器帶動執行機構產生振動，使放大板的固定螺絲脫落，螺絲掉在放大板和固定板之間，造成放大板上的兩個焊點短路，執行機構電源空開跳電。處理措施：放大板的底板加裝1 條固定螺絲，放大板上加裝1 條固定螺絲，用5條螺絲固定放大板，以提高其穩定性，防止其松動；和崗位溝通好減少其風機翻板喘振的時間，也可以減少其振動。

2.2 RHA 系列電動執行機構在混合煤氣支管流量調節中的應用

1）混合煤氣支管調節閥可以開關動作，但最大只能開到70%的開度。故障原因分析：執行機構能開能關，說明執行機構本身沒有問題，為驗證原因，檢查電容，沒有衰減，現場用放大板的手操功能，就地控制執行機構開關，現象依舊。執行機構停電，然后用手輪手搖，發現特別勁特別大，而閥門根本就搖不動。把執行機構和閥門之間的連接桿脫開后，執行機構可以全行程動作。判斷是閥體卡塞導致的，分析原因為：高爐煤氣或轉爐煤氣中的一些雜質等會進入閥門翻板驅動軸的軸套與閥體間隙，增大了閥軸轉動的阻力，鍋爐常年的運行，逐漸積累的雜質，就會形成的混合物，就會將不經常轉動到的75%~100%的空隙填滿，使閥軸、軸套和閥體成為一體，嚴重阻礙了閥軸的正常轉動，最后導致執行機構在75%的開度處發生卡塞，只能關，不能開。處理措施：鍋爐不能停爐檢修時，可以通過在閥門卡塞的開度處，不斷地進行小范圍開關閥門，看是否能活動的加大閥門的開度；待鍋爐檢修時，對混合煤氣管道進行氮氣置換后，對閥體拆下進行檢查，活動翻板，加潤滑劑，或者更換閥門。

2）混合煤氣支管調節閥更換新伺服電機后，現場手動調試，電動執行機構開關動作均正常，投遠程控制后，執行機構在接受給定信號后，一直在“給定開度”位置開、關動作，停不下來，產生大幅度振蕩。故障原因分析及處理：把放大板上轉速傳感器信號的模擬“地”和轉速傳感器信號的輸入端接線進行調換，如果調換后，還有輕微振蕩，就調節阻尼電位器，直到執行機構給定信號和反饋信號一致，執行機構停止振蕩為止。另外，還可以檢查一下電容，看其是否衰減，電容的衰減，也有可能導致執行機構的振蕩。

3）電源正常的情況下，混合煤氣支管執行機構不能動作。故障原因分析：電容衰減很大，導致執行機構的伺服電機無法啟動。可以通過停電后，對電容的容量進行檢查，判斷其是否衰減。如果衰減，更換電容即可；伺服板或放大板壞了。可以通過判斷放大板上電源指示燈，開/關動作指示燈動作是否正常，伺服板上的電機接線端子是否得電和伺服電機處的制動器有無“咔噠”的吸合或斷開聲和判斷伺服板或放大板是否損壞，導致執行機構無法動作。如果壞了，更換即可；翻板卡死了，導致執行機構過力矩、電機堵轉，無法動作。可以通過拆下杠桿連接器的終端控制器上的鎖緊螺母，即讓執行機構和閥門的翻板脫開，然后單獨操作執行機構，看其動作是否正常。如果動作正常，可以判定為閥門的翻板卡死了；伺服電機壞了；電機線圈壞了。用萬用表測量伺服電機線圈繞組的電阻值，看其是否正常，如果不正常，可以判定為伺服電機壞了；電機卡死。伺服電機線圈繞組電阻值正常，但電機得電后，測量測速傳感器，沒有電壓輸出；電機的輸出軸斷了。如果阻值正常，測速傳感器輸出電壓也正常，說明電機已經轉動了，但由于輸出軸斷了，執行機構不動作。如果電機的輸出軸斷了，讓執行機構和閥門的翻板脫開，執行機構和閥門的翻板脫開，執行機構的驅動杠桿就會不受控地垂下來。或者，手搖執行機構，如果執行機構不動作，也有可能是電機的輸出軸斷了或變速器齒輪壞了。處理措施：更換電機即可。快速判斷故障的方法：對于執行機構電容無衰減，更換伺服板和放大板，量電機線圈繞組阻值也正常，但執行機構就是不動作的情況，無法判定是伺服放大器故障，還是電機故障的情況下，可以用附近的1 臺同型號的動作正常的川儀RHA 電動執行機構的控制系統，接一根6 芯的線纜，控制有故障的執行機構的電機，看其執行機構動作與否，以判斷哪部分故障了，達到縮小故障范圍的目的。

4）混合煤氣支管執行機構不動作，經檢查發現是電源空開跳電了，伺服板也壞了，更換伺服板后，還是送不上電，而伺服板又壞了。故障原因分析：伺服板頻繁損壞，而電源空開送不上電，分析原因為線路電流太大。仔細檢查發現：電機的一根線纜絕緣皮有一處輕微的破損，導致其與執行機構接地，還能看見線路接地打火的跡象。處理措施：對絕緣皮破損的線纜用絕緣膠布包好，更換伺服板，上電后，執行機構工作正常。

5）電動執行機構開/關動作正常，但相反的方向不動作，即只能朝一個方向動作。故障原因分析：在現場對執行機構用放大板的手操功能，進行就地的手動“開/關”電動操作時，發現放大板上的開關動作指示燈能正常轉換，電機的制動器處也能聽到“咔噠”的動作聲音，但另一個方向進行操作時，指示燈亮，但沒有聽到“咔噠”的吸合的聲音。分析原因應該是，放大板上的一個可控硅壞了，導致電機沒電，而無法動作。處理措施：更換伺服板后，執行機構工作正常。

3 注意事項

1）新執行機構安裝調試前，要根據需要，提前加工好杠桿連接器，使其具有足夠的長度和可調整的范圍，以使執行機構在正常的行程內，使閥門或翻板能開關到位。

2）執行機構在進行調試前，必須先接通供電電源20 min。

3）標定行程的0 點時，不要關得太死，要留有1%~2%的泄流量，防止閥門開度為0 時，閥門的翻板卡死，使執行機構不動作。

4）做好執行機構進線口的防水工作。

5）重點參數的執行機構，更換電容后，最好做一下記錄，過1 年后，定期對其檢查衰減情況，發現有衰減的現象，及時更換。

6）在更換電機時先停電，在放減速器潤滑油前，清理執行機構放油口處的外殼的雜物，并找物品，做好潤滑油的導流，以免潤滑油減少太多和污染了。

7）連桿的萬向軸和連桿的備母要定期點檢，并定期加注潤滑油，防止萬向軸里的球狀體由于長時間的磨損變小，造成脫落，或者連桿上的絲桿脫落，造成執行機構動作正常，而現場閥門不動作，生產介質的參數無法調節的情況，影響生產。

8）只有當電機被制動閘鎖住時，才可進行手輪操作，以免出現危險。

4 結語

川儀RHA 系列角行程電動執行機構具有結構簡單、故障率低、力矩大、更換伺服板或放大板后，不用行程標定，維修方便等的優點，可用于生產關鍵過程參數的控制和調節。