图:热电厂中的电动执行器(图源:AUMA 官网)

电动执行机构是自动控制系统不可缺少的重要设备,按操作方式分为多回转、直行程和角行程三类。作为发电厂自动控制的终端环节之一,它的任务是把调节器送来的控制信号成比例地转换成直线位移或角位移,带动调节阀、挡板等调节机构实现自动控制。电动执行机构应用的好坏,直接影响整个电厂的可靠性、安全性和经济性。

对两班制调峰电厂而言,机组每天频繁启停,对电动执行机构的性能损耗很大,容易出现电动阀内漏、阀门卡死、远控/就地均不动作等故障,影响机组安全运行和效率。因此,调峰机组对电动执行机构的选型、应用及维护提出了更高要求。

一、选型分析

选型过程中往往只重视阀门参数,忽略或没有明确电动执行机构的相关要求,不仅使电动阀门发挥不出最佳性能,还会给安装、调试和使用带来麻烦。选型应考虑以下要点:

1. 根据阀门类型选择执行机构——阀门种类多、原理各异,一般以转动阀板角度或升降阀板实现启闭,配套时首先按阀门类型确定执行机构形式;
2. 按工艺控制要求确定控制模式——分开关型(开环控制)和调节型(闭环控制)两大类;
3. 确定电气参数——不同厂家的电气参数有差别,需明确电机功率、额定电流、二次控制回路电压等;这方面疏忽会造成控制系统与执行机构参数不匹配,出现空开跳闸、保险丝熔断、热过载继电器起跳等故障;
4. 确定输出扭力——阀门启闭所需扭力由阀门口径、工作压力等因素决定,且因各阀门厂家加工精度、装配工艺不同,同规格阀门所需扭力也有差别;扭力选小了无法正常启闭阀门,必须留有合理余量;
5. 按使用场合确定外壳防护等级、防爆等级。

二、各阶段故障分析

1. 调试阶段(磨合期):新执行机构故障原因复杂,选型、设计、制造、安装及管理问题交织在一起。常见故障有泄漏严重、速度难以调整稳定、脏物油污使传动机构卡涩或动作失灵、组件漏装或装错弹簧密封件、动作不平稳、定位精度差等。实例:力矩选太小会影响调节速度甚至无法调节;连杆与执行机构连接不牢出现脱落;动力线和信号线共用一根穿线管造成信号干扰大;附近未屏蔽的大电机设备影响电机稳定运行;位置定位器保险选型太大烧坏内部扼流圈等。这类故障要耐心细致、逐一排除,及时发现及时处理。

2. 运行初期和中期:整体性能由磨合期转入适应期。故障特征:少数密封件因装配或材料质量短期内损坏漏油;粘附在管壁、孔壁上的毛刺、粘沙、杂质脱落导致元件工作不稳定;个别电子元器件存在质量问题。除加强巡点检、及时向厂家反映外,还要做好统计、备足备件。

3. 运行后期:各易损件先后磨损超标。故障特征:电机线圈老化绝缘降低、运行不稳;电机润滑不好使运行稳定性下降;定位器比较线圈或位置电流变换器老化使定位精度下降;减速器传动部件磨损导致无法调节。应定期检查以防重大故障,及时更换失效部件;否则将严重影响机组正常调节。此外还有人为因素:踩踏、工艺挡板卡死、误操作等。

三、维护保养

电动执行机构主要由电机、轴承、齿轮传动系统和电子部分组成。美国军标 MIL-HDBK-338 的可靠性数据表明,执行器故障主要集中在电机和轴承:电机故障中绕组失效占 20%、轴承失效占 45%、滑环/电刷/整流子损坏占 5%;轴承故障中润滑剂变质消失占 45%、污染占 30%、剥蚀占 5%、误调占 5%、腐蚀占 5%。良好的维护管理能显著提高可靠性,应做到:

1. 加强润滑油清洁度管理——粘度过低传动部件磨损增大、精度下降,过高动作不良;磨损老化杂质、水分渗入、涂层脱落锈蚀都会影响油质;
2. 改善工作环境和使用条件——可靠性和寿命与使用情况、环境、人员知识直接相关;
3. 及时消除润滑油脂泄漏——动作频率高、速度快难免受冲击,一旦泄漏及时处理;
4. 故障初期特别加强维护——初期故障多源于设计制造安装的初步误差,比例较高,需投入精力;
5. 提高维护人员专业知识——系统设计要有超前意识:系统简化、标准化互换性好、集成化组合化、引入故障诊断定位与容错/纠错新技术;
6. 定期检查防偶发故障——掌握各阶段维护资料和历史档案数据,便于准确判断;
7. 做好设备台账管理——每次故障详细记录现象、分析查找过程、原因、处理方法和预防措施,为今后处理同类问题提供参考。

四、结语

实践表明,从选型、调试、运行三个阶段系统管理电动执行机构,故障率较投产前期可大幅下降,可靠性显著提高。正确的使用和维护不仅能提高过程控制的可靠性、延长使用寿命,对企业的节能降耗也有可观的经济效益。

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