倪平

(華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司，內(nèi)蒙古 包頭 014013)

0 引言

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司(以下簡(jiǎn)稱華電包頭公司)為2006年投產(chǎn)發(fā)電的2×600 MW亞臨界火力發(fā)電廠，電廠的分散控制系統(tǒng)(DCS)采用英維思過(guò)程公司FoxboroI/A51產(chǎn)品。鍋爐過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器、空氣預(yù)熱器入口煙氣擋板執(zhí)行器、循環(huán)水系統(tǒng)蝶閥執(zhí)行器均采用電動(dòng)執(zhí)行器，自機(jī)組投入運(yùn)行后，上述設(shè)備故障頻發(fā)，其主要原因是高溫或潮濕損壞電動(dòng)執(zhí)行器電路板，導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行器出現(xiàn)故障，設(shè)備可靠性大大降低，不利于機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。若更換電動(dòng)執(zhí)行器電路板的話，其價(jià)格昂貴且維護(hù)費(fèi)用也較高。電動(dòng)執(zhí)行器出現(xiàn)故障后，主要靠運(yùn)行人員手動(dòng)操作，增加了運(yùn)行人員的操作工作量且達(dá)不到最佳控制效果。為徹底消除設(shè)備隱患，降低維護(hù)費(fèi)用，提高設(shè)備可靠性，特對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行分體式改造。

1 電動(dòng)執(zhí)行器故障原因分析

華電包頭公司使用的電動(dòng)執(zhí)行器均為智能一體化電動(dòng)執(zhí)行器，電動(dòng)執(zhí)行器控制功能可通過(guò)安裝在執(zhí)行器內(nèi)的控制線路板來(lái)實(shí)現(xiàn)。電動(dòng)執(zhí)行器發(fā)生故障的原因絕大部分是控制電路板出現(xiàn)損壞造成的，而控制電路板都是高度集成的電子產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行故障判斷及修復(fù)，所以，每次故障后只能采購(gòu)新電路板更換。導(dǎo)致電路板損壞的主要原因集中在以下2個(gè)方面:

(1)電動(dòng)執(zhí)行器工作環(huán)境溫度高，電動(dòng)執(zhí)行器電路板長(zhǎng)期處于高溫環(huán)境下工作急速老化損壞。這類電動(dòng)執(zhí)行器主要有過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥電動(dòng)執(zhí)行器及空氣預(yù)熱器入口煙氣擋板電動(dòng)執(zhí)行器。華電包頭公司地處內(nèi)蒙古包頭市，在冬季，為了鍋爐防凍而全封閉安裝，過(guò)熱器減溫水調(diào)節(jié)閥安裝在鍋爐爐頂汽包層尾部煙道處，一年四季環(huán)境溫度高達(dá)40℃左右。減溫水調(diào)節(jié)閥電動(dòng)執(zhí)行器安裝在調(diào)節(jié)閥處，由于減溫水調(diào)節(jié)閥的盤(pán)根散熱及支架傳熱導(dǎo)致執(zhí)行器表面溫度長(zhǎng)期保持在60℃左右，由于調(diào)節(jié)閥電動(dòng)執(zhí)行器調(diào)節(jié)需要?jiǎng)幼黝l繁，其本身發(fā)熱量也較高。由于環(huán)境溫度較高且無(wú)法散熱，導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行器電路板長(zhǎng)期在65～70℃的環(huán)境中工作，偶爾也會(huì)達(dá)到80℃。在這樣的高溫環(huán)境里，將會(huì)大大縮短電動(dòng)執(zhí)行器電路板工作壽命，導(dǎo)致故障頻發(fā)。另外，空氣預(yù)熱器入口煙氣擋板電動(dòng)執(zhí)行器安裝在空氣預(yù)熱器入口煙氣擋板處，由于煙氣溫度較高，煙氣擋板輸出軸處熱風(fēng)泄漏對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器不斷加熱，加上夏季氣溫較高，鍋爐房?jī)?nèi)不易散熱，電動(dòng)執(zhí)行器電路板長(zhǎng)期處在高溫環(huán)境中必將導(dǎo)致電路板損壞。

(2)電動(dòng)執(zhí)行器安裝在閥門(mén)井內(nèi)，由于電動(dòng)執(zhí)行器長(zhǎng)期在潮濕環(huán)境中工作，在這樣的潮濕環(huán)境里，電路板極易出現(xiàn)腐蝕和損壞，該類電動(dòng)執(zhí)行器主要包括循環(huán)水系統(tǒng)蝶閥電動(dòng)執(zhí)行器。由于循環(huán)水系統(tǒng)管道敷設(shè)時(shí)需要考慮防凍，循環(huán)水系統(tǒng)管道均深埋至地下，而系統(tǒng)閥門(mén)自然安裝在閥門(mén)井內(nèi)。由于包頭市緊靠黃河，地下水位較高，因此，閥門(mén)井內(nèi)經(jīng)常有潮濕甚至積水現(xiàn)象。電動(dòng)執(zhí)行器電路板最怕汽、水侵蝕，電動(dòng)執(zhí)行器雖然有可靠密封，但其長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境中仍無(wú)法避免汽、水的侵蝕，若長(zhǎng)期處在潮濕的環(huán)境里，必將導(dǎo)致電路板的損壞。

針對(duì)上述故障，最有效的措施就是使電動(dòng)執(zhí)行器在干燥且合適的環(huán)境中工作。

2 電動(dòng)執(zhí)行器分體改造方案的確定與實(shí)施

華電包頭公司的電動(dòng)執(zhí)行器由于高溫或潮濕發(fā)生故障，其主要原因是執(zhí)行器電路板損壞，而執(zhí)行器電動(dòng)機(jī)、行程開(kāi)關(guān)及位置反饋裝置也未因高溫或潮濕而損壞。因此，為徹底消除執(zhí)行器故障，將電動(dòng)執(zhí)行器電路板部分移至低溫區(qū)或脫離潮濕環(huán)境，而電動(dòng)執(zhí)行器分體改造為這一設(shè)想提供了很好的解決方案。

2.1 方案確定

在高溫環(huán)境下，導(dǎo)致電動(dòng)執(zhí)行器電路板損壞的解決方案就是將電動(dòng)執(zhí)行器改造為氣動(dòng)執(zhí)行器，但改造費(fèi)用較為昂貴。選用分體執(zhí)行器改造，原有電動(dòng)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)減速部分不需要變動(dòng)，僅增加一個(gè)分體控制箱即可，改造費(fèi)用較低。分體控制箱室內(nèi)使用的常規(guī)電子元器件(如接觸器、繼電器、過(guò)電流保護(hù)裝置等)具有良好的耐高溫性能，若日常維護(hù)中發(fā)生故障，維護(hù)費(fèi)用比較低且進(jìn)貨周期短。

潮濕環(huán)境下導(dǎo)致執(zhí)行器電路板損壞的解決方案就是更換使用防護(hù)等級(jí)為IP68產(chǎn)品。但國(guó)內(nèi)產(chǎn)品基本達(dá)不到IP68密封標(biāo)準(zhǔn)的要求，即使進(jìn)口產(chǎn)品達(dá)到了IP68防護(hù)等級(jí)，日常維護(hù)解體后也很難恢復(fù)到原有密封條件，改造費(fèi)用不僅昂貴，而且不能保證使用壽命。

為降低改造費(fèi)用、降低日常維護(hù)費(fèi)用及便于日常維護(hù)，華電包頭公司對(duì)存在高溫?fù)p壞或潮濕損壞的電動(dòng)執(zhí)行器選擇并實(shí)施了分體技術(shù)改造。

2.2 分體改造方案的實(shí)施

電動(dòng)執(zhí)行器分體改造實(shí)施主要包括分體控制箱的準(zhǔn)備、分體控制箱與執(zhí)行器聯(lián)接、執(zhí)行器調(diào)試等幾部分。

首先制作分體控制箱，在控制箱內(nèi)，要組裝實(shí)現(xiàn)控制需求的各類電子元器件，在控制箱面板上裝設(shè)操作按鈕、反饋指示、遠(yuǎn)方就地切換手柄等裝置。若有防進(jìn)水要求，可定值防護(hù)等級(jí)較高的分體控制箱，分體控制箱可自行設(shè)計(jì)組裝，也可根據(jù)功能要求外委加工制作。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，將控制箱固定后，完成控制箱準(zhǔn)備工作。

分體控制箱在制作時(shí)就設(shè)計(jì)了與執(zhí)行器聯(lián)接的接口端子，在與執(zhí)行器進(jìn)行聯(lián)接時(shí)，分別按照各回路一次校對(duì)聯(lián)接即可。需要特別指出的是，分體控制箱內(nèi)強(qiáng)電與弱電端子分別布置2排端子或布置在1排時(shí)強(qiáng)弱電分開(kāi)布置，中間使用3～5個(gè)空端子隔開(kāi)。在控制箱內(nèi)粘貼接線端子圖與控制回路圖，便于日后檢修維護(hù)。

對(duì)于執(zhí)行器調(diào)試而言，按常規(guī)調(diào)試方法進(jìn)行即可。在電動(dòng)執(zhí)行器上電前確認(rèn)回路正確、電源及電動(dòng)機(jī)無(wú)接地和短路等，閥門(mén)在中間位置且有可靠的切斷電源的手段，遠(yuǎn)方就地切換手柄在就地位置。上電調(diào)試并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)即可完成調(diào)試工作。

3 電動(dòng)執(zhí)行器分體改造的效果

華電包頭公司完成了16臺(tái)空氣預(yù)熱器入口煙氣擋板、8臺(tái)循環(huán)水系統(tǒng)蝶閥、8臺(tái)減溫水調(diào)門(mén)電動(dòng)執(zhí)行器分體改造，在改造后投入運(yùn)行1年多的時(shí)間里，從未發(fā)生由于電動(dòng)執(zhí)行器故障而引起閥門(mén)無(wú)法操作的問(wèn)題，分體控制箱內(nèi)電子元件工作正常，維護(hù)工作量大大降低，維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)也降低。因此，可為遇到相似情況的其他電廠提供借鑒，也可為火力發(fā)電廠在高溫、高濕度環(huán)境條件下設(shè)計(jì)使用電動(dòng)執(zhí)行器時(shí)提供參考。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著電動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)不斷的革新，適應(yīng)各種環(huán)境的不同種類及型號(hào)的電動(dòng)執(zhí)行器在電力生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，分體式電動(dòng)執(zhí)行器的應(yīng)用就是一個(gè)典型案例。分體式電動(dòng)執(zhí)行器能在高溫、高濕度環(huán)境條件下工作，它具有應(yīng)用和推廣的意義。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用，達(dá)到了技術(shù)改造時(shí)確立的電動(dòng)執(zhí)行器能在特殊環(huán)境下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行之目的。