开关型电动执行机构的故障改造++孙林.docx

国电民权发电有限公司开关型
电动执行机构的故障改造
孙林
（国电民权发电有限公司，河南 民权 476821）

1.电动执行机构控制回路改造
1.1 改造前状况
公司循环水回水旁路、循环水联络电动执行机构故障。改造前控制方式有远方、就地两种，就地操作需将电动执行机构上远方就地按钮切至“就地”位，旋转电动门“开”、“关”操作按钮，电路板“开”、“关”输入触点闭合，电动门开启、关闭，到达所设定的开、关限位时，“开到位”、“关到位”反馈信号输入电路板，电路板发出停指令，如果电动门没有停止继续开启或关闭，力矩开关动作，电动门报警并停止。将电动执行机构上远方就地按钮切至“远方”位，就由DCS运行人员远方操作，在操作画面点击“开阀”或“关阀”按钮，DCS的DO卡件输出阀门开启或关闭指令，指令由信号线送至就地电动执行机构电路板，由电路板控制开启或关闭阀门，同时保持限位开关和力矩开关的功能。
我们对电动门进行就地回路检查，故障原因为电路板损毁，手动旋转阀门手轮操作故障阀门，开关都很顺畅，无卡涩现象，阀体部分良好，只需更换电路板即可恢复电动执行机构正常操作。可是，此电路板没有备件，联系厂家进行采购，告知这种进口电动执行机构电路板已不生产，只能经行整体阀门的采购，考虑设备检修经济性，和检修周期较短，急需对此故障电门控制回路进行改造。
1.2 电动执行机构控制回路改造方案
电动执行机构控制回路改造思路是将有故障的电动门电路板替换掉，加装硬回路实现远方、就地对阀门的操作。首先需绘制出就地控制回路电气原理图，然后在就地电动执行器附近加装控制箱，控制箱上装设手操旋钮进行就地操作和远方、就地切换功能。装设开关位置指示灯，显示阀门位置情况。将电动门的操作、控制部分单独分离，相关的变压器、接触器、空气开关都放在控制柜里，按照所设计的电气原理图进行接线，实现执行机构就地独立控制改造。
1.3 详细改造内容
首先，绘出就地控制回路电气原理图，电路图如图1所示：

图1 就地控制回路电气原理图
下面先对电气原理图中所涉及的都的电气符号及其含义进行简单阐述：
电源取自电机380V电源，经过220V变压器送入新加装的控制柜，“FR”是电机热继电器辅助触点，当热继动作时，整个电动控制回路失电，不能进行控制。380V空开送电后，控制柜红色“电源灯”亮，表示回路已送电。“R/L”为“远方/就地”切换旋钮，“LO”表示“开限位”，“TO”为开力矩开关，KM1为电机正转接触器（电动执行器开启接触器）。当“R/L”在就地位，开按钮按下，KM1接触器带点，KM1辅助触点闭合形成自保持回路，电动执行器开启，当电动执行器开到位后，开反馈指示灯亮。当“R/L”在远方位，远方指令“VO”触发时，KM1接触器带点，KM1辅助触点闭合形成自保持回路，电动执行器开启。同样，电动执行器关闭操作也执行相同的程序，“LC”表示关反馈，“TC”为关力矩开关，KM2为电机反转接触器（电动执行器关闭接触器）。当“R/L”在就地位，开按钮按下，KM2接触器带点，KM2辅助触点闭合形成自保持回路，电动执行器关闭，当电动执行器关到位后，关反馈指示灯亮。当“R/L”在远方位，远方指令“VC”触发时，KM2接触器带点，KM2辅助触点闭合形成自保持回路，电动执行器关闭。需说明一点，为了使就地接线简化，开关反馈的指示灯我们串入了开关控制回路里，在电动执行器动作过程，开关反馈都不在的时候，开到位、关到位指示灯是一直亮着的，当电动执行器开到位后，开反馈触点由“1”变为“0”，关到位的指示灯断电，控制柜指示灯亮“开到位”。关闭电动执行器使用相同原理。
2. 由此次改造对电动门发展方向的讨论
系统改造后，控制部分从阀门整体分离，所有控制相关的电气元件如接触器、变压器等都在一个小控制柜里，分布均匀、直观，而且成本低廉，这样一套控制组件成本都不到一个电路板价格的五分之一，而且便于查找故障点，给日常维护工作带来极大方便，系统中某一部件故障，及时更换就可恢复阀门以致整个工控系统的正常运转。
虽然目前主流电动执行机构都在向着高集成化、高智能化、小型化、一体化、数字化发展，电力电子的高度集成化，单片机的使用以及一些功能强大的模块的使用，使电动执行器体积越来越小。目前，智能电动执行器一般将整个控制回路通过一块板件控制，将伺服电机，现场仪表控制器安装为一体，使得电动执行器看越来越小巧美观。可是，在这里要注意两点，第一点：在实际应用中电动开关门使用要求特别简单，只要求其能开启、关闭阀门，到达限位后自动停止；第二点：工业现场环境恶劣，电动阀门经常工作在高温、高湿度或粉尘浓度很高的地方。这样恶劣的环境对执行机构电路板件是一个极大的挑战，温度过高极易造成电路板长期在超温工况下运作，电路板烧毁；湿度过高或者粉尘浓度大，极易造成电路板上积灰、积水，造成短路现象，烧毁电路板。在我厂，我们大范围使用了ROTORK、SIPOS、EMG、上仪AI,恒春CKD等电动执行机构，由于现场环境恶劣，经常出现电路板烧损的现象，当电路板烧损只能对其进行更换，或者集中返厂修理，这样就会造成很大程度的浪费，也会耽误检修周期，很不符合设备维护经济性的原则。相反，此次对电动执行机构的改造，就很好的解决了上述问题，控制回路中的单个设备都具有独立的冷却散热，就算在高温处也能持续工作很长时间。当有积灰、积水等现象时，也最多是使控制回路短路，保险丝过流断裂，检修时直接更换保险，清理积灰即可。还有一个最大的优点是控制回路中各个电气元件故障都可以单独更换，既可以节约维护成本，又能对故障阀门及时处理。
综上所述，目前主流电动执行机构电路板高集成度本身就存在着致命伤，会造成极大的资源浪费。根据生产现场实际情况，电动执行机构控制部分要求维护更方便，可自行修理，维修成本低，所需维修工时更短。所以电动执行机构的发展还是要向着控制元件单体分离，又还可以兼顾小型化方向，便于检查、维修的方向发展。
 参考文献：
1、祝荣荣，张士文，智能阀门电动执行机构控制器的设计[J].工业仪表与自动化装置，2005（4）：26-28.
2、郭志清，侯鹏，电动执行器的发展方向，《科技风》2009年22期。
3、王兴，蒋庆华，电动执行器，机械工业出版社 1982年11月

作者简介：
孙林（1985－），男，助理工程师。国电民权发电有限责任公司设备部机控班。
联系地址：河南省民权县国电民权发电有限公司设备部  邮编：476821