鍋爐二次風電動執行器常見問題技術研究

王留振

【摘要】針對火電廠鍋爐二次風門電動執行器笨重難于安裝，使用壽命短，經常卡澀，電氣元件老化快這四個問題。本文作者通過多年的現場維護經驗，設計出新型電動執行器。它具有安裝方便、故障率低、高扭矩輸出、防止卡澀的優點。

【關鍵詞】二次風門；卡澀；元件老化；高扭矩

1、需要解決的問題

火電廠鍋爐二次風門上安裝的電動執行器普遍存在以下四個方面的問題。

1.1 安裝困難。鍋爐的二次風調門管道較細，且多布置在高空，電動執行器使用國產的交流220V電機，交流220V電機本身就較大，相應外殼必須要做的大，電機和外殼都大自然就笨重，給安裝帶來困難。

1.2 容易燒損。鍋爐二次風調門調節動作非常頻繁，幾乎接近于不間斷工作，電動執行器使用220V供電，在執行器不間斷工作時，電機線圈會很快的發熱，電機的熱量聚集會燒毀電動執行器的控制器。

1.3 經常卡澀。電動執行器經常卡澀，卡澀的原因有以下兩種情況：第一，二次風門工作現場粉塵較多，粉塵聚集在執行器上，定期水沖洗時把粉塵帶入執行器的活動部分，形成卡澀。第二，執行器活動部分金屬老化形成金屬渣，形成活動部分卡澀。電動執行器在遇到擋板卡澀時，只能報警無更有效的解決辦法。

1.4 使用壽命短。電動執行器并不是針對二次風門這個特殊環境研發的，因此在執行器的防護方面沒有考慮安裝環境的高溫問題，高溫進入電動執行器內加速電氣元件的老化。

2、實施步驟

2.1 升級改造的四個方面

2.1.1 輕量化。電動執行器使用國產的交流220V電機，交流220V電機本身就較大，相應外殼必須要做的大，電機和外殼都大自然就笨重，因此給安裝帶來困難。使用直流24V供電的電機，電機非常小巧，外殼也做的非常緊湊，因此便于安裝。

2.1.2 提高可靠性。電動執行器的電機使用交流220V供電，頻繁動作時電機會因發熱而燒毀。升級后新型執行器使用直流24V供電，發熱量很小。電動執行器使用交流220V供電，因此沒有配備變壓器。升級后新型電動執行器使用交流220V轉直流24V的變壓器，且變壓器容量大于電機容量，因此不會出現超負荷運行，從而提高執行器的使用壽命。

2.1.3 解決卡澀。舊電動執行器并不是針對二次風門這個特殊環境研發的，雖然有過力矩保護裝置，但是遇到推桿卡澀時，力矩保護只要動作一次，電動執行器就立即停止工作。升級后的電動執行器考慮到現場卡澀的輕重程度不一樣，有時只是輕微卡澀，多執行幾次就能消除。新的電動執行器在工作時遇到推桿卡澀，控制器會命令推桿退后一點，然后再一次使推桿向前運動，如此連續推3次，可以解決80%的二次風門推桿卡澀問題。從而最大程度的提高電動執行器的執行效果。

2.1.4 提高使用壽命。電動執行器并不是針對二次風門這個特殊環境研發的，因此在執行器的防護方面沒有考慮安裝環境的高溫問題，高溫進入電動執行器內加速電氣元件的老化。升級后的電動執行器在外殼上增加了一層防火隔熱涂層，可以隔絕外部熱量，防止現場高溫進入電動執行器內部。

2.2 升級改造的詳細方法。新型電動執行器工作原理是：由電機旋轉帶動蝸輪和蝸桿運動，使執行器絲杠做直線運動，通過改變電機正反轉使絲杠往復運動，從而使二次風擋板打開或關閉。

電動執行器主要有以下幾部分組成：1.電機；2.大齒輪；3.絲杠；4.安裝聯接孔；5.手遙孔；6.變壓器；7.直流模塊；8.控制單元；9.接線端子；10.控制電纜。該電動執行器可以連續不間斷工作，以適應高頻率調節的需求。額定推力為5000N.M，絲杠的工作范圍為150-1300mm。

整個電動執行器的工作過程如下：（1）控制器接收到DCS發來的二次風門打開指令時，控制器控制24V電機正轉，電機的齒輪帶動大齒輪旋轉，大齒輪帶動絲杠向前運動，使二次風門被推開。（2）控制器接收到DCS發來的二次風門關閉指令時，控制器控制24V電機反轉，電機齒輪帶動大齒輪反向旋轉，大齒輪帶動絲杠向后運動，使二次風門被拉回關位置。（3）電動執行器在工作時遇到推桿卡澀，控制器會命令推桿退后一點，然后再一次使推桿向前運動，如此連續推3次，如果執行器克服了卡澀，執行器會繼續前進或后退直至全開全關；如果動作3次執行器沒有克服卡澀，執行器會切斷電機電源并發出執行器電機過載報警信號。

2.3 改造的技術關鍵點。升級后的電動執行器解決卡澀的原理是：升級后的電動執行器內部安裝有過力矩保護裝置，當推桿遇到較大阻力推不動時，過力矩保護裝置動作，控制器會命令電機倒轉3秒，使推桿退后一點。然后電機開始正轉，推桿又向前推1次。如此力矩保護動作三次，電機就會明顯的出現過熱，為了保護電機線圈不被燒毀，控制器在力矩保護第三次被觸發時會發出“切斷電機電源”的命令。如果3次都沒有推動擋板，電動執行器會自動斷電，以防執行器電機過熱燒損。

執行器配有手動搖桿，手動搖桿設置在執行器后部，搖桿與執行器內部的小齒輪相聯接，小齒輪聯接大齒輪，大齒輪與軸承及絲杠相連，可以快速排除執行器的卡澀故障。通過手動搖桿的旋轉，帶動執行器內部的小齒輪旋轉，小齒輪帶動大齒輪旋轉，大齒輪帶動軸承和絲杠旋轉，所以手動搖桿轉一圈，發出的力量是很大的，卡澀問題在大力量的推動下被解決了。

3、應用效果評價

3.1 經濟和社會效益。針對鍋爐二次風門的技術升級，單臺新型二次風門改造需要花費1萬元。每臺鍋爐需要更換4臺二次風門。投資金額為4萬元，改造后可以減少因二次風執行器卡澀兒引起的參數異常問題，提高鍋爐運行效率，（下轉第頁）

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2016年托電2號機組改造完成，當年新增收入80萬元。升級后的二次風門電動執行器運行更加穩定，故障率更低，也大大減輕了維護人員的工作強度。

3.2 改造效果總結

（1）常規執行器的電機使用交流220V供電，頻繁動作時電機會因發熱而燒毀。新型執行器使用直流24V供電，發熱量很小。

（2）常規電動執行器使用交流220V供電，因此沒有配備變壓器。新型電動執行器使用交流220V轉直流24V的變壓器，且變壓器容量大于電機容量，因此不會出現超負荷運行，從而提高執行器的使用壽命。

（3）常規的電動執行器并不是針對二次風門這個特殊環境研發的，雖然有過力矩保護裝置，但是遇到推桿卡澀時，力矩保護只要動作一次，電動執行器就立即停止工作。新型電動執行器考慮到現場卡澀的輕重程度不一樣，有時只是輕微卡澀，多執行幾次就能消除。新的電動執行器在工作時遇到推桿卡澀，控制器會命令推桿退后一點，然后再一次使推桿向前運動，如此連續推3次，可以解決80%的二次風門推桿卡澀問題。從而最大程度的提高電動執行器的執行效果。

（4）常規的電動執行器并不是針對二次風門這個特殊環境研發的，因此在執行器的防護方面沒有考慮安裝環境的高溫問題，高溫進入電動執行器內加速電氣元件的老化。新型電動執行器在外殼上增加了一層防火隔熱涂層，可以隔絕外部熱量，防止現場高溫進入電動執行器內部。控制屏具備觸摸控制和遠方遙控控制雙重控制功能，可以實現同步自動化控制。該電動執行器使用直流24V電源供電，更加安全。

參考文獻：

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