非智能型閥門電動執行機構改造在電廠中的應用

陳智清

（福建省石獅熱電有限責任公司，福建 泉州 362700）

0 引 言

石獅熱電廠有2臺75 t循環流化床鍋爐和2臺6 MW汽輪機已經運行了20年。一些老舊設備包括十幾臺非智能型閥門電動執行機構，由于控制策略落后，硬件設備靈敏度及控制時序都無法滿足現代智能化工廠的要求。為此，在此次改造中拆除原來的伺服放大器，采用DCS單回路算法，控制位置調節輸出卡（FW342）和固態繼電器，進而控制現場電動執行機構。改造所需的硬件材料及設計參數見表1。

表1 非智能型電動執行機構改造設計參數

1 非智能型電動閥門執行機構控制系統組成及工作原理簡介

1.1 軟件部分系統組成

改造后軟件系統組成如圖1所示，主要由DCS單回路BSCX算法模塊和位置調節輸出模塊PAT342H組成。單回路BSCX算法模塊根據控制目標值輸出模擬調節量，通過位置調節輸出模塊PAT342H進行分解運算輸出增、減脈沖信號（24 V DC），分別控制兩路固態繼電器，進而控制電動執行機構電機的正、反轉，實現閥門開關。在上位機畫面中，調節輸出模塊可方便設置電動執行機構的特性參數死區、最小動作步進、閾值以及閥位穩定時間，適應現場不同工況的要求[1]。

圖1 非智能型電動閥門執行機構改造后軟、硬件系統組成

1.2 硬件部分的系統組成

1.2.1 改造前

DCS根據控制目標值輸出4～20 mA控制信號來控制伺服放大器，并由伺服放大器根據反饋回來的閥位位置信號判斷并輸出電動執行機構的開和關。伺服放大器存在3個缺點[2]：調節精度不高，存在過調現象，易使現場電動執行器發生振蕩；故障率高，內部電子元器件經常燒毀；內部電子元器件線路復雜，維護成本高。

1.2.2 改造后

改造后硬件組成系統如圖1所示。取消伺服放大器，更換上兩個固態繼電器。DCS系統FW342位置調節輸出卡增、減脈沖輸出端子，分別連接開、關電動執行機構的固態繼電器低壓輸入端子3和輸出卡公共端連接固態繼電器輸入端子4。開的固態繼電器輸出端子1和端子2分別連接電源220 V AC和電動執行機構端子3，關的固態繼電器輸出端子1和端子2分別連接電源220 V AC和電動執行機構端子8。

此次改造所有的邏輯關系均由DCS算法控制輸出，并結合上位機設置電動執行機構的特性參數（死區、最小動作步進、閾值、閥位穩定時間等[3]），能夠方便有效地精準控制現場設備。固態繼電器采用光耦驅動晶閘管導通輸出，與DCS點對點安全隔離，輸出電流可達25 A，帶載能力強，結構簡單。

2 應用效果

對11臺非智能型電動執行機構進行改造，經過1年的運行，故障率為0，運行穩定，調節靈敏。表2為11臺非智能型電動執行機構改造前后1年時間的參數對比。

表2 非智能型電動執行機構改造前后1年時間對比參數

非智能型電動執行機構改造后，提高了投入自動控制的時間，提高了設備可靠性和運行安全性，同時減輕了運行值班人員的勞動強度。

3 結 論

在非智能型電動執行機構改造后，經過一年的運行結果表明，該控制方式運行穩定可靠，精度高調節靈敏。通過調節系統特性參數設置，能夠方便適應不同工況條件運行，提高了運行安全性，可在非智能型電動執行機構改造中推廣應用。