延遲焦化電動(dòng)執(zhí)行器電機(jī)失速原因及解決方法

妥占海，黃 敏，嚴(yán) 政，馬馨悅

（中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆克拉瑪依 834003）

0 引言

延遲焦化工藝是一種重油輕質(zhì)化過程，延遲焦化工藝基本原理就是以渣油或其他重質(zhì)原油為原料，經(jīng)加熱爐加熱到500 ℃左右的溫度，迅速轉(zhuǎn)移到焦炭塔中進(jìn)行深度熱裂化反應(yīng)，把焦化反應(yīng)延遲到焦炭塔中進(jìn)行。延遲焦化裝置加熱爐系統(tǒng)為連續(xù)生產(chǎn)，而焦炭塔系統(tǒng)為間歇生產(chǎn)。

延遲焦化裝置焦炭塔系統(tǒng)常見設(shè)置兩個(gè)或偶數(shù)個(gè)焦炭塔，進(jìn)行周期性切換，每次切換需要操作四通閥、進(jìn)料隔斷閥等數(shù)十個(gè)閥門，頻繁的操作需要配備大量的操作人員，而人為失誤可能帶來災(zāi)難性的泄漏事故。因此，閥門的周期操作需要提升自動(dòng)化水平，同時(shí)設(shè)置安全聯(lián)鎖避免人為失誤，而閥門配備電動(dòng)執(zhí)行器可以有效解決上述問題。

焦炭塔系統(tǒng)的閥門一直處于周期性頻繁開關(guān)的工況，加之使用環(huán)境中存在焦粉、水汽、高溫、嚴(yán)寒等環(huán)境因素的影響，電動(dòng)執(zhí)行器會(huì)出現(xiàn)故障，一旦出現(xiàn)故障需要及時(shí)處理，否則由于聯(lián)鎖關(guān)系需中斷或延遲換塔操作，影響整個(gè)裝置的長周期運(yùn)行。

1 電動(dòng)執(zhí)行器結(jié)構(gòu)

羅托克（ROTORK）電動(dòng)執(zhí)行器在延遲焦化裝置焦炭塔系統(tǒng)閥門上應(yīng)用廣泛，主要為焦炭塔系統(tǒng)的閥門提供動(dòng)力并參與到安全聯(lián)鎖系統(tǒng)，執(zhí)行器的好壞直接影響著裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。為防止誤操作，四通閥與進(jìn)料隔斷閥及甩油閥設(shè)置聯(lián)鎖關(guān)系，生產(chǎn)塔的進(jìn)料隔斷閥及甩油閥禁止操作。冷焦塔的呼吸閥與放水閥設(shè)置聯(lián)鎖關(guān)系，放水操作時(shí)呼吸閥禁止關(guān)閉，防止焦炭塔放水時(shí)抽真空導(dǎo)致壓力容器變形。焦炭塔系統(tǒng)閥門基本采用的都是羅托克IQ 系列智能電動(dòng)執(zhí)行器，該系列執(zhí)行器結(jié)構(gòu)主要包括電動(dòng)機(jī)、減速齒輪、手自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)、力矩限位檢測系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等（圖1）。羅托克電動(dòng)執(zhí)行器無需打開電器端蓋即可調(diào)試和查詢閥門信息，通過顯示屏上的圖形和文字顯示操作信號和故障代碼。

圖1 電動(dòng)執(zhí)行器剖視圖

2 故障現(xiàn)象

近年來，某廠延遲焦化裝置電動(dòng)執(zhí)行器多次出現(xiàn)“motor stalled”即電機(jī)失速報(bào)警信號（圖2），該信號的意思是運(yùn)行信號發(fā)出后電機(jī)未運(yùn)行。該故障表現(xiàn)為在就地狀態(tài)操作電動(dòng)執(zhí)行器開關(guān)旋鈕之后，閥門不動(dòng)作，執(zhí)行器顯示屏顯示motor stalled 字符信息。該故障信號出現(xiàn)后，閥門無法通過電動(dòng)方式操作，但可以切換到手動(dòng)狀態(tài)操作。由于該故障導(dǎo)致閥門頻繁需要手動(dòng)開關(guān)，而且影響換塔周期，對裝置生產(chǎn)造成較大的負(fù)面影響。

圖2 電機(jī)失速報(bào)警信號

3 原因分析

ROTORK IQ 系列電動(dòng)執(zhí)行器控制原理是，操作端蓋上的開關(guān)旋鈕，向控制板發(fā)出運(yùn)行指令，控制板接收并向電源板輸出指令，電源板輸出電流控制交流接觸器吸合，電機(jī)得電運(yùn)轉(zhuǎn)。

電動(dòng)執(zhí)行器發(fā)生電機(jī)失速故障，根據(jù)現(xiàn)場維修經(jīng)驗(yàn)，主要有以下原因：

（1）機(jī)械故障。手自動(dòng)切換離合器未脫開，或電機(jī)和蝸桿傳動(dòng)銷故障，導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)子被卡死，電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）電器元件損壞。電機(jī)、接觸器或者電源板損壞，均可造成電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。交流接觸器長期高負(fù)荷運(yùn)行，觸點(diǎn)電流高，產(chǎn)生拉弧，觸點(diǎn)容易燒壞。執(zhí)行器內(nèi)接觸器包含兩個(gè)互聯(lián)互鎖交流接觸器，控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，執(zhí)行器不運(yùn)行時(shí)，觸點(diǎn)因彈簧力度小未回位，再次有指令時(shí)由于互鎖接觸器不吸合，也會(huì)出現(xiàn)此故障。電源板損壞不能輸出電流，導(dǎo)致接觸器無法工作，也會(huì)出此故障。

（3）環(huán)境溫度異常。執(zhí)行器可使用溫度為-40～70 ℃，電器元件在超出使用溫度情況下，無法正常工作，電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。雖然執(zhí)行器有雙密封性結(jié)構(gòu)，能防水防塵，但在維修時(shí)不可避免打開端蓋，焦炭塔除焦時(shí)水汽較大，水汽侵入導(dǎo)致短路也會(huì)造成電機(jī)無法運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 處理方法

（1）機(jī)械故障的處理方法。手自動(dòng)切換離合器未脫開，一般是彈簧在手動(dòng)方向卡死，抽出手輪和殼體結(jié)合部位的尼龍卡條，卸下手輪，松開中心套筒上的卡環(huán)，使彈簧復(fù)位。重新裝配好執(zhí)行器，彈簧壓著離合器擋塊與渦輪耦合，手自動(dòng)切換離合器實(shí)現(xiàn)脫開。

（2）電器元件損壞的處理方法。打開電機(jī)一側(cè)端蓋，檢查電機(jī)有沒有燒毀，電纜是否有損傷，電機(jī)轉(zhuǎn)子是否有摩擦痕跡，如果有上述問題，更換電機(jī)轉(zhuǎn)子或繞組。打開顯示屏一側(cè)端蓋，拆除控制板，用多用表檢測交流接觸器（圖3）輔助觸點(diǎn)C1、C2的電阻值，正常情況下，輔助觸點(diǎn)C1、C2 的電阻值是零歐姆，如果測量的電阻值有幾十歐姆甚至更大，則是交流接觸器輔助觸點(diǎn)異常，由于輔助觸點(diǎn)電阻值增大，交流接觸器吸合不正常，導(dǎo)致執(zhí)行器電機(jī)不工作，需更換新的交流接觸器。由于接觸器觸點(diǎn)未回位導(dǎo)致故障，可以取消互鎖電路，消除由電路互鎖形成的故障，接觸器本身還有機(jī)械互鎖，不會(huì)造成兩組觸點(diǎn)同時(shí)吸合而短路。

圖3 電動(dòng)執(zhí)行器內(nèi)部的交流接觸器

通過更換交流接觸器后仍然有電機(jī)失速報(bào)警信號，基本上是電源板損壞，更換電源板或整個(gè)電源模塊。

（3）由于延遲焦化裝置焦炭塔系統(tǒng)管線內(nèi)介質(zhì)溫度較高，設(shè)備保溫缺損時(shí)熱輻射會(huì)提高執(zhí)行器溫度。冬季環(huán)境溫度較低時(shí)，執(zhí)行器裸露在室外，溫度和氣溫接近。異常溫度的處理辦法是將執(zhí)行器與高溫或低溫環(huán)境隔開，利用保溫材料制作保溫盒，將執(zhí)行器單獨(dú)包裹在保溫盒內(nèi)，隔離開高溫或低溫環(huán)境，給執(zhí)行器提供一個(gè)良好的工作環(huán)境。

5 結(jié)論

羅托克電動(dòng)執(zhí)行器能有效的減輕焦塔系統(tǒng)換塔操作的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)搭配聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)，提高了延遲焦化換塔操作的安全性。

經(jīng)過故障分析與維修實(shí)踐，執(zhí)行器電機(jī)失速故障得到有效解決，為裝置的平穩(wěn)安全運(yùn)行提供了設(shè)備保障，為同類故障的解決有指導(dǎo)意義。通過完善解決方法及優(yōu)化維護(hù)策略，合理的配件儲(chǔ)備，電動(dòng)執(zhí)行器的可靠性得到有效提升。