陳 彬

(中化興中石油轉(zhuǎn)運(舟山)有限公司,浙江舟山 316000)

智能電動執(zhí)行機構(gòu)在石油庫區(qū)的應(yīng)用和維修

陳 彬

(中化興中石油轉(zhuǎn)運(舟山)有限公司,浙江舟山 316000)

某石油庫區(qū)在生產(chǎn)管理自動化改造中大量使用了IQ系列智能電動執(zhí)行機構(gòu)。介紹了IQ系列電動執(zhí)行機構(gòu)相比機械型電動執(zhí)行機構(gòu)的基本特點以及自診斷故障的特殊功能。重點討論了IQ系列電動執(zhí)行機構(gòu)在石油庫區(qū)的前期測繪安裝調(diào)試、故障維修查找問題的剖析方法、使用維護保養(yǎng)以及常見故障等情況,并對該設(shè)備今后的管理、備檔提出了相關(guān)注意事項。

電動執(zhí)行機構(gòu);特點;功能;自診斷;安裝調(diào)試;維修

0 引 言

隨著石油化工工業(yè)對生產(chǎn)穩(wěn)定性要求越來越高,電動儀表逐步向數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。為提高興中岙山庫區(qū)的生產(chǎn)管理自動化水平,同時由于原有電動執(zhí)行機構(gòu)銹蝕嚴重,故障率高等原因,對該原油庫區(qū)電動執(zhí)行機構(gòu)進行改造,ROTORK智能電動執(zhí)行機構(gòu)已經(jīng)大批量安裝,并已進入應(yīng)用階段。該文將主要介紹IQ系列智能電動執(zhí)行機構(gòu)在庫區(qū)的應(yīng)用、維修情況以及注意事項,供大家借鑒。

1 應(yīng)用概況

該庫區(qū)采用IQ系列智能電動執(zhí)行機構(gòu)(防爆型)124臺。電動執(zhí)行機構(gòu)輸入電壓均為交流380 V,功率從0.21 kW到4.44 kW不等,并廣泛應(yīng)用于庫區(qū)各輸油主管線閥門上,其中平板閘閥70臺、球閥4臺、鍥式閘閥22臺,蝶閥24臺、將軍閥4臺。IQ系列智能電動執(zhí)行機構(gòu)的應(yīng)用,提升了該庫區(qū)儀表智能化水平,減輕了操作員工的工作強度和壓力,為今后庫區(qū)自動化改造提供了堅實的基礎(chǔ)硬件設(shè)備平臺。

2 特 點

2.1 基本特點

a)IQ型智能化電動執(zhí)行機構(gòu)在保留機械開關(guān)式電動執(zhí)行機構(gòu)主要功能的前提下,將電動執(zhí)行機構(gòu)原先利用各種機械裝置實現(xiàn)的控制模式,變?yōu)橐晕⑻幚砥鳛榭刂坪诵牡闹悄芑刂颇Ｊ?提高了設(shè)備穩(wěn)定性、精確性。

b)IQ型智能電動執(zhí)行機構(gòu)具有判斷、記憶、保護、執(zhí)行等能力,并可以通過手持紅外線遙控器對執(zhí)行機構(gòu)進行檢查、設(shè)定、整定,并且IQ型采用電子集成技術(shù)取代了傳統(tǒng)的電動執(zhí)行機構(gòu)的機械部件,減少維修量,為設(shè)備調(diào)試以及維護保養(yǎng)提供便利。

c)IQ型電動執(zhí)行機構(gòu)的位置信號采用無接觸霍爾感式脈沖全數(shù)字傳感器。精度高、線性好,抗外界干擾強,使用壽命長,閥位反饋信號及就地顯示精度已相當(dāng)高。因裝有Eeprom芯片,可安全記憶預(yù)先設(shè)置的各項參數(shù),并具有故障自我診斷和報警功能。

d)IQ電動執(zhí)行機構(gòu)Eeprom還能準(zhǔn)確記憶被執(zhí)行操作的時間、行程,如果發(fā)生安全事故,維護人員可通過紅外通信從電動執(zhí)行機構(gòu)讀取各類參數(shù),通過Insight計算機軟件分析事故原因、明確責(zé)任。

另外,電動執(zhí)行機構(gòu)在力矩關(guān)閉或打開方式下,其力矩值可以在電動執(zhí)行機構(gòu)40%～100%額定力矩值之間任意選擇設(shè)定,并按1%的幅度增減。當(dāng)閥門因為長期不使用而產(chǎn)生卡澀或是卡住現(xiàn)象時,可將電動執(zhí)行機構(gòu)“開”力矩設(shè)置為“加強”狀態(tài),即力矩可達140%的額定力矩值以便打開卡住的閥門。根據(jù)目前使用經(jīng)驗,由于力矩設(shè)為“加強”狀態(tài)即表示電動執(zhí)行機構(gòu)將超負荷運行,因此,為避免電動執(zhí)行機構(gòu)強制性損壞,在沒有查明閥門是否是因為長期不使用而產(chǎn)生卡澀的情況下,一般不予采納。

2.2 故障自診斷功能

ROTORK電動執(zhí)行機構(gòu)帶有故障自診斷功能,診斷結(jié)果在其顯示窗口上顯示報警圖標(biāo)并在屏幕下方顯示文字信息對報警做出解釋,簡潔明了,維護人員通過查看屏幕顯示即可明確報警類型。其報警內(nèi)容有閥門報警、執(zhí)行機構(gòu)報警、系統(tǒng)報警及備用電池故障報警等。當(dāng)電動執(zhí)行機構(gòu)力矩動作時將出現(xiàn)閥門報警,這種情況通常由于閥門卡澀、限位設(shè)定不當(dāng)或閥位記數(shù)裝置故障以及電動執(zhí)行機構(gòu)傳動裝置卡澀等原因造成。產(chǎn)生執(zhí)行機構(gòu)報警的可能為馬達熱敏開關(guān)動作、電源故障以及電動執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部控制系統(tǒng)故障等。明確由哪一項故障引起電動執(zhí)行機構(gòu)報警必須通過電動執(zhí)行機構(gòu)的幫助菜單。

3 安裝及調(diào)試

筆者認為,無論電動執(zhí)行機構(gòu)是新裝還是改造,最重要的是在安裝之前確認閥門的類型、口徑,測繪閥桿螺距、行程高度、法蘭外圓、孔距等參數(shù)。閥門參數(shù)是定制電動執(zhí)行機構(gòu)連接銅套的必須依據(jù),也是電動執(zhí)行機構(gòu)的選型依據(jù),參數(shù)的正確與否決定了今后電動執(zhí)行機構(gòu)能否正常、穩(wěn)定可靠地運行,因此必須高度重視。

值得注意的是,電動執(zhí)行機構(gòu)安裝要求極高,必須要求安裝人員對其性能相當(dāng)熟悉。電動執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部接線不正確、遙控器使用不當(dāng)、機械安裝存在缺陷等情況均會引起電動執(zhí)行機構(gòu)不動作甚至損壞。

ROTORK電動執(zhí)行機構(gòu)在出廠時已經(jīng)進行標(biāo)準(zhǔn)默認設(shè)定,所以不需要對所有的設(shè)定項重新設(shè)定。但在現(xiàn)實調(diào)試過程中,調(diào)試維護人員仍有必要對一些設(shè)定值進行修改。在設(shè)定閥門扭矩時,應(yīng)根據(jù)實際情況設(shè)定,盡量避免當(dāng)閥門卡澀等異常情況下對電動執(zhí)行機構(gòu)的傷害,同時也必須確保閥門正常工作。根據(jù)該庫區(qū)的使用效果來看,一般情況下電動執(zhí)行機構(gòu)開關(guān)扭矩設(shè)為其額定力矩值85%為宜。另外,IQ電動執(zhí)行機構(gòu)安裝后必須重新設(shè)定其限位以及打開、關(guān)閉方式。維護人員可通過說明書的介紹完成限位的設(shè)定,而閥門打開、關(guān)閉的方式應(yīng)結(jié)合具體閥門類型,選擇不同的動作控制方式。電動執(zhí)行機構(gòu)正常操作閥門時,有兩種控制電動機停止運行的方式:限位開關(guān)式,即當(dāng)電動執(zhí)行機構(gòu)帶動閥門關(guān)閉到位時,限位開關(guān)動作,切斷電動機電源,電動執(zhí)行機構(gòu)停止運行,在實際應(yīng)用過程中,在采用限位開關(guān)式時力矩開關(guān)也同時起作用;力矩開關(guān)式,既當(dāng)電動執(zhí)行機構(gòu)帶動閥門開關(guān)到位并且閥門阻力負荷產(chǎn)生的力矩值逐步增大并等于電動執(zhí)行機構(gòu)預(yù)先設(shè)定力矩值時,力矩開關(guān)動作,切斷電動機電源,電動執(zhí)行機構(gòu)停止運行。該庫區(qū)電動閥門主要有平行閘閥、蝶閥、球閥,根據(jù)這些閥門的操作特性,一般都選擇限位控制方式。

4 故障剖析與維修使用

4.1 故障剖析

該庫區(qū)針對電動執(zhí)行機構(gòu)建立了一套完整的檢修規(guī)程,根據(jù)多年維護經(jīng)驗,與其他設(shè)備維修時的故障排查方法一樣,電動執(zhí)行機構(gòu)的故障剖析的基本方法:看、聽、摸、查、測等。

4.1.1 看

電動執(zhí)行機構(gòu)自診斷信息能通過其液晶顯示器進行查閱,因此控制部分中類似力矩報警、電池報警、缺相等故障均可直觀地被發(fā)現(xiàn),而且機械部分中類似潤滑油泄漏、切換開關(guān)損壞、顯示器單元隔爆玻璃進霧氣等小故障也是顯而易見的。

4.1.2 聽

當(dāng)電動執(zhí)行機構(gòu)動作時,發(fā)生異響,需要聽聲音發(fā)生的部位,以便確認故障點。一般情況下最容易發(fā)生異響的是閥門連接處。例如與平板閘閥連接的銅套尺寸與絲桿螺紋規(guī)格存在不匹配、缺少潤滑油等原因時,電動執(zhí)行機構(gòu)動作時均會產(chǎn)生異響。

4.1.3 摸

雖然電動執(zhí)行機構(gòu)將原先利用各種機械裝置實現(xiàn)的控制模式,革新成了以微處理器為控制核心的智能化控制模式,但其傳動電機還是核心組成,因此當(dāng)電動執(zhí)行機構(gòu)不動作并發(fā)生嗡響時,應(yīng)去摸一下執(zhí)行機構(gòu)的電機部位,感覺是否發(fā)燙,以初步確認電機有無損壞。

4.1.4 查

電動執(zhí)行機構(gòu)的故障排查是最繁瑣,也是最關(guān)鍵的。電動執(zhí)行機構(gòu)按功能可分為兩部分,即控制部分和機械部分?？刂撇糠滞瓿呻妱訄?zhí)行機構(gòu)的控制,由卡件、連接線等組成;機械部分完成對閥門的驅(qū)動,由馬達、傳動機構(gòu)等組成。因此,在設(shè)備發(fā)生故障時,除以上的簡單故障外,更應(yīng)該根據(jù)不同的故障原因和故障現(xiàn)象,從兩個不同的層面著手。

a)控制部分。電動執(zhí)行機構(gòu)的控制部分總共有6塊卡件,按其安裝位置從外到里,分別是就地/遠程控制卡、主板、比例反饋卡、繼電器、電源卡和記數(shù)卡。

1)就地/遠程控制卡用于接收電動執(zhí)行機構(gòu)的遙控/就地控制選擇開關(guān)和就地開、關(guān)、停命令這5個開關(guān)量信號,結(jié)構(gòu)比較簡單。通過閥門目前狀態(tài)和選擇開關(guān)的實際位置相對照就能判別該卡件的好壞。

2)電動執(zhí)行機構(gòu)的主板是其控制中心,帶有狀態(tài)顯示窗口和非易失內(nèi)存。備用電池是主卡的備用電源。主卡故障時往往伴隨著無法進行操作、無法進行功能設(shè)定和無法查看電動執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)指示這3個現(xiàn)象。從該庫區(qū)使用的情況來看,尚未出現(xiàn)類似故障。

3)電動執(zhí)行機構(gòu)比例反饋卡用于電動執(zhí)行機構(gòu)4～20 mA模擬量反饋和控制,該卡安裝在主卡的背面。該卡故障時的明顯現(xiàn)象:模擬量反饋信號與開關(guān)量反饋不一致,如電動執(zhí)行機構(gòu)關(guān)位置開關(guān)動作,而模擬量反饋信號不是4 mA或1 V;模擬量控制信號與模擬量反饋信號不一致;固定的模擬量控制信號輸入情況下,電動執(zhí)行機構(gòu)有振蕩現(xiàn)象。在根據(jù)上面現(xiàn)象確定卡件故障前,根據(jù)使用經(jīng)驗,維護人員先應(yīng)檢查設(shè)定是否正確,設(shè)定不正確也會產(chǎn)生上面現(xiàn)象。

4)電動執(zhí)行機構(gòu)繼電器卡用于電動執(zhí)行機構(gòu)開關(guān)量狀態(tài)輸出,該卡上有8個繼電器,分別用于8個狀態(tài)量輸出。這8個狀態(tài)量分別命名為S1～S8,每個開關(guān)都可根據(jù)需要選擇輸出內(nèi)容,包括關(guān)限位、開限位、開/關(guān)力矩動作、就地停、各類報警、電動執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)等。每個選項還有相關(guān)值和常開、常閉供設(shè)定。維護人員在排查故障時,可先查看電動執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)定,然后根據(jù)測量結(jié)果與設(shè)定對照,從而排查繼電器的輸出故障。

5)電動執(zhí)行機構(gòu)記數(shù)卡完成電動執(zhí)行機構(gòu)的行程檢測。其故障表現(xiàn)為實際閥門位置跟電動執(zhí)行機構(gòu)顯示的閥門開度不一致或顯示的閥門開度在小范圍內(nèi)漂動,出現(xiàn)類似情況應(yīng)對記數(shù)卡進行更換。

b)機械部分。電動執(zhí)行機構(gòu)機械部分大致可分為手動/電動切換裝置、電動執(zhí)行機構(gòu)行程記數(shù)驅(qū)動裝置、電機、主軸、動力傳動齒輪等。其裝配非常嚴謹,因此需要熟悉電動執(zhí)行機構(gòu)整體構(gòu)造,以便進行機械維修。對機械部分解體檢修時必須按下列順序執(zhí)行。

1)拆下電動執(zhí)行機構(gòu)跟閥門的固定螺絲,往上抬高電動執(zhí)行機構(gòu)以便拆卸。

2)將手動/電動切換裝置切換至電動位置,否則拆電動執(zhí)行機構(gòu)主軸時會損壞該裝置的彈簧片。

3)清空潤滑油。

4)卸下手動開關(guān)閥門的手輪,只要將密封用的塑料環(huán)抽出就可將手輪卸下。

5)拆下電動執(zhí)行機構(gòu)電機,逆時針轉(zhuǎn)動電機驅(qū)動軸取出該軸。

6)拆下電動執(zhí)行機構(gòu)和閥門連接處固定主軸的卡簧。這時,主軸可以從安裝手動開關(guān)閥門的手輪處安全取出。

7)執(zhí)行器行程記數(shù)驅(qū)動裝置只有這時才能拆下,卸下電動執(zhí)行機構(gòu)行程記數(shù)驅(qū)動裝置的磁鐵從安裝主軸位置往外拉出即可。

執(zhí)行器裝復(fù)時按拆卸的順序倒過來就行。在安裝電機時,電機鐵芯外側(cè)軸上有一個彈簧,該彈簧沒有任何固定,往鐵芯套線圈時該彈簧容易掉出,引起線圈短路或接地。所以除了安裝時應(yīng)特別注意外,裝復(fù)后上電前應(yīng)檢查電機的絕緣。

4.1.5 測量部分

電動執(zhí)行機構(gòu)維修完成后,需要借助萬用表重新對繼電器輸出、模擬量輸出中的各端子、電機三相等進行測量。同時通過液晶顯示屏對力矩變化進行觀測,結(jié)合閥門實際限位對開度變化進行觀測,必要時重新進行設(shè)定。在觀測電動執(zhí)行機構(gòu)的同時,需同時聽、摸電動執(zhí)行機構(gòu)各部位的聲音、溫度等異常情況,確保設(shè)備正常運行。

4.2 維修與使用情況

該庫區(qū)首批電動執(zhí)行機構(gòu)投入運行至今,設(shè)備運行總體情況良好,達到庫區(qū)安全生產(chǎn)的要求,同時也出現(xiàn)一些缺陷和故障,值得借鑒并反省。

a)操作員工對電動執(zhí)行機構(gòu)操作不當(dāng)。在未對舊有電動執(zhí)行機構(gòu)改造前,如出現(xiàn)隔離閥,操作員為防止混油會潛意識對電動執(zhí)行機構(gòu)手動切換并關(guān)緊,導(dǎo)致機械閥位發(fā)生變化。在電動執(zhí)行機構(gòu)改造完成后,操作員工的操作習(xí)慣尚未完全改變,因此需對電動執(zhí)行機構(gòu)改造限位進行多次重新設(shè)定,避免導(dǎo)致閥門壽命減少。

b)電動執(zhí)行機構(gòu)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。由于閥門限位設(shè)置不合適以及關(guān)力矩設(shè)置不當(dāng)而導(dǎo)致電動執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生自我保護,導(dǎo)致閥門關(guān)閉不嚴。一般維護人員通過遙控器現(xiàn)場重新設(shè)置參數(shù),即可迅速處理好這類缺陷。根據(jù)使用以來的初步統(tǒng)計,此類故障約占缺陷統(tǒng)計的80%。

c)電動執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部電機供電線斷開,通過初步查找仍舊找不到原因;后對電動執(zhí)行機構(gòu)進行拆分,發(fā)現(xiàn)問題。通過對電機電源線重新連接,消除了故障。此類故障出現(xiàn)1起。

d)電動執(zhí)行機構(gòu)電路板件故障。此類故障出現(xiàn)過2起,通過更換電路板或重新啟動電路板即消除了缺陷。

e)電動執(zhí)行機構(gòu)顯示器單元隔爆玻璃進霧氣,此類故障出現(xiàn)過1起,通過對顯示器防護罩的更換,消除了缺陷。

從以上分析可以看出,電動執(zhí)行機構(gòu)改造中出現(xiàn)的絕大部分問題屬于簡單易處理的缺陷。大部分無須拆開密封外殼就能解決。

5 結(jié)束語

電動執(zhí)行機構(gòu)在該庫區(qū)的使用受到操作及維修人員的歡迎。從該庫區(qū)電動執(zhí)行機構(gòu)安裝、調(diào)試和運行、維修過程中暴露的問題看,在應(yīng)用及維護保養(yǎng)時,應(yīng)注意以下問題。

a)根據(jù)TnPM設(shè)備管理理念,建立系統(tǒng)的電動執(zhí)行機構(gòu)操作規(guī)程,對相關(guān)操作人員進行詳細培訓(xùn),引導(dǎo)操作維護人員對電動執(zhí)行機構(gòu)進行正確操作。

b)對設(shè)備改造時應(yīng)盡量詳細地測繪各閥門參數(shù)以及須精確計算電動執(zhí)行機構(gòu)的力矩值,方便調(diào)試和維護時參數(shù)的設(shè)定,更是以后設(shè)備維修的保證。

c)安裝和維修電動執(zhí)行機構(gòu)時,小心輕放,防止電動執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部振動使電子元件和芯片受到損壞。

d)需編制檢修維護規(guī)程,配備檢維修專用工具,確保維修質(zhì)量,保證電動執(zhí)行機構(gòu)正常運行。

e)建立設(shè)備電子檔案對每臺電動執(zhí)行機構(gòu)運行參數(shù)進行登記并備案。

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1007-7324(2011)01-0082-04

2010-12-02(修改稿)。

陳 彬(1983—),男,浙江舟山人,2005年畢業(yè)于中國計量學(xué)院自動化專業(yè),一直從事自控儀表技術(shù)管理工作,任助理工程師。