李永華， 宋向陽， 苗祝梅， 劉亞文， 王偉兵

（1.河鋼集團邯鋼公司自動化部， 河北 邯鄲 056015；2.河鋼集團邯鋼公司邯寶煉鐵廠， 河北 邯鄲 056015）

0 引言

重慶川儀總廠有限公司執(zhí)行器記錄儀分公司生產(chǎn)的RHA 系列電動執(zhí)行機構(gòu)廣泛應用于電力、冶金、石油和化工等行業(yè)中的壓力、溫度、流量等生產(chǎn)過程中關(guān)鍵參數(shù)的控制調(diào)節(jié)。

河北鋼鐵集團邯鋼公司邯寶能源中心自備電廠和煤氣加壓站使用了50 多臺重慶川儀RHA 系列角行程的電動執(zhí)行機構(gòu)。自備電廠鍋爐是使用焦爐煤氣和混合煤氣（高爐煤氣和轉(zhuǎn)爐煤氣）作為燃料的純?nèi)济簹忮仩t，其引風機和送風機的風門擋板調(diào)節(jié)和混合煤氣流量調(diào)節(jié)均使用RHA 系列角行程的電動執(zhí)行機構(gòu)。

1 川儀RHA 系列電動執(zhí)行機構(gòu)簡介

1.1 結(jié)構(gòu)及功能

川儀RHA 系列電動執(zhí)行機構(gòu)主要由伺服放大器、伺服電機、減速器和位置發(fā)生器組成。伺服放大器由伺服板和放大板組成，是一種帶有P 特性的位置控制器，用于根據(jù)位置偏差，輸出對伺服電機供電壓控制的脈沖，控制電機動作。其中，放大板上有轉(zhuǎn)速控制回路。伺服電機為鼠籠式轉(zhuǎn)子單相電容式電機，具有防堵轉(zhuǎn)功能。電機內(nèi)裝有制動器，當電機斷電時，它可使電機停轉(zhuǎn)。電機處裝有速度傳感器（直流發(fā)電機），在執(zhí)行機構(gòu)的定位過程中，能有效起到動態(tài)阻尼的作用。減速器將電機高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的運動轉(zhuǎn)化為低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩的輸出軸運動，帶動驅(qū)動杠桿、閥門的翻板動作[1]。位置發(fā)生器是兩線制的執(zhí)行機構(gòu)閥位反饋輸出裝置，實現(xiàn)連續(xù)定位控制的反饋信號（4～20 mA 的直流信號）輸出裝置。

1.2 工作原理

執(zhí)行機構(gòu)的伺服放大器接受PLC/DCS 的4~20 mA DC 控制信號（給定信號），與閥位反饋信號（位置發(fā)生器接受輸出軸的動作信號，將其轉(zhuǎn)化為的電信號）相比較，根據(jù)其偏差值，控制伺服電機的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)或者停止，驅(qū)動減速器，使輸出軸上的驅(qū)動杠桿帶動閥門翻板進行調(diào)節(jié)動作[2]。執(zhí)行機構(gòu)工作原理如圖1 所示。

圖1 執(zhí)行機構(gòu)工作原理

1.3 優(yōu)點

1）控制技術(shù)先進，采用雙回路、多參數(shù)閉環(huán)動態(tài)控制和功能數(shù)字邏輯控制。

2）采用動態(tài)平衡控制技術(shù)，定位精度高，而且無振蕩。

3）減速器采用全齒輪傳動技術(shù)，機械效率高。

4）電機采用抗堵轉(zhuǎn)技術(shù)，且啟動速度快，啟動力矩大、壽命長、可靠性高。

5）位置發(fā)生器是獨立的裝置，無論是換電容、伺服電機，還是伺服板或放大板，都是換好后，不用重新標定行程，執(zhí)行機構(gòu)動作正常，就能投入運行，大大減少了標定行程的調(diào)試時間。

6）具有斷信號保持和回零位的選擇功能，以滿足生產(chǎn)的安全需要。

2 川儀RHA 系列電動執(zhí)行機構(gòu)在純?nèi)济簹忮仩t中的應用

純?nèi)济簹忮仩t運行中，當空氣和煤氣的配比不合理的情況下，會導致煤氣燃燒不充分，煙氣污染物超標，鍋爐效率低，甚至會形成爆炸性氣體，有發(fā)生爆炸的危險，就需要調(diào)整好空氣和煤氣的比例，使煤氣得到充分的燃燒，以提高鍋爐的運行效率，使煙氣達標排放，所以控制好送風量、煤氣量和引風量對于鍋爐的正常運行至關(guān)重要。

鍋爐的送風量是由送風機出口風門擋板開度控制，送風機出口風門擋板執(zhí)行機構(gòu)和混合煤氣支管閥門執(zhí)行機構(gòu)運行的正常與否決定著空氣和煤氣的配比是否合理、煤氣在鍋爐中燃燒的是否充分。爐膛內(nèi)的負壓是由送風機出口風門擋板開度和引風機進口風門擋板的開度控制，關(guān)系著鍋爐的安全、高效運行。邯寶能中自備電廠每臺鍋爐的2 個送風機出口風門擋板均選用RHA1800-45T 型角行程電動執(zhí)行機構(gòu)，2 個引風機進口風門擋板均選用RHA4000-70T型角行程電動執(zhí)行機構(gòu)，4 個混合煤氣支管調(diào)節(jié)閥均選用RHA12500-60T 型角行程電動執(zhí)行機構(gòu)。

2.1 RHA 系列電動執(zhí)行機構(gòu)在送風機出口風門擋板和引風機進口風門擋板開度調(diào)節(jié)中的應用

1）鍋爐自動燃燒，送風機出口風門擋板和引風機進口風門擋板均處于自動運行狀態(tài)，偶爾出現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)開度突然開到最大或關(guān)死，緊接著執(zhí)行機構(gòu)就反向動作，再關(guān)到位或開到位的情況。故障原因分析及處理：電動執(zhí)行投自動時，動作次數(shù)比不投自動時要多很多，而啟動電容的壽命是由次數(shù)限制的，超過后，電容的容量就會衰減，一旦電容的容量出現(xiàn)衰減，衰減的速度就會加快?，F(xiàn)場檢查啟動電容發(fā)現(xiàn)，電容衰減了。處理措施：更換電容后，執(zhí)行機構(gòu)動作正常。

2）送風機出口風門擋板執(zhí)行機構(gòu)最大只能開到55%，導致翻板開度縮小，送風量降低，進而導致鍋爐只能降負荷運行。故障原因分析及處理：送風機出口風門擋板選用花瓣式風門結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)花瓣式風門擋板的轉(zhuǎn)圈沒有在轉(zhuǎn)圈滑輪里，而是卡在轉(zhuǎn)圈滑輪的外沿上，即轉(zhuǎn)圈脫軌，導致風門擋板發(fā)生卡塞，使風門開度受限。進一步分析為：送風機出口風門擋板頻繁動作，轉(zhuǎn)圈和轉(zhuǎn)圈滑輪就會產(chǎn)生磨損，時間長了，轉(zhuǎn)圈內(nèi)徑變大，不能很好的卡在轉(zhuǎn)圈滑輪里。處理措施：先把轉(zhuǎn)圈回到轉(zhuǎn)圈滑輪里。再在轉(zhuǎn)圈的兩側(cè)加裝上、下2 對擋板的防脫軌裝置。

3）引風機進口風門擋板執(zhí)行機構(gòu)電源跳電，有時能送上電，有時送不上電。故障原因分析及處理：由于引風機風門擋板的振動，通過杠桿連接器帶動執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生振動，使放大板的固定螺絲脫落，螺絲掉在放大板和固定板之間，造成放大板上的兩個焊點短路，執(zhí)行機構(gòu)電源空開跳電。處理措施：放大板的底板加裝1 條固定螺絲，放大板上加裝1 條固定螺絲，用5條螺絲固定放大板，以提高其穩(wěn)定性，防止其松動；和崗位溝通好減少其風機翻板喘振的時間，也可以減少其振動。

2.2 RHA 系列電動執(zhí)行機構(gòu)在混合煤氣支管流量調(diào)節(jié)中的應用

1）混合煤氣支管調(diào)節(jié)閥可以開關(guān)動作，但最大只能開到70%的開度。故障原因分析：執(zhí)行機構(gòu)能開能關(guān)，說明執(zhí)行機構(gòu)本身沒有問題，為驗證原因，檢查電容，沒有衰減，現(xiàn)場用放大板的手操功能，就地控制執(zhí)行機構(gòu)開關(guān)，現(xiàn)象依舊。執(zhí)行機構(gòu)停電，然后用手輪手搖，發(fā)現(xiàn)特別勁特別大，而閥門根本就搖不動。把執(zhí)行機構(gòu)和閥門之間的連接桿脫開后，執(zhí)行機構(gòu)可以全行程動作。判斷是閥體卡塞導致的，分析原因為：高爐煤氣或轉(zhuǎn)爐煤氣中的一些雜質(zhì)等會進入閥門翻板驅(qū)動軸的軸套與閥體間隙，增大了閥軸轉(zhuǎn)動的阻力，鍋爐常年的運行，逐漸積累的雜質(zhì)，就會形成的混合物，就會將不經(jīng)常轉(zhuǎn)動到的75%~100%的空隙填滿，使閥軸、軸套和閥體成為一體，嚴重阻礙了閥軸的正常轉(zhuǎn)動，最后導致執(zhí)行機構(gòu)在75%的開度處發(fā)生卡塞，只能關(guān)，不能開。處理措施：鍋爐不能停爐檢修時，可以通過在閥門卡塞的開度處，不斷地進行小范圍開關(guān)閥門，看是否能活動的加大閥門的開度；待鍋爐檢修時，對混合煤氣管道進行氮氣置換后，對閥體拆下進行檢查，活動翻板，加潤滑劑，或者更換閥門。

2）混合煤氣支管調(diào)節(jié)閥更換新伺服電機后，現(xiàn)場手動調(diào)試，電動執(zhí)行機構(gòu)開關(guān)動作均正常，投遠程控制后，執(zhí)行機構(gòu)在接受給定信號后，一直在“給定開度”位置開、關(guān)動作，停不下來，產(chǎn)生大幅度振蕩。故障原因分析及處理：把放大板上轉(zhuǎn)速傳感器信號的模擬“地”和轉(zhuǎn)速傳感器信號的輸入端接線進行調(diào)換，如果調(diào)換后，還有輕微振蕩，就調(diào)節(jié)阻尼電位器，直到執(zhí)行機構(gòu)給定信號和反饋信號一致，執(zhí)行機構(gòu)停止振蕩為止。另外，還可以檢查一下電容，看其是否衰減，電容的衰減，也有可能導致執(zhí)行機構(gòu)的振蕩。

3）電源正常的情況下，混合煤氣支管執(zhí)行機構(gòu)不能動作。故障原因分析：電容衰減很大，導致執(zhí)行機構(gòu)的伺服電機無法啟動?？梢酝ㄟ^停電后，對電容的容量進行檢查，判斷其是否衰減。如果衰減，更換電容即可；伺服板或放大板壞了。可以通過判斷放大板上電源指示燈，開/關(guān)動作指示燈動作是否正常，伺服板上的電機接線端子是否得電和伺服電機處的制動器有無“咔噠”的吸合或斷開聲和判斷伺服板或放大板是否損壞，導致執(zhí)行機構(gòu)無法動作。如果壞了，更換即可；翻板卡死了，導致執(zhí)行機構(gòu)過力矩、電機堵轉(zhuǎn)，無法動作。可以通過拆下杠桿連接器的終端控制器上的鎖緊螺母，即讓執(zhí)行機構(gòu)和閥門的翻板脫開，然后單獨操作執(zhí)行機構(gòu)，看其動作是否正常。如果動作正常，可以判定為閥門的翻板卡死了；伺服電機壞了；電機線圈壞了。用萬用表測量伺服電機線圈繞組的電阻值，看其是否正常，如果不正常，可以判定為伺服電機壞了；電機卡死。伺服電機線圈繞組電阻值正常，但電機得電后，測量測速傳感器，沒有電壓輸出；電機的輸出軸斷了。如果阻值正常，測速傳感器輸出電壓也正常，說明電機已經(jīng)轉(zhuǎn)動了，但由于輸出軸斷了，執(zhí)行機構(gòu)不動作。如果電機的輸出軸斷了，讓執(zhí)行機構(gòu)和閥門的翻板脫開，執(zhí)行機構(gòu)和閥門的翻板脫開，執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動杠桿就會不受控地垂下來?；蛘?，手搖執(zhí)行機構(gòu)，如果執(zhí)行機構(gòu)不動作，也有可能是電機的輸出軸斷了或變速器齒輪壞了。處理措施：更換電機即可?？焖倥袛喙收系姆椒ǎ簩τ趫?zhí)行機構(gòu)電容無衰減，更換伺服板和放大板，量電機線圈繞組阻值也正常，但執(zhí)行機構(gòu)就是不動作的情況，無法判定是伺服放大器故障，還是電機故障的情況下，可以用附近的1 臺同型號的動作正常的川儀RHA 電動執(zhí)行機構(gòu)的控制系統(tǒng)，接一根6 芯的線纜，控制有故障的執(zhí)行機構(gòu)的電機，看其執(zhí)行機構(gòu)動作與否，以判斷哪部分故障了，達到縮小故障范圍的目的。

4）混合煤氣支管執(zhí)行機構(gòu)不動作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是電源空開跳電了，伺服板也壞了，更換伺服板后，還是送不上電，而伺服板又壞了。故障原因分析：伺服板頻繁損壞，而電源空開送不上電，分析原因為線路電流太大。仔細檢查發(fā)現(xiàn)：電機的一根線纜絕緣皮有一處輕微的破損，導致其與執(zhí)行機構(gòu)接地，還能看見線路接地打火的跡象。處理措施：對絕緣皮破損的線纜用絕緣膠布包好，更換伺服板，上電后，執(zhí)行機構(gòu)工作正常。

5）電動執(zhí)行機構(gòu)開/關(guān)動作正常，但相反的方向不動作，即只能朝一個方向動作。故障原因分析：在現(xiàn)場對執(zhí)行機構(gòu)用放大板的手操功能，進行就地的手動“開/關(guān)”電動操作時，發(fā)現(xiàn)放大板上的開關(guān)動作指示燈能正常轉(zhuǎn)換，電機的制動器處也能聽到“咔噠”的動作聲音，但另一個方向進行操作時，指示燈亮，但沒有聽到“咔噠”的吸合的聲音。分析原因應該是，放大板上的一個可控硅壞了，導致電機沒電，而無法動作。處理措施：更換伺服板后，執(zhí)行機構(gòu)工作正常。

3 注意事項

1）新執(zhí)行機構(gòu)安裝調(diào)試前，要根據(jù)需要，提前加工好杠桿連接器，使其具有足夠的長度和可調(diào)整的范圍，以使執(zhí)行機構(gòu)在正常的行程內(nèi)，使閥門或翻板能開關(guān)到位。

2）執(zhí)行機構(gòu)在進行調(diào)試前，必須先接通供電電源20 min。

3）標定行程的0 點時，不要關(guān)得太死，要留有1%~2%的泄流量，防止閥門開度為0 時，閥門的翻板卡死，使執(zhí)行機構(gòu)不動作。

4）做好執(zhí)行機構(gòu)進線口的防水工作。

5）重點參數(shù)的執(zhí)行機構(gòu)，更換電容后，最好做一下記錄，過1 年后，定期對其檢查衰減情況，發(fā)現(xiàn)有衰減的現(xiàn)象，及時更換。

6）在更換電機時先停電，在放減速器潤滑油前，清理執(zhí)行機構(gòu)放油口處的外殼的雜物，并找物品，做好潤滑油的導流，以免潤滑油減少太多和污染了。

7）連桿的萬向軸和連桿的備母要定期點檢，并定期加注潤滑油，防止萬向軸里的球狀體由于長時間的磨損變小，造成脫落，或者連桿上的絲桿脫落，造成執(zhí)行機構(gòu)動作正常，而現(xiàn)場閥門不動作，生產(chǎn)介質(zhì)的參數(shù)無法調(diào)節(jié)的情況，影響生產(chǎn)。

8）只有當電機被制動閘鎖住時，才可進行手輪操作，以免出現(xiàn)危險。

4 結(jié)語

川儀RHA 系列角行程電動執(zhí)行機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、故障率低、力矩大、更換伺服板或放大板后，不用行程標定，維修方便等的優(yōu)點，可用于生產(chǎn)關(guān)鍵過程參數(shù)的控制和調(diào)節(jié)。