1 SIPOS执行器的特点

最新的SIOPS 5 Flash执行器内部集成了一台一体化变频器, 用于控制电机的转速和转向, 无需外配换向器。其机械结构简单, 机械磨损小, 维护量小, 电气接线简单。它在许多方面有独特的优点, 是传统电动执行器无法比拟的, 其优点如下。

(1) 故障直观。SIPOS执行器的液晶屏能够非常直观精准地报出故障。

(2) 缩小了电动执行器的尺寸。

(3) 大量缩减控制系统电缆。

(4) 大量减少备品、备件的种类及数量。

(5) 能在恶劣生产环境中使用。

(6) 维护、更换部件方便、灵活。

(7) 实现过程实时参数和历史报错数据的管理。

SIPOS 5 Flash执行器主要由两部分组成:机械单元和控制单元。机械单元主要包括:齿轮箱、电机、手动装置、信号齿轮单元和电气连接部分。控制单元主要包括:电源板、控制板、功率模块和电气接线端子。

通过就地操作面板, 可以进行就地和远方控制。控制板上的LOCAL LED (就地操作指示灯) 亮, 表示就地控制。

SIPOS执行器长期运行后需要保养、维修, 下面作一介绍 。

2 维修方法

2.1 在线更换反馈装置滑线变阻器

在SIPOS执行器长期运行后, 如发现位反曲线不平滑, 毛刺明显, 且会出现瞬间位反曲线飞升或下降, 说明反馈装置划线变阻器性能下降, 个别区间线性破坏, 变阻器已无法满足现场调节需要, 需进行更换。以下是在线更换划线变阻器的方法。

(1) 记录就地执行器面板反馈值。

(2) 将就地执行器切至就地控制 (LOCAL) 方式, 确认端子板上的对应LOCAL指示灯亮 (显示屏下方左侧位置) 。

(3) 断开执行器动力电源。

(4) 拆卸执行器电机侧延长电缆的连接头及位反装置底座, 收存好相关螺钉和附件, 并记录安装位置和安装方向。

(5) 用万用表 (4位以上) 检测执行器7-8、8-9、7-9端子阻值 (滑线变阻器输出端子) , 并做好记录。应选择滑线变阻器输出值稳定时段, 多次测量进行比较, 保证测量值准确。要避免测量人员身体阻值影响测量结果。SIPOS接线底座如图1所示。

(6) 顺时针或逆时针 (开或关) 微微操作执行器手轮, 用万用表测量此时7-8、8-9、7-9端子阻值变化趋势, 并做好记录。在此过程中, 与运行人员时刻保持联系, 避免运行设备状况波动, 记录完毕后执行器保持原位。

(7) 拍照记录7、8、9端子接线柱接线颜色, 拆下7、8、9端子接线柱, 用力要恰当, 避免损坏接线柱上的防松脱卡箍及塑料接线座的插孔。拆除原反馈滑线变阻器。

(8) 调整预安装的滑线变阻器位置, 使对应7-8、8-9、7-9端子阻值与原变阻器相当 (阻值偏差小于50 Ω) 。

图1 SIPOS接线底座

(9) 小心安装新滑线变阻器, 尽量使对应阻值不发生较大变化, 固定螺钉不要固定牢固, 以备下一步精细调整。按照接线颜色顺序将接线柱穿入插座对应位置, 确认接线柱被牢靠锁住。

(10) 测量7-8、8-9、7-9端子阻值是否与原滑线变阻器输出阻值基本一致, 确认一致后固定。按照步骤6进行操作, 确认手摇执行器电阻变化趋势与原滑线变阻器变化相一致。更换变阻器工作完成, 安装位反输出底座。

(11) 在延长电缆连接头密封面两侧涂抹295-3硅基润滑脂, 连接延长电缆的就地连接头, 并紧固。

(12) 联系运行人员准备送电。送电前, 按下就地操作手柄送电, 观察控制板下方就地/远方指示灯, 确认其在就地位置时松开操作手柄。

(13) 在送电第一时间检查就地控制面板, 观察控制面板反馈数值与原数值偏差在±2%以内, 否则, 立即手动按下齿轮箱手轮。之后, 联系运行人员停电。重复步骤6～12, 若示值显示反馈与停电前记录数值偏差超过±5%, 则将滑线变阻器齿轮向左或向右调整一个齿, 观察调整后的示值偏差。然后, 平推滑线变阻器, 使其齿轮与传动齿轮紧密啮合。在保证紧密啮合的情况下, 小幅度缓慢旋转滑线变阻器黑色线圈本体部分, 使偏差逐渐减小, 直至调整到停电前的反馈值。保持滑线变阻器位置不动, 紧固滑线变阻器两侧固定螺钉。紧固过程中, 持续观察, 避免反馈变化出现新的偏差。

(14) 与运行人员联系, 顺时针或逆时针 (开或关) 微微操作执行器手轮, 观察执行机构动作方向及屏幕显示反馈, 直至变化方向一致。摇回执行机构至初始位置。

(15) 联系运行人员, 调整就地反馈显示与主控指令一致 (由运行主值决定是修改远方指令还是就地手摇操作) 。之后, 将执行器从就地位 (LOCAL) 切至远方位 (REMOTE) 。此时, 要做好随时切回就地位的准备, 防止执行器发生大幅度动作。

(16) 观察就地控制面板反馈是否跳变。如不跳变, 联系运行人员, 小幅度操作执行器, 并持续观察。

(17) 确认执行器远方操作反馈不再摆动后, 将工作票押回, 观察一段时间无异常后, 试投自动并观察。交代运行持续观察情况, 以防出现异常。发现异常, 及时切到手动控制, 并通知检修。

2.2 在线更换SIPOS电动执行器

机组运行中, SIPOS出现故障报警提示不能消除, 无法进行远方操作, 或者频繁出现“RUNTIME ERROR”报警, 基本可以确定执行器发生复合故障, 需更换执行器。具体步骤如下。

(1) 准备同型号的SIPOS执行器和同型号的减速机, 连接完毕后运至现场。

(2) 联系机务专业人员将执行机构输出轴牢固固定, 保证执行机构更换期间位置稳定不变。

(3) 将执行器打到就地控制方式, 检查逻辑, 确认执行器指令与反馈不与其他设备连锁。联系运行人员断开执行器电源, 在断电前, 记录当前执行器位置。

(4) 拆除执行器动力电源插头, 将此电源作为新执行器调试电源。

(5) 确认新执行器电源连接无误后, 联系运行人员送电。观察控制面板指示状况, 做好调试准备。

(6) 联系机务人员, 确认现场执行器全开、全关确切位置, 做好标记。

(7) 拆除原执行机构电位器防护盖, 检查其齿轮速比, 作好记录。

(8) 打开新执行器执行机构电位器防护盖, 将其齿轮速比拨至与动叶执行器齿轮速比相同。

(9) 按照原执行器的全开、全关位置, 对新执行器进行全行程定位。定位时, 一定要对减速机输出轴端的开关角度进行准确标记。定位完成后, 进行两次开关操作, 再次确定新执行器输出角度与原执行器全开、全关角度基本一致 (需机务人员再次确定) 。

(10) 手摇新执行器, 将其摇至与原执行器开关角度基本一致, 断电。

(11) 拆除原动叶执行机构与减速机的连接。在此期间, 需机务配合, 确保设备保持原位不变。

(12) 将调试好的执行器进行解体。在解体过程中, 要保持机械位置不变, 特别是将执行机构与减速机分离时, 执行机构输出不得转动。

(13) 将调试好的SIPOS电动头、执行机构分别安装在减速机上。在进行执行机构安装时, 注意找好角度。执行机构与减速机连接销子不一致时, 按下手轮轻微转动, 直至对齐为止。不得按一个方向往复摇动, 尽量减少位置偏差。

(14) 新执行机构与原减速机连接完毕后, 紧固执行器延长电缆两端, 确认无松动后, 做送电准备。

(15) 送电前, 由专门人员将执行器手轮按下。联系运行人员送电, 观察就地控制面板反馈是否与主控一致, 若不一致, 运行人员将指令置与就地的相同。松开机械手轮, 检查控制面板是否有报警等异常指示。如有, 需分析检查。

(16) 联系运行人员小幅操作 (建议不超过指令值±2%) , 看执行器动作是否正确。此时, 由专门人员按机械手轮试验, 看机械手轮是否能进行指令闭锁。试验正常后, 运行人员进行手动操作。为确保安全, 检修人员做好按手轮准备, 如出现异常, 要及时按下手轮, 保持运行状态稳定。

(17) 手动操作执行器观察调节对象呈线性变化, 位反平滑无跳跃, 指令与位置变化一致, 交代运行人员投入自动。

3 行程定位

执行机构全开、全关控制一般分为行程和力矩控制两种。生产现场调节门的开、关基本使用行程控制, 即执行机构所带的转矩机构 (减速机) 旋转一定的角度或行走一段距离, 用行程开关或滑线变阻器计算电阻的方法对其初始位置和终端位置进行定位。也有采用磁通量大小变化的方法计算全开、全关位置的。力矩控制定位开、关的多为全开、全关型阀门或设备, 要求阀门关闭严, 能够在设备或系统正常运转时完全阻断介质。下面探讨调节型执行器行程定位、减速机制挡、阀门 (挡板、设备) 极限限位间的定位关系。

执行器行程:指从阀门 (设备) 一个位置到另一个位置的距离, 或者从一个初始角度到终端角度的总角度。

机械制挡:指减速机输出驱动端在初始位置和终端位置设置的闭锁装置, 通过螺纹相互啮合产生阻力致电动装置无法过关或过开。

设备极限限位:指设备 (阀门、挡板) 在正常全开或全关后, 在其极限位置安装的闭锁装置。在设备操控失灵的情况下, 闭锁装置进行最后一道防护, 防止设备损坏, 通常由特制顶丝组成。

SIPOS执行器在沁北电厂使用十余年, 其较高的可靠性及良好的操控性得到了充分论证。在以往的使用中, 无论是多回转还是角行程的SIPOS执行器定位均使用行程定位。在此过程中, 并未认真思考执行器机械制挡 (机械限位) 问题。在电动头长期运行后, 出现了因控制板、计数齿轮组、划线变阻器损坏的情况, 从而导致电动失灵, 设备出现突开、突关情况。一旦两道机械闭锁失灵, 会直接造成设备损坏, 威胁机组安全稳定运行。SIPOS电动执行器的机械制挡如图2所示。

要使机械制挡失去作用, 将图2中4颗螺钉全部拆除即可。

SIPOS减速机机械制挡示意图如图3所示。

图2 SIPOS电动执行器的机械制挡

图3 SIPOS减速机机械制挡示意图

下面以SIPOS5511型执行器所配备的GF50.3减速机为例, 探讨机械制挡的调整方法。 减速机机械制挡部位解体图如图4所示。

从图4中可见输入轴活动螺母外螺纹与后端盖内螺纹啮合情况。GF50.3减速机外限位分两种制挡:一种为不可调节制挡, 另一种可根据行程长短或角度大小在一定范围内进行调整。

机械制挡闭锁原理为:正常情况下, 减速机输入轴上的螺母的外螺纹与端盖内螺纹紧紧啮合, 执行器开 (或关) 时, 输入轴向左 (或向右) 移动到一定距离, 两侧的挡块与传动轴的螺母相触, 完成机械闭锁。减速机出厂时, 活动角度是固定的。也就是说, 输入轴的左、右位移距离是一定的。GF50.3减速机开关角度出厂时为92^o, 一般能满足现场要求, 不建议更改。当就地设备 (挡板、阀门) 全开、全关转动角度大于92^o时, 可将输入轴上的外限位挡块 (全开限位挡块) 卸下。对图4所示的外限位挡块, 可将挡块适当旋出, 然后用销子固定, 增加输入轴的移动距离。对图3所示的外限位挡块, 可拆下进行适当切削, 扩大输入轴的移动距离。以上两种方式可增加减速机的旋转角度, 以满足现场设备的需要。

图4 减速机机械制挡部位解体图

在SIPOS控制板进行行程定位后, 可进行减速机机械制挡的定位, 当开或关一侧确定后, 拆下减速机端盖4个螺母, 小心取下端盖, 保持输入轴及活动螺母位置不动。当活动螺母距离输入轴左侧 (一般为全关限位块) 限位挡块较远时, 可固定输入轴慢慢向内旋转活动螺母, 使活动螺母距离限位挡块 (全关限位块) 一个以内螺纹的间隙即可。然后, 回装端盖。在此过程中, 保持输入轴及活动螺母不动, 全关机械制挡调整完毕。电动或手动执行器运行至另一侧, 拆除减速机端盖, 保持输入轴及活动螺母位置不动, 检查活动螺母距离输入轴右侧限位块 (全开限位块) 距离。距离较远时, 固定输入轴和活动螺母, 将限位块旋入或切削, 使活动螺母距离限位挡块一个以内螺纹距离。回装端盖。

同样, 在此过程中要保持活动螺母及输入轴位置不变。这样, 开关机械限位挡块调整完毕。因现场设备安装需要, 减速机开、关限位挡块是可以互用的, 根据开关方向不同, 挡块的定义也不同。

另外, 如活动螺母离开、关限位挡块距离较小, 也可以采用增加或减少垫片的方式调整间隙。根据实际运行情况看, 活动螺母与开关限位挡块之间的垫片不宜超过3片, 避免因就地振动使垫片左右移动而卡住, 引起执行器误动。

就地设备极限限位整定原则:应在减速机机械制挡定位的基础上, 有所冗余, 即电动头控制板行程定位活动范围最小, 减速机机械制挡定位范围居中, 就地设备极限限位定位范围最大, 从而实现层层保护, 防止电动头因失控导致过开或过关, 损坏就地设备 (阀门、挡板) , 威胁机组安全稳定运行。

4 结语

对每台执行器, 特别是重要设备的执行器, 采用行程+机械制挡+极限限位三种不同层次的控制方式, 相当于给每台执行器都加了两层保险, 设备的可靠性将得到提高, 有利于机组的安全稳定运行。