意大利STI气动执行器的检修及校准方法探讨

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)宁夏中宁发电有限责任公司 作者:王慧敏

  STI气动执行器因其具有大推力、大转矩、动作快速的特点,主要应用于火电厂的风烟控制系统中,用于风烟挡板的控制。气动执行器动作迅速,调节灵敏,适用于快速调节过程。但它结构复杂,可靠性差,调节不够准确。因此,执行器的检修和校准过程就显的尤为重要。

1、气动执行器的参数及工作原理

  1.1、气动执行器参数

  风烟系统中使用的STI气动执行器主要有三种型号:SC160/250,力矩为1206~1688Nm;SC100/150,力矩为277~388Nm;SC100/300,力矩为555~777Nm。分别用于主二次风挡板,中心风挡板及燃尽风挡板控制。SC系列执行器具有“三断”自锁功能,即断电源、断气源及断信号时,执行器能够保持原位不变,同时,执行器防护等级为IP66,可在恶劣环境中连续运行。执行器具体参数如下所示:

  输入信号:(4~20)mADC

  输出信号:(4~20)mADC

  静态耗气量:单台气动执行机构0.5Nm3/h(0.5MPa)

  动力气源压力:(0.35~0.7)MPa

  电源:220VAC 50Hz

  灵敏度:≤0.2% FS

  线性:±1% FS

  滞后:≤0.5% FS

  重复性:≤0.15%

  工作温度范围:-40~+120(°C)

  1.2、气动执行器工作原理

  1.2.1、执行器结构及控制原理

  如图1所示,SC系列气动执行机构主体由气缸、支架、气动定位器、电气转换器组成。辅助装置有手动操作装置、位置变送器、“三断”自锁装置等。通过下图可以详细了解执行器的控制原理。

气动执行器控制原理图A

图1 气动执行器控制原理图A

  如图2所示,电气转换器接收(4~20)mADC指令信号,转换输出(20~100)kPa的气压信号。该气压信号作用于导阀定位器,执行器在导阀定位器和气缸的共同作用下,开始动作。在未输入信号时B处底部行程为零。当(20~100)kPa的输入信号进入定位器室时,左气室和右膜片面积的差异,会形成左右的压力差使导向阀向左移动,气源进入B室。A、B室的压力差,使活塞向上运行,这时弹簧被活塞拉伸,当弹力与气室的作用力相平衡时,阀芯退回起始位置,关闭A、B两室,活塞运动随之停止。输入信号的大小,决定定位器气室压力差的大小,从而达到控制活塞杆行程的目的。

气动执行器原理图B

图2 气动执行器原理图B

  1.2.2、“三断”保护动作原理

  ①气压降低保护

  主要由排气阀与闭锁阀实现。将排气阀的动作压力调整在(250~350)kPa的某个值上。当气压高于调定值时,排气阀正常输出气压,打开闭锁阀,使滑阀通往气缸两端的气路相通,即正常自动工作状态。当气压低于设定值时,排气阀闭塞切换气路,使闭锁阀的控制气压通过排气阀排空,闭锁阀闭锁气路,维持负载的原有位置,实现断气自锁保护。

  ②断电源保护

  主要由电磁阀实现。当220VAC电压正常时,电磁阀接通排气阀的控制气路,通过排气阀打开闭锁阀,即正常自动工作状态。当电源消失时,电磁阀切换气路,将排气阀控制气压排空,排气阀切换气路,排空闭锁阀的控制气压使闭锁阀处于闭锁状态,维持负载的原有位置,实现断电源保护。

  ③断信号保护

  由电子开关实现,信号电流通过电子开关控制电磁阀电源,再通过排气阀、闭锁阀实现自锁保位。当信号电流大于下限电流时(对于4~20mA信号,一般将电子开关的动作电流调在2.5mA),电子开关导通,即正常自动工作状态。当信号电流中断时,电子开关阻断,电磁阀失电,即实现断信号保护。

2、气动执行器常规检修方法

  2.1、首先检查执行机构及其附件是否完好,检查支架各固定螺丝是否紧固,各气源管路有无漏气现象。

  2.2、检查执行器电气部分,包括信号线是否整齐牢固,电缆和电缆保护套管有无破损,接头是否裂开或损坏。测量接线端子绝缘情况。

  2.3、检查执行器内部机构,拆除排气阀、闭锁阀等,用清洗剂或酒精清洗阀体并更换膜片;清洗空气过滤器,必要时应更换滤芯。检查气缸密封圈,如明显老化,则更换密封圈。

  常规检查完毕后,如有故障,可按下表中方法进行排除。

气动执行器常规检修方法

3、气动执行器的校准方法

  3.1、基本误差及回程误差校准

  3.1.1、电气转换器检查校准

  首先,检查电气转换器的线圈电阻应为160Ω左右,气源压力应为140kPa左右。然后开始校准步骤,将信号电流分为4mA、8mA、12mA、16mA、20mA五个校准点,电气转换器的输出气压应与之对应为20kPa、40kPa、60kPa、80kPa、100kPa,其误差应在±3%以内,回程误差小于5%。如果误差超差,则小幅调整电气转换器的零点和量程电位器,再进行校准,直到误差合格为止。

  3.1.2、执行机构检查校准

  执行器机构校准时,先检查气动定位器的气源压力是否在550kPa左右,最低不能低于350kPa。将校准后的电气转换器输出作为气动定位器的输入信号。输入电流信号(4~20)mA,对应执行机构行程0~100%,位置变送器输出电流(4~20)mA,相对误差应小于±5%,回程误差应小于5%。如反馈有偏差,则调整位置变送器并重复进行调试。

  3.1.3、执行机构的机械对位

  首先要进行位置变送器的校准:

  ①手动操作将执行器全关,先大范围转动位变使位变内的转角指条对准零刻度,锁定位变,调整位变的零位电位器,使输出为(4.0±0.16)mA;

  ②将执行器全开,调整位变的量程电位器,使输出为(20.0±0.16)mA;

  ③由于位变的量程对零位会产生影响,所以需要重复①、②步骤,使零位和量程的误差均在±0.2mA之内。

  然后进行定位器的校准:

  ①将导阀的阀芯上锁紧螺丝松开调整滑阀高度,使导阀杆平衡时处于上下限位螺丝的中心。

  ②输入4.0mA电流指令,调整调零螺母,使位置变送器输出为4.0mA。

  ③输入20mA电流指令,调整满度螺母位置使变送器输出为20mA,注意每次调完后均应先进行锁定。

  ④重复②、③步骤进行调整,直到误差在允许范围之内。

  执行器调整完成后,需要进行验证:输入(4,8,12,16,20)mA电流指令,观察凸轮的位置和位置变送器的反馈电流是否在允许误差范围内,如不在范围内,则重新进行调整。

  3.2、不灵敏区校准

  不灵敏区,也称死区,是执行器动作灵敏程度的一个指标,死区越小,执行器动作越灵敏,但如果死区太小,则会造成执行器频繁动作,影响系统的稳定性。因此,需要将执行器死区调整至一个合适范围,才能兼顾到执行器动作的灵敏性和系统的稳定性。一般选择校准点应在全行程的25%、50%、75%位置进行,执行机构和阀位输出的不灵敏区应小于3%。

  3.3、空载全行程时间校准试验

  执行机构从下限到上限或从上限到下限的全行程时间应符合表一:

表一 执行机构行程时间表

执行机构行程时间表

  3.4、三断自锁性能检验

  3.4.1、闭锁要求:执行器闭锁应在一秒内完成,自锁后,阀位的变化每小时不应超过10%,输入信号为50%,执行机构处于工作状态。

  3.4. 2、断气闭锁试验:突然断去气源,执行机构应在气压降至200kPa下自锁。

  3.4.3、断信号闭锁试验:解掉信号线,执行机构应在一秒内闭锁。

  3.4.4、断开执行机构的220VAC电源,执行机构应在一秒内闭锁。

  3.4.5、调节闭锁阀的调节螺丝可改变闭锁压力,但闭锁压力不允许调整到200kPa以下。

  3.5、气源压力变化影响试验

  此项试验的目的是为了检验在气源压力变化的情况下,执行器的位置是否会发生变化,如果变化,则不应超出规定值。试验时,设定输入信号为50%,将气源气压由500kPa降到450kPa或升到550kPa时,执行机构输出转角的变化不应超出额定转角的1%。至此,STI执行器SC系列已检修校准完毕,可投入使用。

4、结语

  STI执行器所属的风烟控制系统直接关系到燃烧系统的风量控制,要求控制准确,响应迅速,如执行器动作卡涩,会造成风烟系统调整失控,严重时甚至会造成炉膛灭火事故。因此,通过以上步骤,可完成STI执行器的检修、校准及性能测试工作,确保执行器在机组运行中动作准确,反应灵敏,保证风烟系统调整的稳定性,也为同行业检修人员提供了参考和借鉴。

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