沧东电厂一期工程电动疏水阀定位

孙涛

摘要 根据阀门及其配套电装特性，研究并充分发挥进口设备的先进性能，改进电动阀门传统定位模式，满足系统运行要求，极大的减少运行人员操作量及设备维护量。

关键词 截至阀；SPOIS 5；行程；力矩；强制性关闭

中图分类号TM6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）43-0160-02

1概述

电动阀门是大型机组使用最广泛的非手动阀门，不仅免除了人工操作阀门的体力劳动，更重要的是为机组热力系统的集中控制和自动化程序控制提供了有利的条件。

传统电动装置的基本组成与传动原理：

1）原动机为电动机；

2）减速机构。如下图为传统DZ电动阀传动机构，由原动机到输出轴传动是一个分级减速过程。电动机为第一轴，在第一轴上有一主动齿轮；蜗杆为第二轴，在轴段有一从动齿轮实现一级减速；输出轴为第三轴，由蜗轮高背减速机构实现二级减速。并已空心爪带动阀门启闭；

3）在第一轴上只有电动机和一正齿轮、两个轴的支撑轴承、蜗杆，在后轴承两侧呈对称布置的开向力矩弹簧和关向力矩弹簧，径转矩传动机构到转矩开关而实现阀门的开启转矩和关闭转矩的控制与调整；

4）行程控制器是一套齿轮计数机构，其作用是当调整阀门开关到极限位置时能自动切断电源终止阀门操作的动力；

5）转矩控制机构是为电动装置的传动机构和阀门提供超转矩保护的机构，转矩控制器采用蝶形弹簧，开向关向弹簧分别各设一个，开向和关向弹簧的刚度比为1.5~1.7。

2截止阀

截止阀是用来截断或接通管道内介质流动的启闭装置。

截止阀的特点是操作可靠，开启高度小，关闭严密，启闭时间短，易于调节或截断流量。但其流体阻力大，开启、关闭力较大，且随着通路截面积的增大而迅速增加，制成通路截面积较大而又十分可靠的截止阀是很因难的。因此，截止阀一般口径在200mm以下，主要应用于蒸汽管道上，主要用来切断管道介质用，一般不作为节流阀使用（因为容易损伤结合面，导致密封性降低）。

截至阀的阀瓣有平面和锥形两种密封形式，平面密封摩擦小，易研磨，但开关力稍大，大多用在直径大的截至阀中；锥形密封面结构紧凑，开关力小，一般用在小直径截至阀中。

截至阀阀体形式一般有直通式、直流式和角式三种，直流式是指进出口通道成一直线，阀杆与阀体通道轴线成锐角的阀体形式，及通常所说的Y形截至阀。

河北国华沧东发电有限责任公司一期工程，炉侧疏水排汽小阀全部选用Conval Y 形锥面密封截至阀，其中电动截至阀96只，应用与主汽、汽包启动排气、后烟井下环箱疏水、省煤器入口管道及顶棚过热器疏水的高温高压系统中，阀门规格从1.5′~2.5′，电动装置全部采用SPOIS 5 Flash。

3 SPOIS 5

1）河北国华沧东发电有限责任公司一期工程疏水阀电装选用SPOIS 5 Flash 多回转执行机构（2SA5...），与传统电装比较，具有一下特点：

（1）最早并首次创造性地将先进而成熟的电机变频调速技术应用于电动执行机构中；

（2）微处理器技术（数据处理、存储等）——高度智能型；

（3）电子技术——应用“电子”部件取代传统的“机械”部件控制过程要求执行机构控制阀门以精确的速度运行；

（4）传统执行机构——速度取决于电机和内部减速齿轮的减速比，一旦出厂，就不能改变； SIPOS 5 Flash——内置一体化变频器控制电机；

（5）因此，在无需改变其内部机械结构的情况下，输出轴转速可在1:8的范围内由用户自行设定，速度1:8——如多回转5rpm~40rpm（5,7,10,14,20,28,40共7档，步距1.4）。

2）内置一体化变频器将频率（如50Hz）和峰值固定的单相电源（220V）或三相电源（380V）转换成频率和峰值可调的三相电源来给电机供电，从而实现对输出轴转速的控制。和传统执行机构相比，这样可带来许多优点：

（1）在被卡住时可产生最大力矩使阀门脱离卡住位置

一旦阀门被卡住，SIPOS 5 Flash 会自动以最低转速运行1s，从而使输出转矩达到最大，并进而使阀门离开卡住位置。

（2）柔性到达全关或全开位置

在接近全关或全开两个极限位置时，SIPOS 5 Flash 会自动以固定的低转速运行。这样，可避免由于惯性对阀门造成的冲撞，保护阀门，延长其使用寿命。

（3）启动和运行电流永远小于电机额定电流

内置一体化变频器可确保SIPOS 5 Flash的启动和运行电流不会超过其电机额定电流。这样，在选配电源电缆和计算功率负荷时，可将额定电流和额定功率作为绝对上限，而不必留出任何余量，从而节省配线和配电成本。

（4）在紧急情况下，可根据实际需要作出快速反应

可根据实际需要自行设定紧急开和紧急关速度。因此，SIPOS 5 Flash可满足一些特殊工况要求。如：在正常调节锅炉给水的情况下，如遇锅炉缺水的紧急情况，可快速打开供水阀门。

（5）实现控制过程最优化，改善阀门线性

在阀门的全行程过程中，可根据控制过程的实际需要，自动改变输出轴转速，从而实现控制过程最优化，并可改善阀门线性。如：先缓慢开启阀门以避免扰动，然后再以实际需要的较快速度到达全开位置。

（6）阀位控制最优化

如阀位控制信号和阀位反馈信号偏差很大，则以最快速度运行；如偏差很小，则以低速运行。专业型( PROFITRON)SIPOS 5 Flash的内置位置控制器可根据偏差大小自动采用合适的输出轴转速。

（7）开和关的方向可根据实际需要自行设定

内置一体化变频器取代了传统的可逆接触器、固态继电器和可控硅。因此，阀门的开或关方向可根据实际需要自行设定。

（8）电子式限位保护功能取代机械式限位开关，电子式过力矩保护取代机械式力矩开关，省去了调试过程中费时的限位开关和力矩开关的调整工作。

3）SIPOS 5提供了行程关断和力矩关断两种模式，鉴于以上特点使力矩关断控制更为精确。

4 存在问题

168前电建人员对炉侧电动疏水阀门的调整，全部按照传统电装的模式进行，即开关位置靠行程关断控制，当行程控制失败时力矩动作进行保护。由于采用行程关断模式，不可避免的留有富裕行程，也就是说电动关闭后阀门不会关的很严密。在168试运期间炉侧所有疏水小阀电动关闭后均存在内漏现象，需再次手动进行关严。这样就产生以下危害：1）增加机组汽水损失率；2）阀门处于未关严状态，内部介质节流升压告诉通过，易冲蚀损伤阀芯及阀座密封面；3）额外增加运行人员工作量。

5阀门单体调试及系统联调

在实际的调整过程中，热工专业根据阀门的特性及实际使用要求，调整了阀门电动装置的关断模式，以及阀门的输出速度，并对阀门进行了从新调试。

如图，左侧为阀门输出速度调整电位器，有七个挡位可供选择，挡位越高，输出速度越快，但可以达到的输出转矩就会变小。右侧为关方向力矩调整电位器，从30%~100%每隔10%可以调整，100%输出力矩表明阀门电动装置的最大输出力矩。

上图所示的是设定阀门电动装置关断模式及控制模式的跳线开关，其中的S2 、S3为阀门电装关断模式选择开关（S2为关方向，S3为开方向）。本次调整中将S2跳线开关打到OFF位置，即设定阀门的关闭模式为力矩关断，同时保持S3跳线开关在ON位置，即开方向仍然使用行程关断方式。其他设置保持不变。

在进行上述改动后，阀门送往DCS系统的开关行程到位开关接线保持不变，只是关行程开关的触发条件由执行机构到达一定位置变为执行机构的输出力矩达到设定的值。

在上述设置完成后，将阀门电动装置的S8控制开关打到ON位置，然后驱动阀门电装向开方向运行，达到开方向末端位置后，将S7开关由OFF打到ON再打回来，即确定开末端位置。然后再进行关末端位置的调整，此时电动驱动执行机构运转直到阀门电动装置自己检测到力矩达到设定的关断力矩后自动停止运转，再将S7开关由OFF打到ON再打回来，关末端位置即确定。

在DCS逻辑中进行相应修改，将DCM驱动控制模块中将关方向的监视模式改为即监视行程又监视力矩模式，并进行相应调整后，整个调整工作进行完毕。运行人员进行开关运行试验，结果正常，阀门开关自如。

6改进措施及效果

充分利用SIPOS 5电装电机变频、高度智能及电子技术精确控制的特点，电动疏水阀调整时，关闭采用力矩关断模式，一次强制关闭严密，开启采用行程关断模式，力矩保护。

调整时先定关位，测定阀门的实际需用转矩是很困难的，用转矩试验台测试的方法只使用于制造厂而不适用于安装现场，加之阀门的安装位置、最高工作压差等因素的影响，很难得到阀门关闭所需的精确转矩，现场调整时一般用手动试验的方法确定关闭力矩值。先将关闭转矩设定到30％，电动关到位后，手动关闭阀门，若能继续关闭，则增加关闭转矩，一般一次增加量不超过5％，直至电动关闭后，手摇刚好不动但手动能轻松开启为止。关向调好后再调开向行程开关，把开向转矩加大到1.5的比值，及开向转矩为关向转矩的1.5倍。在投入运行后要密切监视，若阀门电动关闭后不严密，手动能够关严，则为受内部介质压力的影响，关闭转矩设小了，应适当增加转矩，保证阀门关闭严密。

通过重新调整后，炉侧电动疏水阀门全部实现了电动关闭严密，不仅降低了机组汽水损失率，减少了运行人员工作量，而且还很好的保护了阀门密封面不受损伤，延长了阀门的检修周期，减少了了维护量。

7 结论

电动阀门的准确定位在电力生产中起着相当重要的作用。电动阀门的定位不准，尤其是电动阀门的关闭定位不准，就会造成阀门关闭不严导致内漏或者关闭过紧无法打开，降低机组的经济性和安全性。

参考文献

[1]火电厂热工自动化系统检修运行维护规程.

[2]SIPOS电动装置说明书.

注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”