電動執行器在油田熱采鍋爐上的應用
1 前言 油田熱采鍋爐的燃燒器風門與燃料量控制,一直采用的是氣動執行器控制,氣動控制需要有空壓機設備、壓縮空氣干燥設備、壓縮空氣傳輸管線、氣動執行器、閥門定位器和電-氣轉換器、空氣過濾減壓器等,這些設備的維護保養,難度和工作強度都比較大。氣動控制還存在著對壓縮空氣的空氣質量要求較高(氣體中不能含有固體顆粒和水分,這些雜質會造成執行機構損壞或動作不到位等危害)和控制精度低(難以保證燃料進入最佳的燃燒狀態,過剩空氣系數大,熱損耗大),由于空壓機的長期運行,所消耗的電量也非常可觀。再就是燃燒器上的氣動執行機構使用時間長了,許多線性已經很差,無法修復。 為了徹底解決這些問題,經過選型采用了美國霍尼韋爾生產的Herculine2000型智能電動執行器,采用這種電動執行器,不但維護簡單,控制精度高,更重要的是節約了大量的電能和設備的維護工作量,有很廣闊的推廣前景。
2 電動智能執行器的工作原理及特性 電動執行器內部采用微處理器基礎的電子部分連續監測執行器的各種參數:運行、安全、執行器位置等,并對輸入信號作出反應。當需要動作時,電子單元激發馬達驅動電路上的有關構件來定位馬達,馬達位置確定是通過非接觸式位置傳感器來實現的,并且由電子部分連續監測。
雙級減速蝸輪蝸桿齒輪箱以及可變速馬達控制器(倒相器)組成連續負載等級的、精確的、高級定位器。蝸輪蝸桿還起著制動的作用,當出現反沖時它的最大制動力矩可達標稱力矩的二倍以上。 執行機構可以連續接4~20mA調制信號輸入,位置比例信號(三線/PAT)及4~20mA位置反饋信號。內部平衡、位置反饋及模擬反饋電位計輸出由非接觸式位置傳感器完成。 主要特性: (1)馬達/齒輪系統提供精確定位并具備即開即停特性。 (2)非接觸式位置傳感減少了維護量,提高了控制性能。 (3)采用連續負載馬達,永不燒毀。 (4)全行程速度最快達到十秒。 (5)體積小,力矩大(425~5500磅/英尺)。 (6)高精度:典型0.25%,全量程。高重復性:典型0.2%,全量程。 (7)輸入算法可編程為線性、方根、用戶定義的21點的特殊算法,用于滿足特殊的控制要求。 (8)死區可以編程設置為全量程的0.2~5%。 (9)所有執行器均配備半徑和位置可調整的輸出轉臂。可選擇包括連接件及各種配套件等。 (10)堅固的工業等級外殼。 (11)簡單而成熟的設計意味著低維護量和高可靠性。
3 燃燒器控制改造 熱采鍋爐燃料和風門控制系統改造就是用電動執行器替代閥門定位器、氣馬達、大小火開關和電氣轉換器,實現控制鍋爐風門開度、燃料蝶閥和點爐過程。 主要的技術指標: (1)電源110V、 (2)輸入4~20A、用于控制風門開度和燃料閥開度。 (3)輸出為兩個限位輸出,用于反饋風門的大火和小火位置是否到位,以此來控制點火程序器的運行。 (4)電動執行器的執行角度150?,執行時間為90S。可鍵盤控制、調節。 圖1所示為改造前氣動控制流程,圖2 所示為改造后電動控制流程。
油田熱采鍋爐用電動執行器改造,簡化設備節省的設備材料主要有:空氣壓縮機、配套空氣管線、氣動執行器、電氣轉換器、閥門定位器、空氣過濾減壓器、壓力報警開關。改造時增加的設備:電動執行器(含支架和連桿)、電源線10米、控制信號線4米、穿線管若干。改造后具有以下優點: (1)由于改造后,濕蒸汽發生器不存在氣動控制系統,可使空壓機設備及其附屬設備停用,不僅節約了電能,還節約了大量的維護費用和維護工作量。 (2)原控制系統由于多年的使用,閥門定位器、氣馬達已超過了使用年限,且修復困難,必須更換;用電動執行器替代它們,就成本來說,比原來的便宜。 (3)用電動執行器控制,精度比原來高,干擾源減少,抗干擾能力加強。
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