自动阀门的工作原理

概要:电厂各种电动、气动阀门工作原理、功能、调试方法及调试步骤 我们热工试验室以热工仪表校验和调整为主，但是根据专业公司分工，我们的负责全厂各种电、气动执行机构的调试和维护，这也是我们在现场的主要工作量 ...

电厂各种电动、气动阀门工作原理、功能、调试方法及调试步骤

我们热工试验室以热工仪表校验和调整为主，但是根据专业公司分工，我们的负责全厂各种电、气动执行机构的调试和维护，这也是我们在现场的主要工作量。以长沙电厂#1机组为例，汽机共230太左右的执行机构，锅炉风烟系统为60台左右，其中包括8台气动档板。定、连排污系统110台电动门，三次风门24台，二次风门16台，制粉系统各种电动门、气动门、电动调阀、气动匝板、吹扫风门、冷却水电磁阀等一共132台。外围车间还有100来台。一般来讲，一台60万超临界机组，在我们的合同范围内需调试的执行机构总数大约600台。（亚临界机组相差比较大，以金竹山电厂为例，单台锅炉上有执行机构430多台。）但是一般留给我们的调试时间相当紧张，一般是安装、接线完成的当天，最迟第二天必须要调试好。在试运计划安排中，一般也是不给调试留时间。因此，熟悉电、气动门的工作原理以及调试方法，是保证调试进度的重要保证。

在自动控制中，执行机构接受来自DCS或者PLC的远方操作信号，并将其转换成是调节机构动作的位移信号，从而控制工艺流程或者改变被调量的大小，以满足生产过程的需要。

常见的执行机构一般分为两部分，一部分为执行机构，一部分为减速装置。执行器根据所用的能源不同分为电动和气动两大类，根据输出位移量的不同，又有角位移执行机构和线性执行机构之分。

电动执行机构以电力为动力，它是电动单元组合仪表的执行单元，接受调节单元、变送器或者DCS、PLC的4-20Ma标准DC信号，并转换成与之对应的角位移或线性位移输出。角位移与线位移执行机构的电气原理相同，其区别主要在减速器的机械部分。

气动执行机构以压缩空气为动力能源，接受调节单元、DCS等的标准信号，并将其转换成相应的输出轴的唯一，以控制阀门、档板、风门等调节机构，实现过程的调节。

执行机构部分包括保护电路、二相伺服电动机，机械减速器和位置发送器，二相伺服电动机接受伺服放大器、电动操作器或者分散控制系统送入的信号而转动，并经过机械减速器转换成低转速大力矩输出。而位置发送器将输出位移转换成与之成比例的4-20mA电流信号，送至显示或者调节系统。保护电路是为了保护两相电机而设置的，内有输出轴到位保护和力矩保护，任一个开关动作电机都将不带电，避免阀门或者档板故障致使电机发热损坏。现在的智能化电动执行机构采用集成电路，在所有的元器件集成，分为四个主要模件，电源板、主板、伺服放大器板、反馈板。开关量控制电动门与调节型执行机构的区别在于调节型执行机构多了一个伺服放大器，其它部分都是相同的。并且在主板上预留了接口。这样

便于在需要增加功能的时候只需要增加一两个板卡就可以实现，而不需要更换整个执行机构。

调节型执行机构接收模拟量控制型号，其开度可以调节，并将阀位转换成标准信号输出到DCS，用以显示或者进度控制系统。与电动门相比多了一个伺服放大器。伺服放大器将输入信号I1和来自执行机构位置发送器反馈信号I2进行比较，并将二者的偏差进行放大以驱使两相电机转动，改变阀位位置。当I1=I2时，电机停止转动，输出轴稳定在与输入信号I1相对应的位置上。由于执行机构是通过使I1和I2在数值上保持一致来达到输出轴位置和输入电流I1变化的目的，所以电动执行机构是一个由伺服放大器与执行机构两个独立部分组成的闭合随动系统。

伺服放大器是由前置磁放大器、触发器、主回路和电源四部分组成。前置磁放大器的线路属于直流输出的内反馈线路。磁放大器的芯由四个相同的环行导磁体构成，每一个导磁体上都单独有交流绕组中串有硅二极管和输出电阻，流经输出电阻是经整流后的支流电流。四个导磁体又组成二个单臂，上面绕有信号绕组，反馈绕组和偏移绕组。

磁放大器的工作原理是基于铁磁材料的非线性原理。当没有信号输入时，由于两个单臂的参数险工、不止对成，磁放大器输出电压为零。当有支流电流信号输入时，其直流磁场促使二个单臂中铁芯的导磁率发生变化，从而改变了交流绕组的感抗，于是输出电阻上的输出电压也随之改变。郁郁直流信号在一个单臂中产生的磁通凡响和便宜电流产生的磁通方向相同，使铁芯更趋饱和，交流绕组的阻抗减小，在另一个单臂中却相反，使铁芯失去饱和，交流绕组的阻抗增加，此时有电流输出。当输入信号极性改变时，输出电压极性也随之改变。

触发器是将前置级放大器的输出电压转变成出发脉冲，共有两组分别出发SCR1和SCR2，使电机可以正、反转。为了控制电容分相式交流电动机正、反转，伺服放大器中两套出发线路结构完全相同，但工作状态相反。前置磁放大器的输出电压以差动方式接到两组触发器的输入端。当前置磁放大器输出电压极性改变时，两组触发器互换导通或截止。

主路采用一个可控硅整流元件和四个二极管组成的交流无出典开关，共有两组，使电机实现正、反运转。

电动门的基本电气回路基本相同，见下图。

配电箱设备 电动门设备

CQK，CQG

交流接触器

M

电动机

ZD

三极小型断路器

ZDK，ZDG

开向、关向行程开关

ZK

单极小型断路器

KL，GL

开向、关向转矩开关

ZJK，ZJG，DJ

中间继电器

RH

防潮电阻

RJ

热继电器

HD，LD

红，绿灯

习惯上我们叫所有电气元件都集中装配在电动头内的一体化电动门，而老式的电动门则只有行程、力矩机构及电动机等部件，控制部分则集中安装在配电盘，长沙电厂净水站的电动门就全部是这种。

（拆解电动门讲解并要求每人通过查回路标注出中间插头每根线的作用） 一， 调试准备工作

1． 工具准备齐全，熟悉调试工具的使用方法和进行熟练操作

2． 调试人员了解生产工艺过程，清楚设备的安装位置，如该系统有试运项目必须做好隔离措施，并报请试运组同意后才能开始调试。我们的调试作业作业都是

和试运穿插进行，因此，调试前必须弄清楚工艺流程，清楚调试的执行机构对系统试运是否有影响，有多大的影响，如果需要隔离应该做哪些安全措施等。且必须在试运组同意的情况下才能调试，确保设备和人身安全。

3． 熟悉设备，清楚其工作原理、电气回路和调试方法。

4． 每台电动阀门调试至少需要两名调试人员，一人在配电室负责操作阀门的开和关，一名在现场负责调试阀门的定位和反馈信号。在送停、送电时应确认清楚，防止触电。

5．检查配电盘内空气开关到出线端子的连接是否正确。（强调必须在配电盘受电以前进行！）

二， 电动门调试步骤

1． 外部回路对线，检查接线是否正确。对于非一体化电动门，调试前应将DCS侧指令拆开，防止接错通道而损坏摸件。校对电源线时应检查绝缘电阻，防止短路。在电源盘侧对线的人员必须看清楚端子排，防止触电。

2． 将阀门手摇到中间位置

3． 送电，并确认执行机构方向是否正确，如反则需断电并反向。

4． 检查行程开关控制功能

5． 检查力矩开关控制功能

6． 调整力矩至最小，（如是力矩限位则无此步），然后调整行程末端位置。

7． 调整力矩到合适位置，并恢复外部接线。

8． 试远操。

9． 数据记录。（开关时间、绝缘电阻等）

10． 整理现场，收拾工具并恢复设备维保措施。

调节型执行机构调试步骤

4.1 作业程序流程图

校对控制回路

绝缘电阻检测

确定行程开关位置

调整行程开关位置反馈

调整操作方向和执行机构放大器

检查是否具备调试条件

测量电机直流电阻

记录调试参数

清理调试现场

外观检查

4.2.1外观检查

4.2.1.1执行机构外观应完整无损，机械动作应灵活，无松动与卡涩现象，转换开关与操作开关动作应正常。

4.2.1.2检查执行机构的型号，规格应符合设计要求，并标注安装位置。

4.2.1.3执行器在50%开度时，执行器的输出拐臂应基本与挡板的转臂平行，两转臂均应与连杆基本垂直，否则应做调整；如机构与调节机构的转臂不在同一平面内动作时，应加装换向接头；连杆机构在走动时应平稳、无摇晃现象。

4.2.2校对控制回路

检查控制回路二次接线及一次接线应符合设计要求，保证无强电

串入DCS模块，核对熔断器或自动空气开关的容量应与执行机构的电 机容量相匹配。电源电压等级应符合设计要求。

4.2.3绝缘电阻检测

用500V摇表摇电源进线对地、电机绕组对地绝缘电阻，其值应>0.5MΩ。

4.2.4检查是否具备调试条件

调试该执行机构不会对热力系统造成影响，否则要通知试运部门并采取隔离措施。如果需要高处作业，应搭设脚手架。

4.2.5测量电机直流电阻

用万用表测量电机两个绕组的直流电阻，两个电阻值应基本平衡，其最大差值应小于最小值的2%。

4.2.6确定行程开关位置

对风门，将执行机构摇到0 ，对直行程的调节阀将其摇至0% 调整其关到位行程开关动作。对风门，将执行机构摇到90 ，对直行程的调节阀将其摇至100% 调整其开到位行程开关动作。行程开动调整后需将其固定好，以防动作过程中松动。

4.2.7调整行程开关位置反馈

执行机构关到位，调整反馈信号4mA输出；执行机构开到位，调整反馈信号20mA输出；反复调整直到关到位和开到位的反馈信号满足要求。

4.2.8调整操作方向和执行机构放大器

将执行机构摇到中间位置，远方操作，执行机构的动作方向应与操作相符。操作开，拨动开行程开关，应切断开；操作关，拨动关行程开关，应切断关；否则需更改控制回路。

加入4mA控制信号，调整放大器上的零点调整电位器，使执行机构关到位；加入20mA控制信号，调整放大器上的量程调整电位器，使执行机构开到位；反复调整，使执行机构的零点和满度都符合要求。

调整执行机构的灵敏电位器，直到执行机构不出现振荡为止。

4.2.9记录调试参数

记录执行机构的调试参数，如位号、型号、规格、厂家、出厂编号、动作全行程时间、位置反馈、绝缘电阻等。

4.2.10清理调试现场

调整结束后，应将执行机构恢复到调试前的初始位置，退掉电源，盖好盖子，锁好就地控制箱门，恢复好原有的设备维保装置。