DDZ-Ⅲ型電動執行機構與DCS系統連接技改

2013-07-03 陳憲科 山東豐源通達電力有限公司

  我廠于2002年建成投產,在電動調節閥門上大部分采用了國產的DDZ-III型電動執行機構,通過操作放大器與DCS系統連接,隨著設備服役年限的加長,設備特別是操作放大器逐漸出現問題。嚴重影響機組的安全運行,為解決這個安全隱患,使機組更安全穩定的運行,筆者對此進行了技術改造。

  DDZ-III型電動執行機構是以單相交流電源為動力,在接通開關回路時,驅動電動機,經過機械減速,將輸入信號轉換成軸位移,然后帶動一滑動電阻變化,再經位發模塊轉換成4~20mA信號反饋給操作儀表。操作儀表有開關量操作和模擬量操作之分。這幾年隨著電子式和智能式電動執行機構的普及,操作放大器逐漸被淘汰。備品備件已不好購置,嚴重影響機組的安全運行。

  筆者在本著為設備的安全可靠運行為前提、充分利用現有條件和節約資金的思路下對調節回路進行了改造,現在就改造方案和改造過程中積累的一些經驗與讀者共同分享,以求斧正。

1、技改前控制回路介紹

DDZ-Ⅲ型電動執行機構與DCS系統連接技改

1.1、控制過程介紹

  各控制設備接線原理如圖1所示。其中操作放大器有自動和手動兩種工作方式。(1)在手動工作方式下,操作人員直接操作操作放大器上的開關按鈕,操作放大器接通對應的紅白、紅黃線,直接驅動電動執行器的電機,拖動閥門發生位移變化;利用滑動電位計和位置發生器換成4~20mA信號反饋給操作放大器。此時DCS上的軟手操工作在跟蹤狀態。(2)當操作放大器工作在自動狀態時,DCS上軟手操器也有兩種工作方式,即手動調節和自動調節。這里的手動和自動是自動調節系統討論的范疇,本文不做展開。對于本文所要討論的操作放大器的來說都是一樣的,即無論那種工作方式都是接收DCS輸出的4~20mA信號,經與閥位電動執行機構的位置信號比較,來接通對應的紅白、紅黃線,直接驅動電動執行器的電機。

1.2、運行中的常見問題

  (1)如圖1所示,使用的操作放大器實際上是傳統的操作器和伺服放大器的功能和在一起的一個設備。(2)操作人員頻繁的操作相對應的增減按鈕,疲勞損壞致使操作按鍵不靈敏、按不到位,或者按下后不能及時釋放;(3)操作放大器體積較小,元件散熱不好,隨著設備服役時間增長,致使元件老化。可控硅一旦過熱,操作放大器自動保護,切斷本身電源;靈敏度下降、微控制器控制電路出現問題導致執行機構來回震蕩;比較電路出現故障,使執行機構一直向一個方向轉動。

2、技改方案及實施介紹

2.1、技改的必要性

  (1)上文1.2提到的種種故障,都是由于操作放大器問題引起的,并且隨著這幾年電子式和智能式電動執行機構的普及,操作放大器逐漸被淘汰。備品備件已不好購置,嚴重影響機組的安全運行。因此要想解決這個問題就必須解決操作放大器的問題。(2)在工程建設的設計時,操作放大器的本意是作為DCS操作的后備操作設備,但在使用中操作放大器故障頻出,其故障率遠大于DCS系統,基本上起不到備用的作用。

2.2、技改方案:

  技改設備接線如圖2所示

DDZ-Ⅲ型電動執行機構與DCS系統連接技改

  (1)去掉操作放大器,直接由DCS實現信號的比較放大來驅動電機的正反轉。原來DCS的控制方案不變,自動調節系統的PID、軟手操均保留。然后把軟手操的輸出和執行機構的位置反饋用DCS的組態的比較器進行比較,設置可以在線更改的的比較器死區,根據比較的結果輸出DO1和DO2來驅動繼電器J1、J2,然后驅動電機的正反轉,這種方式不妨礙自動調節系統的投入和切除。(2)為防止位置反饋信號壞時影響設備的運行,可以在DCS操作畫面上做出增減操作按鈕,直接輸出對應的DO1和DO2,轉為手動操作執行機構的運行。

3、技改總結

  本次技改本著為設備的安全可靠運行為前提、充分利用現有條件和節約資金的思路下對調節回路進行的改造,基本上沒有技改材料消耗。目的在不影響運行的前提下解決操作放大器的安全隱患,通過操作人員的操作反饋,使用情況良好。減少了操作步驟,簡化了控制回路,減少了安全隱患達到了預期效果。

  如上介紹的技改有一定的局限性,由于DCS的方案控制都有一定的周期性,即有一個保持時間(無論多么小)導致執行器的惰走行程可能有所增大,既執行器有回調的可能性。因此筆者在改造中也只選擇了部分調整精度要求不高和慣性較大的場合。