本文論述ZSZ-63×125型和CPA1CN63-125-K型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成和工作原理，存在問題包括線性較差，氣缸和減壓閥普遍存在漏氣、竄氣現(xiàn)象，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作不靈活，制定主要改造技術(shù)措施，通過改進(jìn)加以消除。

   概述

    二次風(fēng)調(diào)節(jié)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以壓縮空氣為動力能源，接受0.02～0.1MPa(0.2～1kgf/cm2)的氣模擬信號，隨著信號變化產(chǎn)生直位移，它也可接受0～10mA或4～20mA電流信號轉(zhuǎn)換氣信號，廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)，連接組成各種復(fù)雜的自動調(diào)節(jié)方式，特別適應(yīng)鍋爐的風(fēng)門、閥門的開度調(diào)節(jié)等。

    1、ZSZ-63×125型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

    ZSZ-63×125型執(zhí)行機(jī)構(gòu)是引進(jìn)美國技術(shù)國產(chǎn)化的產(chǎn)品，氣動導(dǎo)閥式氣缸機(jī)構(gòu)，氣缸直徑63mm，行程125mm，其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便可靠，耐磨損強(qiáng)，耐高溫性好，能在-20～100°C以下連續(xù)工作，重量輕，磨擦力小，機(jī)械效率高。

    1.1 工作原理

圖1 ZSZ-63×125氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

    本執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)向閥式定位器與氣缸兩大部份組成，其工作原理見圖1，當(dāng)信號輸入定位器1氣室時，由于左右膜片的有效面積大小差異，關(guān)系到左右膜腔的力產(chǎn)生之差，使2導(dǎo)閥的閥芯向左移動，接氣缸A室端輸出，氣缸B室通大氣，AB室產(chǎn)生壓差，氣缸活塞向前進(jìn)。

    當(dāng)活塞前進(jìn)時，反饋彈簧3被拉伸，直到彈簧拉力和1氣室作用力得到平衡為止，閥芯退到原位置，致使氣缸AB兩腔關(guān)閉，活塞運(yùn)動停止達(dá)到定位。

    所以信號增加或減少，就氣缸所動作的位置，也就是氣缸的行程是受信號所控制，其控制系統(tǒng)原理見方框圖2。

圖2 ZSZ-63×125氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理框圖

    1.2 安裝及維修保養(yǎng)

    氣源管路上裝有關(guān)斷閥和空氣過濾穩(wěn)壓器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須安裝在清潔干燥，無沖擊振動較少及環(huán)境溫度小于100℃場合并容易檢修的地方，方向可以垂直、水平或倒裝，方向不限縱橫方便，采用倒裝時，彈簧外罩必須倒置，以免灰塵落到反饋理簧上面，影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的精度。

    執(zhí)行機(jī)構(gòu)維修時必須切斷氣源，再拆執(zhí)行機(jī)構(gòu)，維修后調(diào)整性能是否符合指標(biāo)要求，其方法如下。

    當(dāng)信號壓力小時活塞應(yīng)在B處底，信號增加大時活塞應(yīng)在A處底，測量行程是否正確，要是不正確，調(diào)整拉伸彈簧范圍，調(diào)至信號范圍內(nèi)反饋彈簧的有效圈數(shù)應(yīng)適應(yīng)活塞行程位置，ZSZ-63×125氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)校驗(yàn)如表1。

表1

    執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須定期維修，一年清洗一次導(dǎo)閥的閥芯、閥套，裝配時注意輕裝，不得影響閥芯同心度及外圓光潔度，并涂有一定的潤滑油。

    2、存在問題

    目前使用的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)超出使用壽命，線性較差，氣缸和減壓閥普遍存在漏氣、竄氣現(xiàn)象，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作不靈活。

    對瑞安儀表三廠的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量反映較強(qiáng)烈，現(xiàn)場維護(hù)工作量太大，原使用的氣動執(zhí)行器存在調(diào)整不方便缺陷，維護(hù)量大，不利于運(yùn)行人員的燃燒調(diào)整。

    由于現(xiàn)設(shè)備的故障率較高，既降低了設(shè)備的健康水平，加大了維護(hù)及檢修費(fèi)用，同時影響了自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常投入，增加了運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，不利于機(jī)組的**經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

    3、改進(jìn)方案

    3.1 工程內(nèi)容及工程量

• 執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座焊接
• 安裝20臺CPA1CN63-125-K氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)
• 敷設(shè)配置管纜
• 單體調(diào)試
• 系統(tǒng)調(diào)試
• 總工程量為4人5天

    3.2 施工方案及施工方法

• 由鍋爐定位在爐四角安裝20臺CPA1CN63-125-K氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使檔板能夠達(dá)到全開全關(guān)；
• 敷設(shè)管纜，實(shí)現(xiàn)電氣轉(zhuǎn)換器與氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制氣源連接；
• 各個控制回路送電、送氣源調(diào)試；
• DCS系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。

    3.3 主要改造技術(shù)

    氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)從現(xiàn)場拆除時，管路、接線等要作好標(biāo)記，并將氣源管路封堵，執(zhí)行機(jī)構(gòu)上部的氣動定位器要拆除，并作好標(biāo)記，以便復(fù)裝。

    解體氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)前作好各個部件的標(biāo)記和旋轉(zhuǎn)方向的標(biāo)記，解體時執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部各個部件的位置作好標(biāo)記，解體后的部件按順序在指定的地點(diǎn)擺放整齊，執(zhí)行機(jī)構(gòu)配件清洗干凈，無污垢銹跡，氣路吹掃暢通，無堵塞，氣缸復(fù)裝前將所有滑動、磨擦、轉(zhuǎn)動的部件涂抹潤滑油，對老化的密封環(huán)、密封墊進(jìn)行更換，執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)裝要按照順序逐個進(jìn)行，防止錯誤安裝。

    控制氣源管路各接口要纏繞生料帶，復(fù)裝精密配件用力均勻，執(zhí)行機(jī)構(gòu)各個密封螺絲要緊固牢固，執(zhí)行器進(jìn)行通氣試驗(yàn)，檢查執(zhí)行器的密封性良好，無滲漏點(diǎn)，安裝氣動定位器，檢查氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度合適，試驗(yàn)定位器斷信號和斷氣保位功能正常，執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)到現(xiàn)場安裝，管路連接正確、密封良好。
儀用氣源閥門打開，調(diào)整減壓閥壓力，使氣源壓力符合要求，擋板或閥門的全開和全關(guān)定位要和鍋爐以及運(yùn)行人員一塊進(jìn)行，確保定位，零點(diǎn)、量程和閥門實(shí)際開度一致。

    檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)和擋板動作情況，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作靈活無卡澀，通過CRT遠(yuǎn)方操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，核實(shí)開關(guān)方向和擋板動作情況應(yīng)一致。

    4、CPA1CN63-125-K氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

    SMC系列“CP”型氣缸定位器由PHD公司生產(chǎn)，安裝方式為單底座、無需潤滑、缸徑63mm、行程125mm、極限環(huán)境溫度110℃，防塵耐溫型，CPA1CN63-125-K型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)專為電廠使用環(huán)境設(shè)計(jì)，可耐受110℃高溫，調(diào)節(jié)簡單靈活，響應(yīng)時間短，線性度好，控制精度高，維護(hù)簡便，氣缸定位器能夠在工程控制，伺服機(jī)構(gòu)控制提供和固定的定位，它的簡潔設(shè)計(jì)更益于安裝和維護(hù)。

    CPA1CN63-125-K型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)供氣壓力為40～100psi(3.0～7.0Kgf/cm2)，信號壓力3～15psi(0.2～1 Kgf/cm2)，線性小于±2%，滯后性小于1%，重復(fù)性小于1%，性全程小于0.5，響應(yīng)時間0～12秒。

圖3 CPA1CN63-125-K氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)時間

    CPA1CN63-125-K氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求氣源必須干凈，無塵，在連接管路前，檢查并清洗連接氣動管路。

    CPA1CN63-125-K型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理可參考圖4所示的原理圖。

圖4 CPA1DN50300H型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理            CPA1DN50300H型氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)

    在控制壓力為零時，氣源由供氣口充滿滑閥（9）的軸末端（7）和（8），通過節(jié)流孔和噴嘴（6）泄壓，滑軸就不平衡，并移到小孔末端，氣源通過OUT2進(jìn)入氣缸，并通過OUT1排氣，氣缸被壓縮，此時，滑軸通過末端隔膜（8）保持在中性點(diǎn)上，平衡控制壓力（3）和鄰近的噴嘴（6）產(chǎn)生在末端膜片（7）上的壓力。

    當(dāng)控制氣源壓力減小時，控制信號膜片（3）移動到迫使氣體從噴嘴（6）的泄走，并使末端膜片（7）處壓力增加。驅(qū)使滑閥（9）移動并使氣源移向氣缸另一端。

    當(dāng)滑閥（9）將回到中間點(diǎn)時，反饋彈簧（2）上的作用力和控制信號（3）的作用力，使氣缸保持在與信號壓力一致的位置上，滿度和零點(diǎn)調(diào)整裝置以用于使反饋彈簧（2）調(diào)整到優(yōu)位置。

    5、過濾減壓器改型

    瑞安市儀表三廠生產(chǎn)的過濾減壓器無法在線排污，容易堵塞，堵塞時只能停氣清洗過濾網(wǎng)，現(xiàn)改為由亞德客（AirTAC）工業(yè)股份有限公司生產(chǎn)的BFR3000-M型過濾減壓器，當(dāng)水位達(dá)到濾芯座下方水平之前必須排除水份。

    在轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)鈕前，先拉起再旋轉(zhuǎn)，壓下旋轉(zhuǎn)鈕為定位位置，向右旋轉(zhuǎn)提高出口壓力，向**轉(zhuǎn)降低出口壓力，調(diào)節(jié)壓力時，逐步均勻地調(diào)至所需壓力值，不應(yīng)一步調(diào)節(jié)到位。

圖5 過濾減壓閥改型

    6、管纜連接改軟連接

    運(yùn)行人員操作風(fēng)門擋板過程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置發(fā)生位移，氣源管路采用管纜與執(zhí)行機(jī)構(gòu)硬連接，容易導(dǎo)致接頭漏氣，現(xiàn)改為氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接軟管，規(guī)格為3/8-φ8×1200，里層為硬硅膠管，外層為不銹鋼軟管，由浙江瑞安中興執(zhí)行器廠生產(chǎn)。

圖6 3/8-φ8×1200執(zhí)行機(jī)構(gòu)軟管

    7、效果分析

    經(jīng)過改造，氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作穩(wěn)定，極大方便了運(yùn)行人員的操作和調(diào)整，被調(diào)量二次風(fēng)壓更加穩(wěn)定，進(jìn)一步保證了風(fēng)和粉的佳配比，鍋爐燃燒更加穩(wěn)定，保證了鍋爐的**運(yùn)行。

    CPAICN63-125-K執(zhí)行機(jī)構(gòu)，性能比較穩(wěn)定，耐溫能力高，更換后有利于輔助風(fēng)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常投入，提高機(jī)組的自動化水平，減輕運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，為競價上網(wǎng)創(chuàng)造條件。