电站
电动调节阀系统是电站控制系统中较为复杂、技术含量较高的一个闭环系统，由
调节阀、
执行机构、线性转换单元及控制反馈部件等组成。调节型自动
控制阀随着大型机组向高效、节能自动化方向的不断改造，已被广泛地应用在机组汽轮机、锅炉的旁路疏水、主给水、减温减压等非常重要的部件。而70、80年代的电站调节阀己不能适应当前自动控制的需要，必须选用适于当前自动控制精度高、性能好、功能齐全的电站调节阀系统加以代替。
一、我国电站电动调节阀当前存在的主要问题 随着国外大型机组的引进和受国外先进控制技术的影响，为提高国产大型机组的自动化控制水平，不断引进国际上先进的控制系统（如DCS等）迸行自动化控制的改造，但在实际生产应用中又突出反映出被控单元的具体装置之—。调节阀系统所存在的如下3方面问题：
（1）传统上采用的
气动执行机构由于受北方低气温和气源质量等影响，控制系统的可靠性不十分理想，并且相关配套的气源生产系统及阀位
定位器、气－电信号转换装置都给安装、维护带来很大的不便，资金投入也较高。
（2）第一阶段改进后，电动控制阀系统所采用的英国Rotork执行器和美国Limitoque执行器的机械连接（阀体与执行器间连接）及与线性转换等传动机构均存在磨损快、不耐用等缺陷，特别是与DCS接口联接投入全自动以后，在动作频繁的情况下，仅能正常使用2～3个月就发生卡阀及关闭不严等故障，调节线性不好、可靠性较差。
（3）上述两种电动执行器的软件系统不完全适用黑龙杠省电厂的电动手动转换等现场操作要求，特别是程序设定随工况变化容易漂移，现场调试难度大，且集成板易烧损，备件昂贵，维护费用较大。
通过上述问题分析可知，提高电站自动控制水平必须提高每个子系统的单元控制水平，才能使电站电动调节阀系统为发电机组安全稳定运行提供可靠的保证。
二、电站电动调书阀系统的改进
自动控制调节阀系统由调节阀本体、PC控制、线性转换和驱动调速4个部分组合而成，将其中3大主要部分分别解体进行对比研究。
1、调节阀
按发电厂所用调节阀的要求，视具体情况而有所不同，从较平静的低压冷水流量调节到给水泵再循环的高压降，对调节阀的要求就不一样。最极端的情况，就是繁重的操作条件引起很大噪音以及有强烈破坏力的磨损和气蚀，这些情况偶尔失察，便会很快破坏阀内件，令调节阀不能工作。根据多年的经验，世界上最大的生产电站
阀门的专业公司之———美国Fisher公司生产的控制调节阀具有耐腐蚀、消噪音、寿命长、内件通用更换维修容易、调节特性好、适用范围广等特点，可为电力工业调节阀的特殊难题提供独特而成效卓著的解决方法，故选定该公司的调节阀产品作为基础。
2、电动执行机构 对美国Limitoque、英国Rotork和德国Siemens3种品牌的电动执行器进行可靠性分析，确认Siemens公司的SIPOS5型系列电动执行器最适合北方电厂使用。该系列电动执行器集成了当代电气电子新技术，使以往利用机械部件完成的功能实现了电子控制，电子单元集成了变频器。电机转速可调，即阀门开关时间可调，并能实现终端位置的柔性接近以保护阀门。力矩可调，可以精确定位，减少往复运动。自身有多种保护功能，并具有自诊断功能。但SIPOS5系列电动执行器的PC控制软件外方并不完全提供，使得现场的调试程序非常复杂。针对这种情况，认真分析了PC控制原程序，重新编制了适合电厂现场操作的调试程序。
3、线性转换单元 以往国外自动控制调节阀系统，不管是哪种先进阀门与哪种先进电动执行器结合在一起，其每部分的自身设计都比较完善和先进，大部分造成阀门损坏、卡死而引起系统停机等故障均是由一个不被引起重视的机械系统而引起的，即线性转换单元装置。气动执行器控制阀门是气缸内塞杆的直接往复运动，而电动执行器是由PC控制电机的变速转动，必须把精确的转矩变成精确的直线运动，这在机械设计上也许是比较普通的传动装置设计，但在电站高温高压的管路系统上无论是润滑、含油、密封、选件方面，还是传动精度的长期保持性上都是个难题。
原有设计应用的线性转换传动副是采用螺母、丝杠滑道夹板结构，把电动执行器输出轴的旋转运动转化为直线运动（见图1），这种外露式简单传动副存在很多缺点，特别是输出轴的旋转运动是由连接输出轴和阀杆的夹板夹住滑道使旋转运动变为上下直线运动，这样输出轴转矩使夹板对滑道的侧向力很大，使夹板与滑道在配合中产生很大的摩擦力，而滑道与夹板、丝杠与螺母之间无法添加润滑剂，极易磨损，一般使用周期不超过1年，必须定时予以维护、更换，这就增加了维护工作量，同时也增加了维护、维修费用。同时，由于电动执行器的输出轴与阀杆是简单的机械连接，执行器按自动控制系统给定信号而输出的力矩往往发生偏差，不能精确地传递给阀杆，这样也就不能精确地控制调节阀的流量调整精度。而由电动执行器PC反馈回DCS系统的信号也就不精确，致使自动控制效果差。
为解决由于电动执行器和调节阀配套传动部分无法润滑、易磨损以及调节精度差、自动控制效果不好等问题，经过对国外先进技术吸收及对电站现有调节阀存在问题的分析和研究，结合多年积累的经验，研究设计了一套适用于黑龙江省使用的电站调节阀接口技术改进方案，自行设计了一套电动执行器与调节阀阀体接口用的线性转换单元（见图2）。其结构原理是用联接法兰Ⅱ与电动执行器相连，由花键轴接受其轴向运动，通过两个轴套将花键轴定位，使其不能做直线运动，用键使连接轴在固定滑道内做直线运动。花键与连接轴通过螺母套连接，将花键轴的轴向运动转化为连接轴的直线运动。联接法兰Ⅰ通过固定支架与阀杆相连，轴头与连接轴相连，其上有一注油杯，可以随时注入润滑油。阀门阀杆与轴头相连，使阀门开或闭来进行调节。应用新研制的接口技术生产的线性转换单元具有如下特点：
（1）配合摩擦部件因密封在油脂中，解决了无法润滑和易摩擦的问题，使用寿命大大延长。
（2）解决了螺母丝杠副与滑道夹板结构间隙大的问题，进一步提高了调节精度。
（3）解决了滑道夹板结构传动中阀杆摆动问题，传动更平衡，延长了阀门的使用寿命。
（4）减少了维护次数，降低维护费用。
三、电站电动调节阀系统应用与测试
通过对引进技术的消化和对电站电动控制阀系统进行的较深入的研究，形成了成型技术，并于1998年开始广泛地应用于电站减温减压系统、疏水系统等。还对电动控制调节器阀整机的性能参数进行了严格完整的试验、检测，有关技术参数如下：
基本误差，土1.8%；
回差，1.0%；
死区，1.1%；
额定行程偏差，1.2%；
阻尼特性，无摆动；
工作环境，温度－20～+60 ℃，
湿度，≥85%；
工作制式，S
4/S
5；
动作频率 1200 C/h；
防护等级，IP67；
噪音水平<65dB；
开关速度范围，12.5%～100%；
反馈精度≤0.5%；
输入信号0～10mA或4～20mA；
反馈信号，4～20mA；
泄漏等级，ANSI IV。
结果证明可以达到电厂实际生产的要求，而且还达到或超过GB10869-89的要求。
四、电站电动调节阀系统的经济分析 对电站电动调节阀进行技术改进后与国内外产品进行了比较分析，见表。
| 产品
| 同等型号
总造价/元
| 故障率/%
| 全自动下
调节性能
|
机械传动系统
维护周期/年
| 维护维修费
单台每年
|
Siemens电动执行
器系统(改造后)
| 47095.00
| 0.01
| 线性良好
| 8
| 200元
|
Rotork电动执行
器系统(未改造)
| 53775.00
| 0.3
| 线性较好
| 1
| 1200元
|
Bemaed电动执行
器系统(未改造)
| 41775.00
| 0.2
| 线性一般
| 2
| 1600元 |
（1）间接效益分析。按100台计算，每年可直接节省维护费用10万元。
（2）直接效益分析。采用自行研制的线性转换单元，每台电动调节阀可节省5300多元，按100台计算，每年可节省53万元。
（3）社会效益分析。改进后，延长了使用寿命，减少维护费用，减少备品储备；由于控制精度提高，避免了误动、泄漏等现象，节约了水、汽等资源，成效显著；调节阀PC控制部分与DCS系统接口比较先进，自动化水平高，自动监测反馈难确，使机组的自动化控制水平得以整体提高，保证了电厂的安全生产。
五、结论 电站电动控制调节阀系统经改进后自动控制精确、关断严密、易于操作检修、维护费用低、使关键、重要部位运行的可靠性得到了很大的改善，且该系列产品经济价位适中、投入少、见效快，具有很好的推广价值和应用前景。
