南阳鸭河口发电厂一期项目工程2×350MW机组是利用的西班牙政府混合贷款，并由西班牙提供主要设备的外资项目，被国家列为九五重点建设项目。电厂于1994年12月15日动工兴建，两台机组于1998年5月1月和1998年12月先后投产。电厂主要工艺系统由西班牙INITEC设计，锅炉采用法国Stem公司技术，亚临界中间再热控制循环汽包炉，额定蒸发量1052.7t/h。瑞士ABB公司汽轮机，亚临界中间再热、三缸两排汽单轴冷凝反动式，额定功率为35万kW。发电机为瑞士ABB公司产品，采用水氢氢冷却方式，静态励磁，额定功率为35.0783万kW。机组控制采用瑞士ABB生产的procontrol2p分散控制系统。
一期工程设备应用的热工自动调节执行器大多都是非智能型气动执行器，加之使用时间过长，使其性能不太稳定可靠而导致调节门拒动、振动、调节误差增大、不稳等现象时有发生。
一、鸭河口电厂原采用的气动执行器及存在的问题
1、EP2300定位器工作原理
鸭河口电厂风烟系统和过热器、再热器减温水系统采用的定位器是HONEYWELL公司生产的EP2300定位器，属电-气转换操作设备。它由电-气转换部分（含有压力调节器，压电元件，气动放大器）、电控单元、
气动执行机构的反馈单元组成，如图1所示。
电-气转换部分的工作原理是基于压电效应。压电片位于压电元件的两个喷嘴之间，压电片的可塑变形引起一个与信号放大器提供的电压信号成比例的气压信号Pk，Pk用于控制气动放大器。气动放大器的输出信号引起气动
执行机构移动。当气动执行机构的反馈信号等于输入信号时，执行器停止。电控单元将（4～20）mA电流信号转换成电压信号，并与反馈单元的电压信号相比较，最后得出一个（3～18）Vdc的直流电压信号。该电压信号经过信号放大器送到电—气转换部分，经压电转换，气动放大后，得出一个（0～600）kPa的气压信号，用于控制气动执行机构。
2、EP2300定位器使用中存在的问题 鸭河口电厂#1，#2炉A，B送风机、A，B引风机、A，B一次风机入口挡板均采用EP2300定位器进行控制，运行中气动执行机构经常操作不动。在检修人员处理过程中，有时挡板会突然失控，造成挡板反向开关或出现全开、全关现象，引起锅炉燃烧不稳定，炉膛负压大幅波动，严重威胁锅炉的安全稳定运行。作为模拟控制调节机构，处于随动的的调节状态，且数量多，分布广，所处的环境又相对恶劣，属于易发生故障的设备。归纳起来，控制器有下列问题：
1）定位器不稳定，在某一固定位置处振荡；
2）执行机构在某一终端位置闭锁；
3）定位器不能到达全行程位置；
4）定位器对DIP开关有反应，却不能在某一输入信号下很好的定位；
5）定位器不工作；
6）机械部分磨损较大，而且调试复杂，现线性较差。
定位器作为气动执行机构的直接控制设备，其稳定性尤为重要。针对部分已不能满足高速发展的自动化系统和生产安全要求的这一现状，电厂决定在#2机组的中修期间先对其6套风烟系统的风机流量调节门、6套磨煤机冷热风调节挡板、4套过热器再热器减温水系统的过热器减温水调节门、2套再热器减温水调门进行定位器升级改造。
二、定位器的选型确定
1、鸭河口电厂对改造用调节阀定位器选型的技术性能要求 a）要求满足现场工况，实现智能化。此次改造选用智能
阀门定位器，就是要获得其智能化的功能并提高整体控制性能。因此，在满足现场工况的条件下，智能化是重要的指标。智能包括其通信功能，在线或离线故障诊断功能等。下面将鸭河口电厂的性能要求与西门子智能阀门定位器具备的性能作一比照列于表1。
b）要求现场操作方便。对某些智能阀门定位器产品，由于设定比较复杂，影响了产品在实际使用中的效果。所以首选操作方便的产品。
c）要求性价比高，节约能耗和成本。除考虑仪表的一次性投资外，还要考虑（3～5）年的时间段的运行成本，综合考虑产品性能。
d）要求现场显示。对某些智能阀门定位器产品，由于没有现场液晶显示，所以在现场调节时必须借助手操器调节，不太方便。另外，对LCD液晶显示，要注意其在极低环境温度下的显示效果。
e）要求在某些情况下，保证远距离安装的正常工作。考虑到从控制室到现场智能阀门定位器的距离较远，电缆电压降的问题必须考虑，否则智能阀门定位器不能正常工作。
2、西门子SIPARTPS2智能阀门定位器的工作原理及性能特点 西门子SIPARTPS2系列阀门定位器是一种采用高集成度微处理器的数字式现场设备，它与常规定位器的工作方式完全不同。微控制器对设定值与实际阀位的电子信号进行比较。如果微控制器检测到偏差，它就用一个五步开关程序来控制压电阀，压电阀进而调节进入执行机构气室的空气流量。执行机构的直线运动或转动通过连接件传送给电位器。对于直行程执行机构，检测的角度误差可以自动校正。微处理器根据偏差（即给定值W与控制输出X之间的偏差）的大小和方向输出一个电控指令给压电阀。压电阀将控制指令转换为气动位移增量。当控制偏差很大时（高速区），定位器输出一个连续信号；如控制偏差不大（低速区），定位器将输出脉冲序列。当控制偏差很小时（自适应或可调死区状态），则没有定位信号输出。压电阀操纵元件是压电弯曲
转换器，它连接气动主控单元。压电阀由于质量小，可以发出很短的控制脉冲，因而能达到很高的定位精度。
西门子SIPARTPS2定位器具有以下特点：
1）工作时消耗的压缩空气与传统定位器相比可以忽略；
2）安装简单，自动初始化，意味着节省时间，并确保可靠运行；
3）一个在线自适应程序意味着即使在不利的工况条件下也能高品质地实现控制；
4）SIPARTPS2不受振动影响，因为它只有很少的几个可动部件；
5）温度和气源压力对SIPART PS2定位器的影响可以忽略；
6）具有自诊断功能，具有可选的或可编程的输出特性；
7）SIPARTPS2定位器中固化的参数只在相应地组态就可以提供许多功能，例如阀门特性、行程限定或分程操作；
8）具有零位和行程范围自动调整的功能，紧密关闭确保对阀座的最大定位压力；
9）直行程和角行程执行机构采用同一类型的阀门定位器，直行程和角行程只需进行简单的几个参数的设置，增加了设备应用的互换性、灵活性。
根据智能型定位器的技术特点和西门子定位器的独特技术优势，结合鸭河口电厂定位器的改造技术要求，我们最终决定选用西门子SIPARTPS2定位器。
三、西门子智能定位器在鸭河口电厂的应用改造过程
1、确定方案，保证执行机构的更高稳定性
鸭河口电厂#2炉的2套二次风挡板，4套三次风挡板，6个风机入口调节门，为角行程工作方式。工艺生产要求定位器带失电保位功能，即当阀门定位器的电源消失时，应使阀门保持当前位置，以避免因定位器故障使风机入口调节门迅速进入全开或全关的位置，而使锅炉出现较大的压力波动，可能引起锅炉跳闸，而引起生产事故。对此采用电流继电器加
电磁阀的工作方式。当DCS的信号消失时，用电磁阀锁住风机入口调节门的汽缸气源，由此实现失电保位功能。此外，又加入了断气保护（压缩空气失压）和定位器控制故障的偏差大保护（阀门控制指令与位置反馈信号偏差大于一定值），实现阀门的自闭锁功
能，使阀门保持原位，这样一来控制系统的稳定就更高了。
2、西门子SIPARTPS2定位器的调试 调试（初始化）在很大程度上是自动进行的。在初始化时，微处理器自动确定执行机构的零点、最大行程、作用方向和执行机构的定位速度，用这些来确定最小脉冲时间和死区，从而使控制达到最佳。使用SIPARTPS2定位器上的按键和LCD可以手动操作气动执行机构。
初始化步骤：
1）将手动/自动切换阀切至自动位置；
2）打开气源二次门；
3）保持输入信号大于3.6mA的输入电源；
4）将定位器至为调参数状态，并将参数“1.YFCT”至为“turn”（角行程）；
5）将定位器置为初始“P”模式，操作“+”或“-”键，使定位器显示的执行机构全开、全关位置在“95%”和“5”%之间。（如需要可调整反馈连杆）；
6）将参数：“3.INIT”至为“Start”，定位器开始自动初始化。
待定位器显示“FINISH”表示初始化结束，返回远方运行状态，为正常工作模式。
现场调试时针对过热器、再热器减温水系统工作环境存在振动的工况，对阀门定位器要进行死区设置。由于西门子SIPARTPS2智能定位器采用微处理器对给定值和位置反馈作比较，如果微处理器检测到偏差，它就用一个五步开关程序来控制压电阀，压电阀将控制指令转换为气体位移增量，当控制偏差不大（低速区），定位器输出连续脉冲，
进行精确调节，否则由于振动将使阀门定位器进行无休止的精确调节状态，这势必影响调节阀的使用寿命，死区设置使上述问题得到很好解决。另外，还需进行阀门禁闭功能的设置，以避免阀门关不死，即阀门汽缸中有残余的压力。
四、结论
西门子SIPARTPS2智能阀门定位器已于2006年11月在鸭河口发电有限责任公司#2机组中修中成功投入使用，至今未发生过气动机构的缺陷。该定位器操作简单、方便、灵活，性能可靠，控制精度高，结构紧凑。其优越的性能，先进的技术，在鸭河口发电厂得到了广泛的应用与好评，也为进一步应用西门子SIPARTPS2智能阀门定位器积累了宝贵的经验。从长远发展来说，采用智能阀门定位器是一种趋势。希望它的推广能不断提高企业的自动化水平，获得良好的经济效益，不断把我国的自控水平推向世界先进地位。
参考资料 [1] 西门子阀门定位器选型样本[Z].北京亚捷隆测控技术有限公司.
[2] HONEYWELL EP2300定位器操作手册[Z].
[3] 西门子SIPART PS2智能定位器操作手册[Z].
