内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司（下称托电）2号机组于2003年7月份投产，摆动燃烧器选型为JORDAN公司的SM5400系列，属于调节型执行机构，通过摆动燃烧器火嘴，以控制火焰中心位置，可以对蒸汽温度进行调节。投产初期摆动燃烧器电动执行机构运行良好，但是近两年以来，故障开始频发，出现不少问题，执行机构控制板烧毁，电源板损坏，执行机构齿轮连接部分损坏，执行机构外壳破裂等等，由于设备备件需要进口，采购周期较长，而且成本很高，维护起来很不方便，也不利于机组安全稳定运行。针对备件不够，故障率高等问题，热控人员根据电动执行机构控制原理结合现有的DCS控制手段，对就地控制回路重新设计，制订了改造方案，利用机组停机机会对摆动燃烧器电动执行机构进行改造，目前已全部改造完毕，设备运行良好。
一、执行机构损坏原因分析
托电2号锅炉由哈锅提供，属于四角切圆燃烧方式，每个角中部安装一台摆动燃烧器电动执行机构，紧贴炉壁安装，执行机构整体比较庞大，重达400kg。由于执行机构靠近炉壁，加之锅炉检修过后炉本体保温层隔热效果较差，执行机构所处环境温度较高，内部控制板及电源板损坏严重。由于损坏频繁，电源板和控制板已无备件可换；另外执行机构输出拐臂连着16个二次风门挡板，输出力矩相当大，当机械部分卡涩时，作用力就相当强，控制板损坏失控时，导致连接齿轮部分及执行机构外壳损坏，执行机构整体报废。以上情况出现时都会对机组安全稳定运行产生不利影响，容易产生不安全因素。4号角执行机构曾出现过长时间故障无法调整，被迫固定在一个角度的情况，总之，执行机构控制部分出问题，大部分都是由于控制板和电源板故障导致的。
二、执行机构改造方案
调节型电动执行机构控制都是通过指令和阀位反馈进行比较，然后通过一系列的集成化电子元件输出信号控制电机的正反转，以实现对执行机构的准确定位。根据以上控制原理，可以用西屋公司的OVATION工具进行组态，在DCS系统中设计组态软伺放回路代替控制板来完成控制功能.具体方案如下：
（1）DCS系统算法块计算执行机构的反馈与指令的偏差，根据偏差通过软伺放回路输出开关量信号（电机正反转指令）。
（2）执行机构的阀位反馈对执行机构控制起至关作用，需要对执行机构的反馈进行正确性、可靠性判断，以确定执行机构的实际阀位。
（3）由于是通过计算偏差控制，执行机构电机动作很频繁，电机容易损坏，所以必须设定必要的控制偏差死区，当进入这个死区，执行机构电机不动作。
（4）由于执行机构电机存在惯性，因此DCS输出的开关量信号设计为间隔脉冲信号，以防止超调过多发生振荡。
（5）由于执行机构在控制死区附近易产生振荡，频繁超出控制死区以致执行机构不停的开关调节，因此必须设定最多动作次数，防止损坏电机。
按照上面的控制思路，DCS系统组态控制逻辑图见图1。
图1 DCS软逻辑控制图
从图1可以看到以下两点：
（1）对执行机构的阀位反馈信号进行3点正确性、可靠性判断：（a）阀位反馈高低限判断，若阀位信号突变到0以下或超出100，可确定阀位反馈装置出现故障，闭锁执行机构动作，防止执行机构电机损坏；（b）坏质量判断，阀位反馈信号不可监控时，闭锁执行机构动作；（c）对反馈信号变化速率进行判断，当反馈突变时闭锁电机动作几秒钟。以上3点是执行机构动作的前提。
（2）当指令与反馈偏差大于某个值时，直接发出开（或关）信号，此信号一直存在，当进入偏差死区区间时，输出指令信号为间隔脉冲信号，同时为防止在偏差死区附近执行机构振荡，通过计数块记录振荡次数，当次数超过设定值时自动闭锁输出指令。
另外，逻辑中的高低限、控制偏差死区、速率判断块以及计数块等参数设置要根据执行机构实际情况而定，DCS输出的是继电器动作的开关量信号。
根据组态好的DCS控制软逻辑，就地控制回路就是一般的开关门的控制回路。DCS发出的开关量信号和执行机构的开（关）行程开关以及力矩开关串联在一起，通过控制接触器来控制电机的正反转以实现调节阀的开与关。由于原有执行机构的电机是380V电源，而控制回路是220V的，需要增加380V至220V的变压器一台，再加两个控制开关接触器，具体的控制回路见图2。
图2 就地硬回路控制图
改造过程中，原有的反馈属于外供电方式（也就是控制板供电），已不能使用，经过选型，用FISHER定位器的独立反馈装置替代，经过加工后可以使用，电缆可以用原来的。并在就地安置一个控制箱。
本执行机构属于电动调节型执行机构，由于控制过程中引入了开关量控制，因此此执行机构改造后可以成为“电动调节开关门”。
三、改造实施及结果评定
在2号机组停机时，对摆动燃烧器执行机构进行了改造。
（1）在DCS按照制定的方案进行软逻辑组态，经过编译下装后，使之成为实际逻辑，并为输出信号选定合适的输出通道（DO指令）。
（2）在就地设置一个控制柜，作为专门控制回路布线，拆除原有执行机构的控制板、电源板、位反电位器，保留行程开关和力矩开关，按照画好的控制回路进行接线，线号做好标志，位置反馈装置固定好，并通过首轮转动确定反馈输出信号是否正确，是否反映执行机构实际位置。
（3）DCS机柜与远方校线，接线。
（4）做好安全措施，检查逻辑及控制回路接线是否正确，送电，与锅炉专业共同进行定位调试，最后整体进行远方传动。
事实证明改造后的结果还是比较令人满意的。现以4号角的传动结果为例作一评论，指令反馈偏差见表1
表1 指令反馈偏差对照表 %
从以上数据可以看出，在给出75%的指令时，执行机构出现最大的超调，但最后的偏差也就是1%，而且实际执行机构动作过程中，阀门动作很灵敏，未出现振荡现象。
四、结论
通过对托电2号机组摆动燃烧器执行机构的改造，有效地消除了缺陷，就目前汽温控制方式而言，改造后的执行机构完全可以满足日常运行生产的需要，保证了机组的安全稳定运行。
