意大利STI气动执行器的检修及校准方法探讨

    STI气动执行器因其具有大推力、大转矩、动作快速的特点，主要应用于火电厂的风烟控制系统中，用于风烟挡板的控制。气动执行器动作迅速，调节灵敏，适用于快速调节过程。但它结构复杂，可靠性差，调节不够准确。因此，执行器的检修和校准过程就显的尤为重要。

    1 气动执行器的参数及工作原理

    1.1 气动执行器参数

    风烟系统中使用的STI气动执行器主要有三种型号：SC160/250，力矩为1206～1688Nm；SC100/150，力矩为277～388Nm；SC100/300，力矩为555～777Nm。分别用于主二次风挡板，中心风挡板及燃尽风挡板控制。SC系列执行器具有“三断”自锁功能，即断电源、断气源及断信号时，执行器能够保持原位不变，同时，执行器防护等级为IP66，可在恶劣环境中连续运行。执行器具体参数如下所示：

    输入信号：（4～20）mADC

    输出信号：（4～20）mADC

    静态耗气量：单台气动执行机构0.5Nm³/h（0.5MPa）

    动力气源压力：（0.35～0.7）MPa

    电源：220VAC 50Hz

    灵敏度：≤0.2% FS

    线性：±1% FS

    滞后：≤0.5% FS

    重复性：≤0.15%

    工作温度范围：-40～+120（°C）

    1.2 气动执行器工作原理

    1.2.1 执行器结构及控制原理

    如图1所示，SC系列气动执行机构主体由气缸、支架、气动定位器、电气转换器组成。辅助装置有手动操作装置、位置变送器、“三断”自锁装置等。通过下图可以详细了解执行器的控制原理。

图1 气动执行器控制原理图A

    如图2所示，电气转换器接收（4~20）mADC指令信号，转换输出（20~100）kPa的气压信号。该气压信号作用于导阀定位器，执行器在导阀定位器和气缸的共同作用下，开始动作。在未输入信号时B处底部行程为零。当（20~100）kPa的输入信号进入定位器室时，左气室和右膜片面积的差异，会形成左右的压力差使导向阀向左移动，气源进入B室。A、B室的压力差，使活塞向上运行，这时弹簧被活塞拉伸，当弹力与气室的作用力相平衡时，阀芯退回起始位置，关闭A、B两室，活塞运动随之停止。输入信号的大小，决定定位器气室压力差的大小，从而达到控制活塞杆行程的目的。

图2 气动执行器原理图B

    1.2.2 “三断”保护动作原理

    ①气压降低保护

    主要由排气阀与闭锁阀实现。将排气阀的动作压力调整在（250~350）kPa的某个值上。当气压高于调定值时，排气阀正常输出气压，打开闭锁阀，使滑阀通往气缸两端的气路相通，即正常自动工作状态。当气压低于设定值时，排气阀闭塞切换气路，使闭锁阀的控制气压通过排气阀排空，闭锁阀闭锁气路，维持负载的原有位置，实现断气自锁保护。

    ②断电源保护

    主要由电磁阀实现。当220VAC电压正常时，电磁阀接通排气阀的控制气路，通过排气阀打开闭锁阀，即正常自动工作状态。当电源消失时，电磁阀切换气路，将排气阀控制气压排空，排气阀切换气路，排空闭锁阀的控制气压使闭锁阀处于闭锁状态，维持负载的原有位置，实现断电源保护。

    ③断信号保护

    由电子开关实现，信号电流通过电子开关控制电磁阀电源，再通过排气阀、闭锁阀实现自锁保位。当信号电流大于下限电流时（对于4~20mA信号，一般将电子开关的动作电流调在2.5mA），电子开关导通，即正常自动工作状态。当信号电流中断时，电子开关阻断，电磁阀失电，即实现断信号保护。

    2 气动执行器常规检修方法

    2.1 首先检查执行机构及其附件是否完好，检查支架各固定螺丝是否紧固，各气源管路有无漏气现象。

    2.2 检查执行器电气部分，包括信号线是否整齐牢固，电缆和电缆保护套管有无破损，接头是否裂开或损坏。测量接线端子绝缘情况。

    2.3 检查执行器内部机构，拆除排气阀、闭锁阀等，用清洗剂或酒精清洗阀体并更换膜片；清洗空气过滤器，必要时应更换滤芯。检查气缸密封圈，如明显老化，则更换密封圈。

    常规检查完毕后，如有故障，可按下表中方法进行排除。

    3 气动执行器的校准方法

    3.1 基本误差及回程误差校准

    3.1.1 电气转换器检查校准

    首先，检查电气转换器的线圈电阻应为160Ω左右，气源压力应为140kPa左右。然后开始校准步骤，将信号电流分为4mA、8mA、12mA、16mA、20mA五个校准点，电气转换器的输出气压应与之对应为20kPa、40kPa、60kPa、80kPa、100kPa，其误差应在±3%以内，回程误差小于5%。如果误差超差，则小幅调整电气转换器的零点和量程电位器，再进行校准，直到误差合格为止。

    3.1.2 执行机构检查校准

    执行器机构校准时，先检查气动定位器的气源压力是否在550kPa左右，最低不能低于350kPa。将校准后的电气转换器输出作为气动定位器的输入信号。输入电流信号（4~20）mA，对应执行机构行程0~100%，位置变送器输出电流（4~20）mA，相对误差应小于±5%，回程误差应小于5%。如反馈有偏差，则调整位置变送器并重复进行调试。

    3.1.3 执行机构的机械对位

    首先要进行位置变送器的校准：

    ①手动操作将执行器全关，先大范围转动位变使位变内的转角指条对准零刻度，锁定位变，调整位变的零位电位器，使输出为（4.0±0.16）mA；

    ②将执行器全开，调整位变的量程电位器，使输出为（20.0±0.16）mA；

    ③由于位变的量程对零位会产生影响，所以需要重复①、②步骤，使零位和量程的误差均在±0.2mA之内。

    然后进行定位器的校准：

    ①将导阀的阀芯上锁紧螺丝松开调整滑阀高度，使导阀杆平衡时处于上下限位螺丝的中心。

    ②输入4.0mA电流指令，调整调零螺母，使位置变送器输出为4.0mA。

    ③输入20mA电流指令，调整满度螺母位置使变送器输出为20mA，注意每次调完后均应先进行锁定。

    ④重复②、③步骤进行调整，直到误差在允许范围之内。

    执行器调整完成后，需要进行验证：输入（4，8，12，16，20）mA电流指令，观察凸轮的位置和位置变送器的反馈电流是否在允许误差范围内，如不在范围内，则重新进行调整。

    3.2 不灵敏区校准

    不灵敏区，也称死区，是执行器动作灵敏程度的一个指标，死区越小，执行器动作越灵敏，但如果死区太小，则会造成执行器频繁动作，影响系统的稳定性。因此，需要将执行器死区调整至一个合适范围，才能兼顾到执行器动作的灵敏性和系统的稳定性。一般选择校准点应在全行程的25%、50%、75%位置进行，执行机构和阀位输出的不灵敏区应小于3%。

    3.3 空载全行程时间校准试验

    执行机构从下限到上限或从上限到下限的全行程时间应符合表一：

表一 执行机构行程时间表

    3.4 三断自锁性能检验

    3.4.1 闭锁要求：执行器闭锁应在一秒内完成，自锁后，阀位的变化每小时不应超过10%，输入信号为50%，执行机构处于工作状态。

    3.4. 2断气闭锁试验：突然断去气源，执行机构应在气压降至200kPa下自锁。

    3.4.3 断信号闭锁试验：解掉信号线，执行机构应在一秒内闭锁。

    3.4.4 断开执行机构的220VAC电源，执行机构应在一秒内闭锁。

    3.4.5 调节闭锁阀的调节螺丝可改变闭锁压力，但闭锁压力不允许调整到200kPa以下。

    3.5 气源压力变化影响试验

    此项试验的目的是为了检验在气源压力变化的情况下，执行器的位置是否会发生变化，如果变化，则不应超出规定值。试验时，设定输入信号为50%，将气源气压由500kPa降到450kPa或升到550kPa时，执行机构输出转角的变化不应超出额定转角的1%。至此，STI执行器SC系列已检修校准完毕，可投入使用。

    4 结语

    STI执行器所属的风烟控制系统直接关系到燃烧系统的风量控制，要求控制准确，响应迅速，如执行器动作卡涩，会造成风烟系统调整失控，严重时甚至会造成炉膛灭火事故。因此，通过以上步骤，可完成STI执行器的检修、校准及性能测试工作，确保执行器在机组运行中动作准确，反应灵敏，保证风烟系统调整的稳定性，也为同行业检修人员提供了参考和借鉴。