潘彤梅

（華能武漢發(fā)電有限責任公司，武漢 430415）

0 引言

REXA Xpac是一種由微處理器控制的、集成式電子液壓執(zhí)行器和驅(qū)動器。REXA Xpac執(zhí)行器包含兩個主要部分，即執(zhí)行器（油缸、反饋裝置和電液動力組件）部分和控制箱部分。執(zhí)行器部分的核心是電液動力模塊，包括馬達、齒輪泵、流量匹配閥、儲油箱、加熱器等?？刂葡浒ㄎ恢每刂铺幚砥?、電源、馬達驅(qū)動器、保險絲和電源濾波器，以及接線端子。執(zhí)行器裝在驅(qū)動裝置上，控制箱遠程安裝，通過模塊電纜和反饋電纜連接控制器和執(zhí)行器（見圖1）。位置控制處理器（PCP）能夠?qū)?zhí)行器的各種故障進行診斷，錯誤代碼以兩位字母表示在五位顯示屏上，錯誤代碼的前面顯示“E-”字樣[1]。

圖1 REXA Xpac執(zhí)行器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structure diagram of REXA Xpac actuator

陽邏電廠300MW機組的小機低壓調(diào)門和高低壓旁路減壓閥均已改造，由REXA Xpac執(zhí)行器控制。近幾年，REXA Xpac執(zhí)行器出現(xiàn)一些故障，嚴重影響了機組的安全經(jīng)濟運行，特別是執(zhí)行器失控造成小機轉(zhuǎn)速失速，危及汽包水位的控制，威脅到機組的安全、穩(wěn)定運行。

1 REXA Xpac執(zhí)行器故障現(xiàn)象

REXA Xpac執(zhí)行器故障現(xiàn)象詳見表1。

表1 REXA Xpac執(zhí)行器在運行中出現(xiàn)的故障現(xiàn)象Table 1 Fault phenomenon of REXA Xpac actuator in operation

2 REXA Xpac執(zhí)行器故障分析及處理

2.1 REXA Xpac執(zhí)行器運行中卡澀、拒動

#1～#4機A、B小機低壓調(diào)門由電液轉(zhuǎn)換器控制改為REXA Xpac L2000-2-0.5D-P執(zhí)行器驅(qū)動。早期改造的#1、#3機A、B小機低壓調(diào)門4臺REXA執(zhí)行器運行一段時間后，在自動調(diào)節(jié)過程中均出現(xiàn)執(zhí)行器卡澀不動的故障，造成小機轉(zhuǎn)速無法調(diào)節(jié)，影響汽包水位的控制，給機組運行帶來隱患。這種現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)在高溫的夏季，卡澀時REXA就地控制器顯示故障代碼“E-ST”。卡澀后，將執(zhí)行機構(gòu)用手柄略微搖動一點，執(zhí)行機構(gòu)即恢復(fù)正?？刂?。

2.1.1 原因分析

“E-ST”故障代碼提示有4種情況：執(zhí)行器不運動，馬達因動力不足而停轉(zhuǎn)；執(zhí)行器不運動，但馬達旋轉(zhuǎn)；執(zhí)行器不運動，同時馬達不旋轉(zhuǎn)；彈性連接軸不壓縮[2]?？刂破靼l(fā)“E-ST”故障時，驅(qū)動器無法響應(yīng)自動控制，執(zhí)行器處無法控制狀態(tài)。

根據(jù)執(zhí)行器手搖可恢復(fù)的情況，分析故障可能性為：

1）執(zhí)行機構(gòu)杠桿卡澀、別著勁，動作不靈活。

2）夏季執(zhí)行機構(gòu)油溫過高，油的粘度下降，致使齒輪泵無法輸出所需壓力。

3）執(zhí)行機構(gòu)杠桿設(shè)計存在問題。

4）執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動力量不足，1/2D型動力模塊選型存在出力不足。

2.1.2 針對這種故障現(xiàn)象，采取了以下措施

1）制定小機REXA執(zhí)行機構(gòu)卡澀應(yīng)急處理方案，以便熱控人員正確有效處理突發(fā)執(zhí)行機構(gòu)卡澀故障，確保設(shè)備的安全運行和人身安全。

2）聯(lián)系廠家，利用停機機會在REXA執(zhí)行器杠桿加導向銅套，問題得到緩解，但執(zhí)行器在夏季運行中又陸續(xù)出現(xiàn)卡澀問題。

3） 在DCS邏輯中增加小機REXA執(zhí)行器控制指令與REXA執(zhí)行器反饋偏差大跳遙控邏輯，增加“小機執(zhí)行器指令與反饋偏差大”聲光報警，及時提醒運行人員注意。

4）利用機組大修，將4臺REXA執(zhí)行器返廠對本體進行檢修，更換所有密封件及粘度系數(shù)高一檔的油質(zhì)。

5）對控制箱內(nèi)馬達驅(qū)動器進行更換，將馬達驅(qū)動器由歐姆驅(qū)動器更換成科爾摩根驅(qū)動器，輸出力增加到原來的1.5倍，同時對控制底板及接線進行更改。

6）減小錯油門下彈簧剛度。測繪原彈簧結(jié)構(gòu)尺寸，設(shè)計新彈簧，在不改變油動機靜態(tài)、動態(tài)特性前提下，減小彈簧剛度，可減少阻力約一半左右。

7）要求REXA廠家在試驗臺上對原始狀態(tài)進行充分試驗，解體研究故障性質(zhì)，在試驗臺上進行開放實驗，觀察任意位置時的杠桿運行狀況，針對杠桿系統(tǒng)做進一步優(yōu)化處理。

#1、#3機小機執(zhí)行器杠桿進行改進并更換了執(zhí)行器馬達驅(qū)動器后，運行狀況良好。運行幾年，沒有再發(fā)生因杠桿原因?qū)е聢?zhí)行機構(gòu)卡澀現(xiàn)象。

2.2 REXA Xpac2執(zhí)行器控制器死機、執(zhí)行器失控

#4機A、B小機低壓調(diào)門由電液轉(zhuǎn)換器控制改為REXA Xpac 2代X2L2000-02-1/2D-PNP執(zhí)行器驅(qū)動，REXA Xpac 2控制箱內(nèi)馬達驅(qū)動器采用科爾摩根驅(qū)動器。機組運行中#4機A小機REXA執(zhí)行器突然失控，執(zhí)行器在69%的控制指令下快速移動到低位，帶動調(diào)門油動機至全關(guān)位，并無法操作。REXA控制箱控制面板窗口顯示故障狀態(tài)“stall”，并提示“P LOW”。在控制箱切手動，操作執(zhí)行機構(gòu)無效。

2.2.1 原因分析

“stall”故障狀態(tài)為停機，導致停機的潛在原因有：校準錯誤、機械限位卡阻、輸出力不夠[2]。查看DCS系統(tǒng)A小機控制指令和位置反饋歷史曲線，指令與反饋歷史曲線吻合很好，無機械卡澀現(xiàn)象，故障時調(diào)門反饋和小機轉(zhuǎn)速快速下降，判斷控制器校準錯誤導致停機故障。

2.2.2 處理辦法

1）將控制箱停電復(fù)位，故障代碼消失。操作執(zhí)行器，執(zhí)行器可動作，閥門動作無卡阻，但不能保位，執(zhí)行器自動運行到全關(guān)位。

2.2.1 核心作者分析 通過檢索得到的期刊進行整理、統(tǒng)計得到圖2、表1。在文獻計量學中，核心作者在學科內(nèi)具有突出影響力，是學科發(fā)展演進過程中推動學科發(fā)展的內(nèi)在力量[7]。

2）將控制箱停電，檢查執(zhí)行器的連接軸及連接電纜、控制指令、反饋部件等沒有找到問題，控制箱停電、送電幾次后，操作執(zhí)行器動作正常。

3）調(diào)整REXA執(zhí)行器全關(guān)位參數(shù)PL，使控制器顯示窗P LOW消失。REXA執(zhí)行器投入運行正常。

4）判斷REXA Xpac 2控制器軟故障，將控制箱整體返廠，更換新控制箱。更換新控制箱后，運行幾年均正常。

2.3 REXA執(zhí)行器漏油、拒動

REXA執(zhí)行器是集成式自帶油源的電液執(zhí)行機構(gòu)，油箱安裝在執(zhí)行器的右后側(cè)，通過端蓋上伸出的直徑為1/2英寸的指示器來識別油箱的油位[1]。4臺機組高旁減壓閥、低旁減壓閥普遍出現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)滲油現(xiàn)象，執(zhí)行器上指示油標凹入，漏油嚴重時執(zhí)行器無法操作。

2.3.1 原因分析

REXA執(zhí)行器漏油有溢流閥溢流，結(jié)合面密封松動，密封件老化等原因。

在液壓動力單元的上方，有一個溢流閥限制油箱中的壓力不超過50psi。當回油溢流閥在上位時，多余的油液和空氣將從該溢流閥溢出[1]。

隨著執(zhí)行器運行時間長，閥門及執(zhí)行器所處的環(huán)境溫度較高，閥門閥體的保溫不佳，測閥體的溫度有時高達150℃以上，熱傳導和熱輻射致使電液執(zhí)行器常期高溫，導致執(zhí)行器密封件老化情況比較普遍。

2.3.2 應(yīng)對措施

油泄漏的位置和大小決定執(zhí)行器操作的狀況：正常工作、無規(guī)律工作、不能工作。

1）熱滲漏。當油箱充滿油液或者執(zhí)行器長期暴露在溫度不斷增加的環(huán)境中時，回油溢流閥將有滲油現(xiàn)象發(fā)生，這種滲漏很正常，但一旦溫度穩(wěn)定以后滲漏應(yīng)立即停止。為防止溢流閥滲漏，冷態(tài)時加油不要加得太滿。熱態(tài)運行時如油標指示器伸出超過最大標記線，可以打開朝下的溢流閥，適當釋放一部分油。如果溫度穩(wěn)定后，回油溢流閥仍然持續(xù)滲漏并且執(zhí)行器沒有移動，應(yīng)檢查溢流閥中的密封件和O型圈[2]。

2）定期緊固結(jié)合面固定螺絲，避免因螺絲松動導致密封不嚴。

3）密封件輕微漏油無法消除，當油標指示器伸出部分小于1/4英寸時，為不影響執(zhí)行器動作，可在電液動力模塊的注油口加入美孚5W-50機油，油標指示器大約伸出3/4英寸即可，加油后執(zhí)行器應(yīng)可以操作。

4）密封件老化漏油比較厲害來不及解體更換密封件時，注油仍不能正常操作的，可以把電液動力模塊的手柄取下，用手持電動鉆式驅(qū)動器（REXA廠家配置）驅(qū)動手柄的連接軸，帶動門動作。

5）根據(jù)泄漏的部位：結(jié)合面、油缸襯套處、活塞密封處，停機時及時更換執(zhí)行器泄漏部位的密封件。

執(zhí)行器漏油不僅影響執(zhí)行器的操作，同時也是生產(chǎn)中的安全隱患，運行中旁路減壓閥閥體溫度高，滲漏的油流至閥體上，極易發(fā)生火災(zāi)事故[3]。

為解決旁路減壓閥漏油這個故障和安全隱患，應(yīng)該改善旁路減壓閥的運行環(huán)境，降低執(zhí)行器的溫度，在旁路減壓閥閥體保溫上進行保溫改進。#3機低旁減壓閥在機組運行中執(zhí)行器溫度經(jīng)常高于150℃，密封件老化厲害。因此，利用大修期間執(zhí)行器返廠檢修的機會進行了隔熱二次改造，以提高執(zhí)行器運行的可靠性。改造的核心出發(fā)點是降低閥門對電液執(zhí)行機構(gòu)的熱傳導和熱輻射，從而降低執(zhí)行機構(gòu)的工作環(huán)境溫度（見圖2）。改造方案如下：

圖2 執(zhí)行機構(gòu)二次改造示意圖Fig.2 Schematic diagram of secondary transformation of actuator

1）降低閥門與執(zhí)行機構(gòu)之間的連接支架對電液執(zhí)行機構(gòu)的熱傳導。在執(zhí)行機構(gòu)和閥門連接支架間增加一個厚度為5mm～10mm的隔熱板，避免執(zhí)行機構(gòu)與閥門連接支架大面積金屬接觸。該隔熱板能有20℃～50℃的溫度下降梯度。

2）降低閥門對電液執(zhí)行機構(gòu)的熱輻射。為了進一步降低閥門對電液執(zhí)行機構(gòu)的熱輻射，在連接夾板（哈夫套）靠近閥門端增加一個不銹鋼薄圓盤（通過螺釘固定到夾板上），延緩閥門端高溫對執(zhí)行機構(gòu)的熱輻射。

從隔熱二次改造結(jié)果看，執(zhí)行器處的表面溫度略有下降。降低執(zhí)行器運行溫度，首要是做好閥體的保溫。

因旁路減壓閥運行時閥體溫度高，執(zhí)行器密封件老化比較快，定期更換密封件非常有必要。這幾年旁路減壓閥執(zhí)行器在機組大修中返廠檢修，更換全套密封件，執(zhí)行器漏油情況得到改善，極大提高了執(zhí)行機構(gòu)的運行可靠性。

2.4 REXA控制箱內(nèi)馬達驅(qū)動器損壞

高旁減壓閥、低旁減壓閥控制箱均配置2臺科爾摩根驅(qū)動器，執(zhí)行器L8000-6-2D-P配置2套D型電液動力模塊，1臺馬達驅(qū)動器對應(yīng)1套D型電液動力模塊。正常運行時，2臺馬達驅(qū)動器同時工作，驅(qū)動2套電液動力模件中的馬達轉(zhuǎn)動。運行幾年后，4臺機8個旁路減壓閥的控制箱除#2機改造時間不長外，其他機組旁路減壓閥控制箱都只剩1臺馬達驅(qū)動器正常運行，故障的馬達驅(qū)動器顯示窗口黑屏或顯示F1。操作時，對應(yīng)電液動力模塊的馬達不動作?？刂葡淇刂破黠@示窗口交替顯示執(zhí)行器位置反饋值和“E-df”，“E-df”指示驅(qū)動器故障，執(zhí)行器按單動力組件方式運行，行進速度減半。

2.4.1 原因分析

REXA執(zhí)行器出現(xiàn)漏油的初期沒有引起重視，旁路減壓閥運行中指令全關(guān)位，因力矩不夠無法到達全關(guān)位或執(zhí)行器發(fā)生“漂移”時，執(zhí)行器油缸桿向所加負載方向緩慢運動的開度偏差，超過所設(shè)定的死區(qū)時控制器會不斷去修正，使馬達驅(qū)動器長時間驅(qū)動馬達轉(zhuǎn)動，又因泄漏，油壓低驅(qū)動力不足，馬達轉(zhuǎn)不動，使馬達驅(qū)動器過負荷。長時間過負荷，導致馬達驅(qū)動器損壞。

2.4.2 應(yīng)對措施

加強日常巡檢，發(fā)現(xiàn)油標伸出部分小于1/4英寸時，及時處理泄漏和注油。定期檢查執(zhí)行器無操作時馬達驅(qū)動器的聲音，如驅(qū)動馬達發(fā)出聲音或聲音異常，可適當調(diào)整閥門全關(guān)位的PL值，減小指令與反饋的偏差，或調(diào)整控制死區(qū)。在閥門移動到全關(guān)位時，驅(qū)動力要求大，馬達出力達到最大，如PL值調(diào)整不合適，馬達驅(qū)動器一直高負荷運行，最容易受到損壞。閥門檢修后調(diào)整閥門行程，確定PL值時，操作閥門關(guān)閉，在PL值變化非常小且馬達驅(qū)動器的聲音開始有異常變化時，應(yīng)停止操作。這時應(yīng)略回操作執(zhí)行器，確定PL值。

3 加強REXA Xpac執(zhí)行器的巡檢、維護

REXA執(zhí)行器的故障隱患，如控制箱溫度過高、執(zhí)行機構(gòu)漏油、缺油、連接部件松動、驅(qū)動器故障、杠桿軸套磨損老化等，通過日常巡檢及時發(fā)現(xiàn)并妥善處理，可以預(yù)防事故發(fā)生。因而要加強對REXA執(zhí)行器的日常巡檢，巡檢時查看執(zhí)行器、控制器的運行狀態(tài)及溫度是否偏高，執(zhí)行器油標指示的油位情況，執(zhí)行器漏油情況，執(zhí)行器與閥門的連接部位有無松動，DCS系統(tǒng)執(zhí)行器控制指令和反饋的數(shù)據(jù)曲線有無異常，聽馬達驅(qū)動器和馬達有無異常的聲音等，將缺陷、故障發(fā)現(xiàn)在萌芽狀態(tài)，對設(shè)備異常提高警惕性，發(fā)現(xiàn)問題盡快解決處理。做到控制器環(huán)境溫度合適（無高溫和結(jié)露），驅(qū)動器工作正常，油位合適，密封緊固無滲漏，連接件緊固，確保執(zhí)行器安全可靠運行。

加強日常維護的同時，定期檢修工作要做到位：執(zhí)行器定期返廠檢修，執(zhí)行器密封件定期更換，執(zhí)行器各連接部件定期緊固等。

建立執(zhí)行器基礎(chǔ)臺賬，記錄部件的規(guī)格、型號，檢查、更換時間及執(zhí)行器故障的分析、處理過程及預(yù)防措施。故障產(chǎn)生并不意味著事故產(chǎn)生，做好故障的防范才能夠避免事故的發(fā)生。所以必須做好檢查維護方面的工作，及時發(fā)現(xiàn)故障，對故障進行控制和排除并做好事故預(yù)防措施，避免事故發(fā)生[4]。

4 結(jié)束語

REXA Xpac執(zhí)行器在小機低壓調(diào)門和旁路改造后幾年里有效地提高了設(shè)備的可靠性，也較大程度地降低了檢修人員的維護強度，但由于閥門及執(zhí)行器所處的環(huán)境溫度較高等不利因素的影響，REXA集成式電液執(zhí)行器在使用過程中仍存在一定問題，給機組運行帶來安全隱患。不僅要重視執(zhí)行器的維護和檢修，更要加強執(zhí)行器故障的防控，把好設(shè)備選型關(guān)，評估執(zhí)行器各部件的運行壽命以便定期更換，改善執(zhí)行器的運行環(huán)境。做好執(zhí)行器的安全隱患排查，制定執(zhí)行器故障可能導致事故的反事故措施。對設(shè)備的安全穩(wěn)定運行積極采取合理的措施及對策，將對電廠整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供可靠的保證。