對ZSZ-63×125型氣動執行機構的技術改造

本文論述ZSZ-63×125型和CPA1CN63-125-K型氣動執行機構構成和工作原理，存在問題包括線性較差，氣缸和減壓閥普遍存在漏氣、竄氣現象，造成執行機構動作不靈活，制定主要改造技術措施，通過改進加以消除。

   概述

    二次風調節氣動執行機構以壓縮空氣為動力能源，接受0.02～0.1MPa0.2～1kgf/cm2的氣模擬信號，隨著信號變化產生直位移，它也可接受0～10mA或4～20mA電流信號轉換氣信號，廣泛應用于各種控制系統，連接組成各種復雜的自動調節方式，特別適應鍋爐的風門、閥門的開度調節等。

    1、ZSZ-63×125型氣動執行機構

    ZSZ-63×125型執行機構是引進美技術產化的產品，氣動導閥式氣缸機構，氣缸直徑63mm，行程125mm，其特點結構簡單，使用方便，耐磨損強，耐溫性，能在-20～100°C以下連續工作，重量輕，磨擦力小，機械效率。

    1.1 工作原理

圖1 ZSZ-63×125氣動執行機構

    本執行機構主要由導向閥式定位器與氣缸兩大部份組成，其工作原理見圖1，當信號輸入定位器1氣室時，由于左右膜片的有效面積大小差異，關系到左右膜腔的力產生之差，使2導閥的閥芯向左移動，接氣缸A室端輸出，氣缸B室通大氣，AB室產生壓差，氣缸活塞向前進。

    當活塞前進時，反饋彈簧3被拉伸，直到彈簧拉力和1氣室作用力得到平衡為止，閥芯退到原位置，致使氣缸AB兩腔關閉，活塞運動停止達到定位。

    所以信號增加或減少，就氣缸所動作的位置，也就是氣缸的行程是受信號所控制，其控制系統原理見方框圖2。

圖2 ZSZ-63×125氣動執行機構原理框圖

    1.2 安裝及維修保養

    氣源管路上裝有關斷閥和空氣過濾穩壓器，執行機構必須安裝在清潔干燥，無沖擊振動較少及環境溫度小于100℃場合并容易檢修的地方，方向可以垂直、水平或倒裝，方向不限縱橫方便，采用倒裝時，彈簧外罩必須倒置，以免灰塵落到反饋理簧上面，影響執行機構的度。

    執行機構維修時必須切斷氣源，再拆執行機構，維修后調整性能是否符合指標要求，其方法如下。

    當信號壓力Z小時活塞應在B處底，信號增加Z大時活塞應在A處底，測量行程是否正確，要是不正確，調整拉伸彈簧范圍，調至信號范圍內反饋彈簧的有效圈數應適應活塞行程位置，ZSZ-63×125氣動執行機構校驗如表1。

表1

    執行機構必須定期維修，一年清洗一次導閥的閥芯、閥套，裝配時注意輕裝，不得影響閥芯同心度及外圓光潔度，并涂有一定的潤滑油。

    2、存在問題

    目前使用的氣動執行機構已經超出使用壽命，線性較差，氣缸和減壓閥普遍存在漏氣、竄氣現象，造成執行機構動作不靈活。

    對瑞安儀表三廠的氣動執行機構的質量反映較強烈，現場維護工作量太大，原使用的氣動執行器存在調整不方便缺陷，維護量大，不利于運行人員的燃燒調整。

    由于現設備的故障率較，既降低了設備的健康水平，加大了維護及檢修費用，同時影響了自動調節系統的正常投入，增加了運行人員的勞動強度，不利于機組的安全經濟運行。

    3、改進方案

    3.1 工程內容及工程量

• 執行機構底座焊接
• 安裝20臺CPA1CN63-125-K氣動執行機構
• 敷設配置管纜
• 單體調試
• 系統調試
• 總工程量為4人5天

    3.2 施工方案及施工方法

• 由鍋爐專業定位在爐四角安裝20臺CPA1CN63-125-K氣動執行機構，使檔板能夠達到全開全關；
• 敷設管纜，實現電氣轉換器與氣動執行機構的控制氣源連接；
• 各個控制回路送電、送氣源調試；
• DCS系統聯調。

    3.3 主要改造技術

    氣動執行機構從現場拆除時，管路、接線等要作標記，并將氣源管路封堵，執行機構上部的氣動定位器要拆除，并作標記，以便復裝。

    解體氣動執行機構前作各個部件的標記和旋轉方向的標記，解體時執行機構內部各個部件的位置作標記，解體后的部件按順序在的地點擺放整齊，執行機構配件清洗干凈，無污垢銹跡，氣路吹掃暢通，無堵塞，氣缸復裝前將所有滑動、磨擦、轉動的部件涂抹潤滑油，對老化的密封環、密封墊進行更換，執行機構復裝要按照順序逐個進行，防止錯誤安裝。

    控制氣源管路各接口要纏繞生料帶，復裝密配件用力均勻，執行機構各個密封螺絲要緊固牢固，執行器進行通氣試驗，檢查執行器的密封性良，無滲漏點，安裝氣動定位器，檢查氣動執行機構的旋轉角度合適，試驗定位器斷信號和斷氣保位功能正常，執行機構運到現場安裝，管路連接正確、密封良。
儀用氣源閥門打開，調整減壓閥壓力，使氣源壓力符合要求，擋板或閥門的全開和全關定位要和鍋爐專業以及運行人員一塊進行，確保定位準確，零點、量程和閥門實際開度一致。

    檢查執行機構和擋板動作情況，執行機構動作靈活無卡澀，通過CRT遠方操作執行機構，核實開關方向和擋板動作情況應一致。

    4、CPA1CN63-125-K氣動執行機構

    SMC系列“CP”型氣缸定位器由PHD公司供應，安裝方式為單底座、無需潤滑、缸徑63mm、行程125mm、極限環境溫度110℃，防塵耐溫型， CPA1CN63-125-K型氣動執行機構專為電廠使用環境設計，可耐受110℃溫，調節簡單靈活，響應時間短，線性度，控制度，維護簡便，氣缸定位器能夠在工程控制，伺服機構控制提供和固定的定位，它的簡潔設計更益于安裝和維護。

    CPA1CN63-125-K型氣動執行機構供氣壓力為40～100psi3.0～7.0Kgf/cm2，信號壓力3～15psi0.2～1 Kgf/cm2，線性小于±2%，滯后性小于1%，重復性小于1%，性全程小于0.5，響應時間0～12秒。

圖3 CPA1CN63-125-K氣動執行機構響應時間

    CPA1CN63-125-K氣動執行機構要求氣源必須干凈，無塵，在連接管路前，檢查并清洗連接氣動管路。

    CPA1CN63-125-K型氣動執行機構工作原理可參考圖4所示的原理圖。

圖4 CPA1DN50300H型氣動執行機構原理            CPA1DN50300H型氣動執行機構

    在控制壓力為零時，氣源由供氣口充滿滑閥（9）的軸末端（7）和（8），通過節流孔和噴嘴（6）泄壓，滑軸就不平衡，并移到小孔末端，氣源通過OUT2進入氣缸，并通過OUT1排氣，氣缸被壓縮，此時，滑軸通過末端隔膜（8）保持在中性點上，平衡控制壓力（3）和鄰近的噴嘴（6）產生在末端膜片（7）上的壓力。

    當控制氣源壓力減小時，控制信號膜片（3）移動到迫使氣體從噴嘴（6）的泄走，并使末端膜片（7）處壓力增加。驅使滑閥（9）移動并使氣源移向氣缸另一端。

    當滑閥（9）將回到中間點時，反饋彈簧（2）上的作用力和控制信號（3）的作用力，使氣缸保持在與信號壓力一致的位置上，滿度和零點調整裝置以用于使反饋彈簧（2）調整到Z位置。

    5、過濾減壓器改型

    瑞安市儀表三廠供應的過濾減壓器無法在線排污，容易堵塞，堵塞時只能停氣清洗過濾網，現改為由亞德客（AirTAC）工業股份有限公司供應的BFR3000-M型過濾減壓器，當水位達到濾芯座下方水平之前必須排除水份。

    在轉動旋轉鈕前，先拉起再旋轉，壓下旋轉鈕為定位位置，向右旋轉提出口壓力，向左旋轉降低出口壓力，調節壓力時，逐步均勻地調至所需壓力值，不應一步調節到位。

圖5 過濾減壓閥改型

    6、管纜連接改軟連接

    運行人員操作風門擋板過程中，執行機構位置發生位移，氣源管路采用管纜與執行機構硬連接，容易導致接頭漏氣，現改為氣動執行機構連接軟管，規格為3/8-φ8×1200，里層為硬硅膠管，外層為不銹鋼軟管，由浙江瑞安中興執行器廠供應。

圖6 3/8-φ8×1200執行機構軟管

    7、效果分析

    經過改造，氣動執行機構工作穩定，極大方便了運行人員的操作和調整，被調量二次風壓更加穩定，進一步保證了風和粉的Z佳配比，鍋爐燃燒更加穩定，保證了鍋爐的安全運行。

    CPAICN63-125-K執行機構，性能比較穩定，耐溫能力，更換后有利于輔助風自動調節系統的正常投入，提機組的自動化水平，減輕運行人員的勞動強度，為競價上網創造條件。