摘要：目前，在300MW以下火電機組大量應(yīng)用著DKJ（ZKJ）、DKZ（ZKZ）、ZKD等系列國產(chǎn)執(zhí)行機構(gòu)。這些執(zhí)行機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低的優(yōu)點（價格僅為進口智能執(zhí)行機構(gòu)的十分之一左右）。在自動控制系統(tǒng)中，這些執(zhí)行機構(gòu)需要外掛式的伺服放大器進行開關(guān)控制，國產(chǎn)伺服放大器故障多、調(diào)節(jié)穩(wěn)定性差、容易產(chǎn)生震蕩，輸出效果不理想。為此研究出了利用DCS來實現(xiàn)的電動執(zhí)行機構(gòu)伺服放大器與閥位保護回路，在此進行介紹，供參考。

　　1常規(guī)伺服放大器控制電動執(zhí)行機構(gòu)的缺點

　　電動執(zhí)行機構(gòu)的指令信號與閥位反饋信號在伺服放大器中進行比較放大后，經(jīng)過可控硅送出220V.DC的開信號或者關(guān)信號。

　　伺服放大器是由電器元件組成的電子線路板構(gòu)成，分前置級磁放大器線路板、觸發(fā)器線路板、可控硅交流開關(guān)線路板三部分。電動執(zhí)行機構(gòu)的指令信號與閥位反饋信號的比較放大靠這些電子線路板的運行來實現(xiàn)。因此，電子元件的質(zhì)量和電路板的可靠性決定了伺服放大器的可靠性。常規(guī)伺服放大器抗干擾的能力普遍不高，電網(wǎng)電壓的波動、高溫、高粉塵、振動等外部環(huán)境的影響都容易使伺服放大器產(chǎn)生故障。

　　伺服放大器的調(diào)節(jié)原理類似于一個純積分作用的調(diào)節(jié)器，只要指令信號與閥位反饋信號的偏差超過調(diào)節(jié)不靈敏區(qū)的范圍，伺服放大器就會一直發(fā)出開指令或者關(guān)指令。電動執(zhí)行機構(gòu)的閥位反饋裝置可靠性不高，電廠經(jīng)常出現(xiàn)因為閥位反饋故障使信號達到上限值或下限值，因為伺服放大器的偏差消除作用導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)連續(xù)關(guān)或者開直到行程的極限，導(dǎo)致事故擴大化。另外，可控硅在擊穿后，也會使電動執(zhí)行機構(gòu)一直帶電，使執(zhí)行機構(gòu)全開或全關(guān)。

　　2利用DCS實現(xiàn)伺服放大器和電動執(zhí)行機構(gòu)的閥位保護

　　目前分散控制系統(tǒng)（DCS）已經(jīng)普遍地應(yīng)用于火力發(fā)電廠的熱工自動控制之中。利用DCS組態(tài)靈活、易于實現(xiàn)復(fù)雜的控制邏輯和可靠性高的特點可以實現(xiàn)伺服放大器功能和電動執(zhí)行機構(gòu)的閥位保護，下面進行詳細(xì)的介紹：

　　2.1利用DCS實現(xiàn)伺服放大器功能

　　利用DCS實現(xiàn)伺服放大器功能的原理圖如圖1所示，虛線框內(nèi)為DCS的軟件功能模塊。其工作原理如下：

　　執(zhí)行機構(gòu)的指令和閥位反饋進行偏差比較，差值經(jīng)過死區(qū)的靈敏度處理后如果超過了高低值報警的設(shè)置值，就會發(fā)出“開門”或者“關(guān)門”指令：設(shè)置可調(diào)脈沖模塊的目的是為了能夠針對不同的執(zhí)行機構(gòu)來調(diào)節(jié)脈沖寬度、占空比等參數(shù)，伺服放大器的死區(qū)和靈敏度都可以通過改變DCS軟件的參數(shù)進行調(diào)整。開、關(guān)繼電器采用固態(tài)繼電器。執(zhí)行機構(gòu)指令執(zhí)行機構(gòu)閥位反饋開門繼電器指令關(guān)門繼電器指令。

圖1利用DCS實現(xiàn)伺服放大器功能的原理圖

　　2.2電動執(zhí)行機構(gòu)閥位保護功能的實現(xiàn)

　　采用上述方法實現(xiàn)的伺服放大器回路仍然不能解決在下列兩種情況下的執(zhí)行機構(gòu)誤動：一是當(dāng)閥位反饋信號失靈時，二是當(dāng)固態(tài)繼電器擊穿時。為了彌補常規(guī)伺服放大器工作原理上的缺陷，設(shè)計了閥位保護回路，在開門繼電器和關(guān)門繼電器的輸出接點后又分別串上了“禁開繼電器”和“禁關(guān)繼電器”的常閉接點，只有當(dāng)沒有“禁開”或者“禁關(guān)”邏輯時，開門繼電器指令或關(guān)門繼電器指令才能送至電動執(zhí)行機構(gòu)。電動執(zhí)行機構(gòu)閥位保護回路的原理接線圖如圖2所示。

圖2電動執(zhí)行機構(gòu)閥位保護回路的原理接線圖

　　“禁開”和“禁關(guān)”的控制邏輯由DCS軟件實現(xiàn)。觸發(fā)“禁開”或“禁關(guān)”控制邏輯條件有以下3條：（1）閥位反饋品質(zhì)壞值；（2）閥位指令與反饋偏差大（正偏差超限時觸發(fā)“禁開”邏輯、負(fù)偏差超限時觸發(fā)“禁關(guān)”邏輯）；（3）閥位反饋的變化速率超限。當(dāng)上述三個條件中只要有一個滿足時即觸發(fā)電動執(zhí)行機構(gòu)的保護回路，使執(zhí)行機構(gòu)保持在原位置并將控制系統(tǒng)的自動切除，發(fā)出報警信號。

　　“禁開”和“禁關(guān)”的控制邏輯復(fù)位方法可以采用專門的復(fù)位按鈕，也可以通過點擊操作器畫面上的“開”或者“關(guān)”按鈕進行自動復(fù)位。

　　3投運效果

　　利用DCS組成的伺服放大器和閥位保護回路在河北興泰發(fā)電有限責(zé)任公司的6臺200MW機組DCS改造中已經(jīng)普遍應(yīng)用，機組7年多的運行情況表明，利用本文介紹的方法實現(xiàn)的電動執(zhí)行機構(gòu)的控制回路與常規(guī)的伺服放大器相比有很強的優(yōu)勢，不僅減少了設(shè)備的維護量，而且在可靠性方面有了很大程度的提高。在多次發(fā)生固態(tài)繼電器擊穿或者閥位反饋信號斷線的情況下，閥位保護邏輯都能夠正確地動作，防止了事故進一步的擴大化。

　　因為DCS具有靈活的組態(tài)方法、豐富的軟件功能和很高的可靠性，所以已經(jīng)普遍地應(yīng)用到了火力發(fā)電廠的控制過程中。本文所介紹的伺服放大器和閥位保護的方法易于DCS實現(xiàn)，可以為電廠熱工人員所借鑒。

　　作者簡介

　　1970 　　張秋生（年一），男，高級工程師，主要從事火力發(fā)電廠熱工自動化的研究工作。 　　張秋生 劉軍強 河北省電力研究院 　　岳志敏 李鵬 河北興泰發(fā)電有限責(zé)任公司