本文論述ZSZ-63×125型和CPA1CN63-125-K型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)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(xiàn)象，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作不靈活，制定主要改造技術(shù)措施，通過改進(jìn)加以消除。
概述
二次風(fēng)調(diào)節(jié)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以壓縮空氣為動(dòng)力能源，接受0.02～0.1MPa0.2～1kgf/cm2的氣模擬信號(hào)，隨著信號(hào)變化產(chǎn)生直位移，它也可接受0～10mA或4～20mA電流信號(hào)轉(zhuǎn)換氣信號(hào)，廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)，連接組成各種復(fù)雜的自動(dòng)調(diào)節(jié)方式，特別適應(yīng)鍋爐的風(fēng)門、閥門的開度調(diào)節(jié)等。
1、ZSZ-63×125型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
ZSZ-63×125型執(zhí)行機(jī)構(gòu)是引進(jìn)美技術(shù)產(chǎn)化的產(chǎn)品，氣動(dòng)導(dǎo)閥式氣缸機(jī)構(gòu)，氣缸直徑63mm，行程125mm，其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，耐磨損強(qiáng)，耐溫性，能在-20～100°C以下連續(xù)工作，重量輕，磨擦力小，機(jī)械效率。
1.1 工作原理
圖1 ZSZ-63×125氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
本執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)向閥式定位器與氣缸兩大部份組成，其工作原理見圖1，當(dāng)信號(hào)輸入定位器1氣室時(shí)，由于左右膜片的有效面積大小差異，關(guān)系到左右膜腔的力產(chǎn)生之差，使2導(dǎo)閥的閥芯向左移動(dòng)，接氣缸A室端輸出，氣缸B室通大氣，AB室產(chǎn)生壓差，氣缸活塞向前進(jìn)。
當(dāng)活塞前進(jìn)時(shí)，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(guān)閉，活塞運(yùn)動(dòng)停止達(dá)到定位。
所以信號(hào)增加或減少，就氣缸所動(dòng)作的位置，也就是氣缸的行程是受信號(hào)所控制，其控制系統(tǒng)原理見方框圖2。
圖2 ZSZ-63×125氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理框圖
1.2 安裝及維修保養(yǎng)
氣源管路上裝有關(guān)斷閥和空氣過濾穩(wěn)壓器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須安裝在清潔干燥，無沖擊振動(dòng)較少及環(huán)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(shí)，彈簧外罩必須倒置，以免灰塵落到反饋理簧上面，影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的度。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)維修時(shí)必須切斷氣源，再拆執(zhí)行機(jī)構(gòu)，維修后調(diào)整性能是否符合指標(biāo)要求，其方法如下。
當(dāng)信號(hào)壓力Z小時(shí)活塞應(yīng)在B處底，信號(hào)增加Z大時(shí)活塞應(yīng)在A處底，測量行程是否正確，要是不正確，調(diào)整拉伸彈簧范圍，調(diào)至信號(hào)范圍內(nèi)反饋彈簧的有效圈數(shù)應(yīng)適應(yīng)活塞行程位置，ZSZ-63×125氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)校驗(yàn)如表1。
表1
執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須定期維修，一年清洗一次導(dǎo)閥的閥芯、閥套，裝配時(shí)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)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(xiàn)象，造成執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作不靈活。
對瑞安儀表三廠的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的質(zhì)量反映較強(qiáng)烈，現(xiàn)場維護(hù)工作量太大，原使用的氣動(dòng)執(zhí)行器存在調(diào)整不方便缺陷，維護(hù)量大，不利于運(yùn)行人員的燃燒調(diào)整。
由于現(xiàn)設(shè)備的故障率較，既降低了設(shè)備的健康水平，加大了維護(hù)及檢修費(fèi)用，同時(shí)影響了自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常投入，增加了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，不利于機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
3、改進(jìn)方案
3.1 工程內(nèi)容及工程量
- 執(zhí)行機(jī)構(gòu)底座焊接
- 安裝20臺(tái)CPA1CN63-125-K氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
- 敷設(shè)配置管纜
- 單體調(diào)試
- 系統(tǒng)調(diào)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(yè)定位在爐四角安裝20臺(tái)CPA1CN63-125-K氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使檔板能夠達(dá)到全開全關(guān)；
- 敷設(shè)管纜，實(shí)現(xiàn)電氣轉(zhuǎn)換器與氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制氣源連接；
- 各個(gè)控制回路送電、送氣源調(diào)試；
- DCS系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。
3.3 主要改造技術(shù)
氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)從現(xiàn)場拆除時(shí)，管路、接線等要作標(biāo)記，并將氣源管路封堵，執(zhí)行機(jī)構(gòu)上部的氣動(dòng)定位器要拆除，并作標(biāo)記，以便復(fù)裝。
解體氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)前作各個(gè)部件的標(biāo)記和旋轉(zhuǎn)方向的標(biāo)記，解體時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部各個(gè)部件的位置作標(biāo)記，解體后的部件按順序在的地點(diǎn)擺放整齊，執(zhí)行機(jī)構(gòu)配件清洗干凈，無污垢銹跡，氣路吹掃暢通，無堵塞，氣缸復(fù)裝前將所有滑動(dòng)、磨擦、轉(zhuǎn)動(dòng)的部件涂抹潤滑油，對老化的密封環(huán)、密封墊進(jìn)行更換，執(zhí)行機(jī)構(gòu)復(fù)裝要按照順序逐個(gè)進(jìn)行，防止錯(cuò)誤安裝。
控制氣源管路各接口要纏繞生料帶，復(fù)裝密配件用力均勻，執(zhí)行機(jī)構(gòu)各個(gè)密封螺絲要緊固牢固，執(zhí)行器進(jìn)行通氣試驗(yàn)，檢查執(zhí)行器的密封性良，無滲漏點(diǎn)，安裝氣動(dòng)定位器，檢查氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度合適，試驗(yàn)定位器斷信號(hào)和斷氣保位功能正常，執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)到現(xiàn)場安裝，管路連接正確、密封良。
儀用氣源閥門打開，調(diào)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(guān)定位要和鍋爐專業(yè)以及運(yùn)行人員一塊進(jìn)行，確保定位準(zhǔn)確，零點(diǎn)、量程和閥門實(shí)際開度一致。
檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)和擋板動(dòng)作情況，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈活無卡澀，通過CRT遠(yuǎn)方操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，核實(shí)開關(guān)方向和擋板動(dòng)作情況應(yīng)一致。
4、CPA1CN63-125-K氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
SMC系列“CP"型氣缸定位器由PHD公司供應(yīng)，安裝方式為單底座、無需潤滑、缸徑63mm、行程125mm、極限環(huán)境溫度110℃，防塵耐溫型， CPA1CN63-125-K型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)專為電廠使用環(huán)境設(shè)計(jì)，可耐受110℃溫，調(diào)節(jié)簡單靈活，響應(yīng)時(shí)間短，線性度，控制度，維護(hù)簡便，氣缸定位器能夠在工程控制，伺服機(jī)構(gòu)控制提供和固定的定位，它的簡潔設(shè)計(jì)更益于安裝和維護(hù)。
CPA1CN63-125-K型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供氣壓力為40～100psi3.0～7.0Kgf/cm2，信號(hào)壓力3～15psi0.2～1 Kgf/cm2，線性小于±2%，滯后性小于1%，重復(fù)性小于1%，性全程小于0.5，響應(yīng)時(shí)間0～12秒。
圖3 CPA1CN63-125-K氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間
CPA1CN63-125-K氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(dòng)管路。
CPA1CN63-125-K型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理可參考圖4所示的原理圖。
圖4 CPA1DN50300H型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理 CPA1DN50300H型氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)
在控制壓力為零時(shí)，氣源由供氣口充滿滑閥（9）的軸末端（7）和（8），通過節(jié)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(jìn)入氣缸，并通過OUT1排氣，氣缸被壓縮，此時(shí)，滑軸通過末端隔膜（8）保持在中性點(diǎn)上，平衡控制壓力（3）和鄰近的噴嘴（6）產(chǎn)生在末端膜片（7）上的壓力。
當(dāng)控制氣源壓力減小時(shí)，控制信號(hào)膜片（3）移動(dòng)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(qū)使滑閥（9）移動(dòng)并使氣源移向氣缸另一端。
當(dāng)滑閥（9）將回到中間點(diǎn)時(shí)，反饋彈簧（2）上的作用力和控制信號(hào)（3）的作用力，使氣缸保持在與信號(hào)壓力一致的位置上，滿度和零點(diǎn)調(diào)整裝置以用于使反饋彈簧（2）調(diào)整到Z位置。
5、過濾減壓器改型
瑞安市儀表三廠供應(yīng)的過濾減壓器無法在線排污，容易堵塞，堵塞時(shí)只能停氣清洗過濾網(wǎng)，現(xiàn)改為由亞德客（AirTAC）工業(yè)股份有限公司供應(yīng)的BFR3000-M型過濾減壓器，當(dāng)水位達(dá)到濾芯座下方水平之前必須排除水份。
在轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)鈕前，先拉起再旋轉(zhuǎn)，壓下旋轉(zhuǎn)鈕為定位位置，向右旋轉(zhuǎn)提出口壓力，向左旋轉(zhuǎn)降低出口壓力，調(diào)節(jié)壓力時(shí)，逐步均勻地調(diào)至所需壓力值，不應(yīng)一步調(diào)節(jié)到位。
圖5 過濾減壓閥改型
6、管纜連接改軟連接
運(yùn)行人員操作風(fēng)門擋板過程中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置發(fā)生位移，氣源管路采用管纜與執(zhí)行機(jī)構(gòu)硬連接，容易導(dǎo)致接頭漏氣，現(xiàn)改為氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接軟管，規(guī)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(zhí)行器廠供應(yīng)。
圖6 3/8-φ8×1200執(zhí)行機(jī)構(gòu)軟管
7、效果分析
經(jīng)過改造，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作穩(wěn)定，極大方便了運(yùn)行人員的操作和調(diào)整，被調(diào)量二次風(fēng)壓更加穩(wěn)定，進(jìn)一步保證了風(fēng)和粉的Z佳配比，鍋爐燃燒更加穩(wěn)定，保證了鍋爐的安全運(yùn)行。
CPAICN63-125-K執(zhí)行機(jī)構(gòu)，性能比較穩(wěn)定，耐溫能力，更換后有利于輔助風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常投入，提機(jī)組的自動(dòng)化水平，減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為競價(jià)上網(wǎng)創(chuàng)造條件。
