REXA电液执行机构在300MW火电机组给水泵汽轮机上的应用与典型故障分析

REXA电液执行机构在 300MW火电机组给水泵汽轮机上的应用与典型故障分析

梁小虎

华能武汉发电有限责任公司 430000

[摘要]REXA电液执行机构作为控制系统的一种重要调节器在300MW火电机组给水泵汽轮机低压调门上广泛使用。通过REXA执行器带动低压调门油动机动作，改变给水泵出力来进行给水流量调节。REXA执行机构作为重要辅机执行机构其安全可靠精准的控制直接影响机组给水调节的品质，特殊情况下将直接威胁机组的安全运行。本文分别介绍REXA电液执行机构的结构、原理、应用以及从设备机械结构、硬件部分、人员调试及设备工作环境四个方面引发的设备典型故障进行分析。为类似机组提供参考。

关键词 电液执行机构 控制原理 故障

1. 概述

大型火电机组给水控制系统要求调节迅速准确、抗干扰能力强、安全可靠性高、两台给水泵汽轮机出力高度匹配，无论是何种工况，控制系统均能够满足系统要求。

REXA电液执行机构是将液压、机械、电子、控制技术有效结合的一种一体化电液执行机构。集成了电动执行器的智能化和液压执行器的动力、高精度。其具有结构简单、可靠性高、控制精准、操作方便等特点。作为给水泵汽轮机调节器，它故障率低、动作迅速精准能够满足各类工况下的调节需求。

2. REXA电液执行机构的结构及工作原理

REXA电液执行机构主要包括两大部分，即执行器和控制箱。执行器装在驱动装置上，控制箱远程安装。它们之间通过模块电缆和反馈电缆连接（见图1）。

2．1执行器

执行器部分的核心是电液动力模块，包括马达、齿轮泵、流量配对阀、贮油等（见图2）。

2．2 控制箱

控制箱包括位置控制处理器（PCP）、电源供应、马达驱动器、保险丝、过滤器和一个终端（见图2）。

（图2）

2．3 动作原理

根据设置时确定的行程和信号范围，位置控制处理器(PCP) 把外部送入的控制信号转化为目标位置，执行器的当前位置通过装在其上的反馈组件测定。目标位置和当前位置间的差值为控制偏差。如果偏差超出了死区（用户设定），PCP 将启动马达来重新校正。当泵停下来后，流量配对阀上逆止阀关闭。液压油留在缸内，马达不需要进行操作就可以使液压缸的位置得到保持。

3. REXA电液执行机构在火电机组汽动给水泵上的应用

3.1结构特点

REXA执行机构安装在给水泵汽轮机前箱油动机上盖处，执行机构通过铰链与杠杆连接，杠杆通过压杆直接作用在错油门滑阀上部，杠杆U型槽与油动机活塞杆上凸轮连接（见图3）。

（图3）

3.2动作过程

转速增加过程过程：REXA执行器接受MEH控制信号，以油动机铰链为支点带动杠杆向下移动，通过压杆克服错油门下部弹簧作用力，使错油门向下位移，压力油进入油动机活塞下腔，油动机向上动作，开启调节汽门，增加转速。在油动机向上位移同时，以REXA执行器为支点，带动压杆向上移动，错油门在下部弹簧作用下向上移动，回到中间位置，完成调节过程。转速减少过程与之相反。

4 REXA执行机构应用中的典型故障及分析

REXA执行机构本身可靠性高、故障率低，自检功能强大，故障代码能够比较准确的指出故障点，辅助我们分析问题排除故障。但在实际应用中由于机械结构、硬件故障、调试方法及工作环境等因素导致出现比较典型的控制故障，对此作出总结分析。

4.1 给水泵调门控制延时死区大

在初次安装完成后，静态调试正常，投入使用后发现调门调节存在一定延迟和死区，造成给水泵转速及给水调节迟缓（图4-1）。

查看曲线发现REXA执行器动作正常，反馈无延迟无死区。怀疑REXA执行器与油动机连接处存在问题。该装置压杆在错油门弹簧力作用下始终有向上力顶起杠杆，使油动机凸轮始终紧贴杠杆U型槽下缘，这样无论在开阀还是关阀过程中REXA执行器动作便会同步带动油动机动作，不存在延迟和死区。但是检查发现整套连接件松松垮垮，杠杆U型槽在凸轮上有明显晃动间隙。压杆未提供向上力顶起杠杆，导致动作传导存在死区和迟缓。

拆除杠杆连接铰链，拿出压杆，发现压杆上安装2个O型圈用来密封（见图3）。但实际上此处并不会有油，O型圈的安装导致压杆动作不灵敏，不能及时复位来为杠杆提供支撑。拆除O型圈并在压杆上涂抹润滑油后，控制延迟和死区消失，低压调门反馈与REXA执行器指令一致（图4-2）。

（图4-1）

（图4-2）

4.2 REXA执行器运行中突然全关至0%

运行过程中REXA执行器突然全关，不接受任何操作指令，故障代码E-St。停电复位后故障消失，系统状态均正常。静态试验在80%开度保持一段时间又全关且报同样故障代码。

控制箱一般安装在执行器附近的REXA执行器控制小室中，夏季现场温度高，控制小室空调制冷效果不达标，控制箱内温度过高，部分部件温度超过50℃，致使控制系统超温故障，执行器全关。

采取维修控制小室空调，改善制冷效果，加装控制小室温度远程显示及超温报警，同时控制箱两道柜门敞开加强通风散热等措施进行处理。通过多次测试其动作及保位功能正常后投入使用。

4.3反馈传感器故障，导致执行器波动

运行中，REXA执行器指令不变，反馈大幅度波动，由于闭环调节，执行器实际亦大幅度动作。

维护人员就地检查控制箱无故障代码，未见明显异常，反馈电路板状态正常，15伏电压正常，进入阀位整定菜单，发现执行器位置低限(PL)明显变化由原来25变为65，位置高限（PH）为97，高低限范围大幅缩小，且无法调整，判断为位置传感器故障。

打开REXA执行器上端盖，拆除故障传感器，更换后进入调试界面参数恢复正常，重新调试后，REXA执行器控制系统恢复正常。

4.4 PCP主板故障，执行器死机

运行中突发小机低压调门卡涩报警，运行人员发现REXA执行器指令与反馈偏差大，改变指令后执行器反馈仍然无变化。

维护人员现场检查控制箱发现位置控制处理器（PCP）显示面板出现“AUTO”并闪烁，无阀位指示，执行器远方就地均无法操作。停电复位后恢复正常，但工作5分钟后故障再次出现，判断为PCP板故障。停电后更换PCP板，送电并重新调试行程，执行器恢复正常工作。

4.5 B给水泵REXA执行器检修调试后存在过大死区

行程整定后，发现REXA执行器指令10%以下低压调门不动作，指令80%时低压调门已经全开，且运行中发现同样转速下B给水泵REXA执行器反馈与A给水泵REXA执行器反馈明显不匹配（图5-1）。

由(图3)REXA执行器与油动机连接结构可知，杠杆的支撑由铰链和压杆组成，非刚性连接且压杆底部是错油阀，并非固定支点，因此REXA执行器的行程并非等于油动机行程而是要大于油动机行程。而为了使给水泵汽轮机挂闸后低压调门处在全关位置，往往在整定行程时将REXA执行器操作至极限位置进行整定，没有以油动机行程为准，则会出现上述情况。

重新整定REXA执行器行程，以油动机刚好全关设定REXA执行器位置低限(PL)，油动机接近全开设定REXA执行器位置高限（PH）。整定后REXA执行器行程与油动机行程完全一致并且与另一台给水泵REXA执行器反馈完全匹配（图5-2）。

（图5-1） （图5-2）

5、结语

REXA电液执行机构作为大型火力发电机组给水泵汽轮机调节机构，与给水泵汽轮机低压调门油动机完美匹配。整个机构拥有较好的调节响应和准确度，能高水平的完成机组给水自动调节。但由于其结构组成特点会引发上述问题，这需要维护人员对结构有充分理解，能够从安装调试到运行全过程及时发现隐患，使用合适的方法解决问题。同时应该重视现场环境的影响（高温对液压油粘度的影响、对控制箱硬件的影响等）。

设备的高度智能化、集成化带来便捷的同时一旦出现故障便很难分析处理，我们要善于在问题出现前发现蛛丝马迹，规范操作习惯，掌握设备特性，以帮助我们应对各类疑难杂症。

参考文献：

[1] 浅谈REXA电液执行机构日常故障判断及处理方法 林策 工业技术1009-914X（2013）25-0342-01

[2] REXA疑难解答和维修手册