12/12HYPERLINK"/"改進LIMITORQUE電動執行器廣州員村熱電廠是熱電并供的環保型發電廠，裝機容量3臺220t/h的鍋爐，2臺5萬kW抽汽式凝汽機組。機爐的監視操縱全部由日本Y0KO-GAWACENTUM-XLDCS完成，為了提高機爐設備運行可靠性，給水、減溫水、蒸汽管道等重要部位的調節門裝置了美國LIMITORQUE電動執行器，但在實際運行中卻不時發生故障，阻礙生產安全，通過反復研究，找到該進口產品設計原理和元器件方面的薄弱環節，通過合理改造，解決了執行器存在的問題。

1存在問題

員村熱電廠機爐管道上安裝的LIM1TORQUE電動執行器共36臺，分析投產后的維修記錄，發覺該類執行器的要緊故障有：

(1)機力矩不足，暫載率設計過低，自動調節頻繁時電機過熱會引起拒動。

(2)執行器內電容選型不當，耐壓低、介損大，電容器容易損壞。

(3)執行器內~220V~~110V~~24V變壓器鐵芯和繞組過熱會燒壞。

2分析、解決問題

通過認真查核圖紙資料和LIMITORQUE電動執行器講明書，在現場進行反復的研究和試驗，分步解決執行器存在的各個問題。

2.1解決執行器電機過熱、拒動的問題

單相交流異步電動機中啟動繞組的串聯電容器假如只在啟動過程才接入的稱電容啟動式電動機；假如是長期接入的稱電容電動機。這兩種接線方式中前一種適用于一次性啟動或不頻繁啟動的場合，特點是啟動力矩大，但啟動電流也大，電機容易過熱；后一種適于多次性啟動的場合，啟動電流較小，但啟動力矩也小，機械負荷不能太重，否則啟動失敗，電機也會過熱。前一種接線方式中，啟動完成后一般靠離心開關切除串聯電容器。但LIMITORQUE電動執行器卻用一般繼電器代替離心開關，難以保證啟動成功。

發電廠熱控自動調節有兩個特點：a.對運行參數連續跟蹤調節，要求電動執行器在一分鐘內能多次連續正反轉調節；b.執行器所帶動的閥門比較靈活，啟動轉矩并不大。可見采納電容式電動機的接線方式更為合理。

我們依照上述分析采取改進措施：如圖1，拆除J1/J2啟動繼電器的線圈和觸點，電容器與電動機固定連接，使電動執行器運轉全過程電容器不切出。

通過上述改進，達到初步目的：(1)降低電機啟動電流，克服執行器多次啟動引起過熱的現象；(2)運轉全過程提供足夠的轉矩，確保操作可靠；(3)簡化接線，降低故障率；(4)降低運行電流，克服過熱。

2.2解決移相電容選型不當的問題我們參考特種微型電機計算理論，重新計算移相電容器的參數，達到運轉過程主繞組和副繞組的電壓數值相近，相角近90°的目的。

2.2.1電容器電壓計算

按電容器耐壓水平大于工作電壓的原則，據矢量三角形能夠計算出電容器的運行電壓：UC=1.414×240=339.4V，能夠選用耐壓500V以上的電容器。

2.2.2電容器電容值計算

參考LIMITORQUE電動執行器講明書，合理選用容量匹配的電容器，用給水調節門4″做試驗，實驗數據如下：

(1)串聯電容器：500V、50μF(電機串聯電容器繞組為副繞組)

各元件的運行參數如表1，圖3(主繞組有功功率ρ1=U1I1cosβ)。

(2)串聯電容60μF，運行參數見表2，圖4。

(3)串聯電容40μF，運行參數見表3，圖5。

(4)分析比較串聯電容器容量對電機性能的阻礙(開閥為例，同一電機在4″閥門上作測試比對)，見表4。

結論：C=50μF時，繞組電流最低：降至66%左右；發熱損耗降至43%。原理是用提高電機功率因數來提高有功出力，達到既降低電機電流，又提高轉矩的雙重目的。

用試驗取得的數據選購500V、50μF的優質電容器，更換LIMITORQUE電動執行器內的移相電容，取得明顯效果：

①所選的電容器連續通電半小時以上無明顯溫升。

②電機啟動力矩能夠滿足最大閥門的要求，啟動平穩快速，啟動電流明顯降低(從原來15A降至8A)。

③可帶電機連續運轉，電容器未發生過擊穿、過熱等故障，電機無過熱。

2.3執行器內部變壓器的改進

LIMITORQUE電動執行器是進口設備，其電機標牌上標明使用的交流電源頻率是60Hz，60HVz變壓器用50Hz交流電源供電時將出現鐵芯磁密升高(甚至飽和)；繞組空載電流激增的現象，造成鐵芯和繞組過熱，這是變壓器燒壞的直接緣故。

針對變壓器設計不當：依照安裝空間較小的專門要求，參照電工手冊重新設計變壓器。

(1)變壓器變比K=220V/110V=2(初級電壓=220V，次級電壓=110V)。

(2)實測現變壓器次級最大負載電流=0.19A實測初級空載電流=0.3A(注：比常規大6倍以上)

(3)核算變壓器容量：

P=115×0.19=21.9W

為提高可靠性按30W設計I2=30/115=0.26A

(4)擬選用厚0.35mm、GEIB-19，D310高磁密優質硅鋼片作鐵芯、鐵芯截面(如圖6，圖7)。表1主繞組電壓電流副繞組電壓電流總電流電容器端電壓cosβP1

U1I1U2I2IΣUC開閥214V2.91A210V2.87A4.48A331V0.87541W關閥214V2.89A209V2.92A4.53A332V0.92569W表2主繞組電壓電流副繞組電壓電流總電流電容器端電壓cosβP1

U1I1U2I2IΣUC開閥213V4.15A229V4.08A4.09A339V0.27239W關閥213V4.05A227V4.11A4.07A340V0.325280W表3主繞組電壓電流副繞組電壓電流總電流電容器端電壓cosβP1

U1I1U2I2IΣUC開閥213V4.36A233V4.3A4.03A341V0.22204W關閥213V4.25A231V4.33A4.06A342V0.25226W表4

40μF50μF60μFcosβ(主繞組)0.220.870.27I1(A)4.362.914.15IΣ(A)4.034.484.09P1(W)204541239

(5)查閱設計手冊，可知參數，見表5。表5鐵芯型號規格尺寸中間片凈面積(cm2)鐵芯凈重(kg)acHhACEIB1919×37191257.533.5676.40.78窗口有效高度h′=0.9(h-2)=28.4mm

(6)查手冊：初級用QZ0.28，次級用QZ0.38漆包線(最大外徑分不為0.32及0.42mm)。

(7)每伏匝數N0=4.5×105/13000×6.4=5.4匝/V，初級匝數N1=5.4×220：1188匝，次級匝數N2=1.1×80×110=968匝。

(8)初級每層可繞88匝，共14層，每層墊0.05mm厚牛皮紙，初級繞組共厚14×0.37=5.2mm。

(9)初次級絕緣及靜電屏蔽層共厚0.35mm，其中初級與靜電屏蔽層之間墊0.05mm聚脂薄膜兩層，0.05mm牛皮紙1層，靜電屏蔽用0.05mm厚的銅片，靜電屏蔽與次級間墊0.05mm聚脂薄膜和牛皮紙各一層。骨架用0.5mm環氧板制作，外包兩層0.05mm聚脂薄膜和兩層0.05mm牛皮紙，加上線包，最外層包兩層0.12mm牛皮紙共0.94mm。

(10)次級每層可繞67匝，共10層，每層墊0.05mm厚牛皮紙一層，共厚4.7mm重新設計的變壓器體積比原來的小，初級空載電流只有原來的l/27，空載溫升從原來的30℃降至5℃，滿負載工作8小時，溫升從原來的60℃降至25℃，連續72小時運行正常。

LIMTO