比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)在滑閥控制中的應(yīng)用

楊麗燕 張 鵬

(中國(guó)石油玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735200)

比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)在滑閥控制中的應(yīng)用

楊麗燕 張 鵬

(中國(guó)石油玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735200)

針對(duì)某煉油廠的滑閥控制問題，介紹了BLF-IIIBP型比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，對(duì)該機(jī)構(gòu)中的液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹，對(duì)比分析了LBHF伺服電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)與該新電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀況，由分析可知新電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，消除了電液控制柜高壓油路系統(tǒng)泄漏帶來的風(fēng)險(xiǎn)。

滑閥 比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu) PLC控制

中國(guó)石油玉門煉油化工總廠0.8Mt/a重油催化裝置共有7套電液滑閥，均為冷壁式單動(dòng)滑閥，所采用的LBHF伺服電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)使用了十多年，許多配件都已停止生產(chǎn)，備件采購(gòu)困難，油泵出現(xiàn)故障時(shí)無(wú)法及時(shí)維修；而且液壓控制系統(tǒng)的油路為高壓軟管連接，易損壞，滑閥控制柜安裝位置離高溫管線較近，易造成液壓油大量泄漏，存在一定的安全隱患[1，2]。

目前，主要針對(duì)這7套控制柜中故障率高、對(duì)裝置生產(chǎn)影響大的3臺(tái)滑閥控制柜進(jìn)行更新改造，選用BLF-IIIBP 型比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)后，滑閥控制操作性能更加安全可靠，并保持了電液滑閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)備的完整性和優(yōu)良的操作性能。

1 BLF-IIIBP型比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)①

BLF-IIIB 型比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電氣控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)組成。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用德國(guó)的比例電磁閥，與射流管式伺服閥相比，比例閥輸出流量正比于閥控制繞組的輸入控制信號(hào)，屬于線性控制系統(tǒng)，它對(duì)工作油液的清潔度要求比伺服閥的低，抗污染能力強(qiáng)、運(yùn)行平穩(wěn)；油站采用壓力控制、間斷加壓(即：液壓系統(tǒng)壓力控制在額定壓力(8～10MPa)范圍內(nèi)，兩個(gè)蓄能器在靜壓狀態(tài)下運(yùn)行，油溫低，適合長(zhǎng)期穩(wěn)定操作)，因此控制柜能耗下降，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的；油站內(nèi)采用不銹鋼管連接方式，杜絕了系統(tǒng)漏油，確保安全生產(chǎn)；采用PLC控制后消除了分離元件帶來的故障；便于集中控制與維修保養(yǎng)，操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、控制精度高。

2 液壓控制系統(tǒng)概述

2.1工作原理

BLF-IIIB 型比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)的控制過程主要通過PLC(可編程序控制器)來實(shí)現(xiàn)，其工作原理如圖1所示，在運(yùn)行過程中，由電機(jī)D拖動(dòng)油泵P，經(jīng)過截止閥M1，將油箱中的低壓油抽入油泵P內(nèi)，產(chǎn)生高壓油，再經(jīng)過單向閥V4、過濾器L1-2、截止閥M2、M3送入蓄能器ZL1、ZL2，儲(chǔ)存并建立系統(tǒng)壓力，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到工作壓力上限時(shí)，壓力變送器S的壓力高觸點(diǎn)轉(zhuǎn)為閉合，經(jīng)過PLC判斷，使卸荷電磁閥DV3失電，則油泵所排出的油經(jīng)電磁閥DV3回流至油箱，油泵電機(jī)處于輕載運(yùn)行，液壓控制系統(tǒng)在由蓄能器ZL1、ZL2所建立的壓力下運(yùn)行。隨著油缸的不斷運(yùn)行，系統(tǒng)壓力下降，當(dāng)降至工作壓力下限時(shí)，壓力變送器S壓力低觸點(diǎn)又閉合，經(jīng)PLC判斷，使卸載電磁閥DV3得電，則油泵P向液壓系統(tǒng)供油，直至達(dá)到系統(tǒng)工作壓力上限。溢流閥AV調(diào)整在額定壓力，確保液壓控制系統(tǒng)安全運(yùn)行。

2.2實(shí)現(xiàn)方式

2.2.1閥位控制系統(tǒng)

閥位控制系統(tǒng)采用PLC完成，控制室輸出的4～20mA自控信號(hào)SP、閥門位移傳感器的反饋信號(hào)(閥位信號(hào))PV分別經(jīng)I/O端子輸入S-235的輸入模塊AI(A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊)，并將SP、PV兩信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算，數(shù)字量運(yùn)算結(jié)果再由S-235的輸出模塊AO(D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊)在其輸出端R、V端子輸出-10V～0V～10V作為功率放大器的輸入信號(hào)，PLC根據(jù)預(yù)先設(shè)置的編程指令運(yùn)算，輸出模塊由9/10或11/12端子輸出信號(hào)控制比例閥各線圈，使相應(yīng)油道開通，來控制閥門的運(yùn)行。

圖1 比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)工作原理

2.2.2聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

聯(lián)鎖控制系統(tǒng)由PLC的S7-224主機(jī)和擴(kuò)展卡(兩塊)來完成。比例閥 SV1 由主控制室輸出信號(hào)SP控制的條件是自鎖電磁閥 DV1 帶電，而自鎖電磁閥DV1帶電與否，由控制室輸出信號(hào)SP和閥位反饋信號(hào)PV所控制，輸出控制信號(hào)SP與閥位反饋信號(hào)PV的差值ΔV不超差。只有這3個(gè)信號(hào)都正常，自鎖電磁閥DV1才帶電，從而保證主控制室輸出信號(hào)對(duì)比例閥有效控制。3個(gè)信號(hào)中有一個(gè)不正常，就進(jìn)入自鎖狀態(tài)，主控制室控制方式轉(zhuǎn)為其他控制方式。這些自鎖和其他報(bào)警信號(hào)經(jīng)一次元件采集后均送入 PLC 系統(tǒng)按預(yù)先組態(tài)好的程序運(yùn)行，確保閥門在保位狀態(tài)[3，4]。

2.3功能

2.3.1綜合報(bào)警功能

比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)能給中控室提供無(wú)源的綜合報(bào)警，包括輸入控制室液位低、工作油液壓力低、泵電機(jī)動(dòng)力失電、自控信號(hào)SP消失、閥位信號(hào)PV消失、偏差大、油溫高低指示、壓差大指示和自保指示9個(gè)信號(hào)。

2.3.2現(xiàn)場(chǎng)鎖定

在儀表室遠(yuǎn)程控制時(shí)，若發(fā)生自控信號(hào)SP消失、閥位信號(hào)PV消失、傳感器短路斷電、儀表電源失電、SP與PV的差值ΔV 超過設(shè)定范圍 3%～5%時(shí)，延時(shí)鎖定0～30s可調(diào)、系統(tǒng)油壓低等故障，實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)鎖定，并在現(xiàn)場(chǎng)電控箱面板上有相應(yīng)指示燈顯示。

2.3.3現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警功能

當(dāng)出現(xiàn)油箱液位低于標(biāo)定(玻璃板10～20mm)液位、工作油液的壓力低于6MPa、泵電機(jī)動(dòng)力失電、泵電機(jī)過載及油過濾器壓差大于0.45MPa超差等故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)控制面板上有相應(yīng)報(bào)警燈光指示。

2.4操作方式

比例電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)有4種操作方式：儀表室控制操作、現(xiàn)場(chǎng)液壓手操控制操作、儀表現(xiàn)場(chǎng)遙控操作和機(jī)械手輪操作。

3 新舊系統(tǒng)運(yùn)行狀況對(duì)比

3.1控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

舊電液控制機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)采用的是模擬式、獨(dú)立單元板結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)故障報(bào)警提示信號(hào)較少，如果控制單元板出現(xiàn)問題，判斷處理故障難度大，而且各單元板的備用件均為專用部件，儲(chǔ)備、維修成本高。

新電液控制機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)采用西門子S7-200 PLC控制器，控制器和輸入、輸出模塊均為 PLC 的通用模塊，控制系統(tǒng)無(wú)需太多備品、備件，維修成本相對(duì)較低；同時(shí)控制系統(tǒng)提供了19種系統(tǒng)狀態(tài)和報(bào)警信號(hào)，對(duì)處理故障有較大的幫助，降低了處理故障的難度。

3.2系統(tǒng)壓力控制

舊電液控制機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的壓力控制采用恒壓控制，用溢流閥來保證液壓系統(tǒng)壓力，油泵一直處于帶負(fù)荷工作，與新電液控制機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)油泵相比運(yùn)行功耗較大。

新電液控制機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的壓力控制采用定壓控制，控制系統(tǒng)正常工作壓力在8～10MPa之間變化，此時(shí)油泵不帶負(fù)荷，滑閥的閥位控制靠蓄能器靜壓來實(shí)現(xiàn)，如果系統(tǒng)調(diào)節(jié)不太頻繁，油站系統(tǒng)壓力由10MPa下降到8MPa時(shí)間是30min，這個(gè)時(shí)間段內(nèi)油泵處于輕載運(yùn)行；如果液壓系統(tǒng)壓力低于8MPa時(shí)，油泵帶負(fù)荷運(yùn)行，液壓系統(tǒng)壓力由8MPa上升到10MPa時(shí)，油泵工作的時(shí)間大約是20s；當(dāng)液壓系統(tǒng)壓力上升到10MPa時(shí)，系統(tǒng)中卸荷閥打開，油泵處于輕載運(yùn)行；油泵在保證系統(tǒng)正常壓力時(shí)不是一直處在帶負(fù)荷運(yùn)行中，而是處于輕載和帶負(fù)荷工作之間切換，因此降低了油泵的運(yùn)行功耗。

3.3控制系統(tǒng)油路

舊電液控制機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)的油路為高壓軟管連接，如果系統(tǒng)中油路過濾器出現(xiàn)堵塞或溢流閥故障，均可造成系統(tǒng)局部超壓，導(dǎo)致油管破裂、液壓油外泄，由于滑閥控制柜安裝位置距離高溫管線較近，存在一定的安全隱患。

新電液控制機(jī)構(gòu)液壓控制系統(tǒng)的油路為不銹鋼管硬連接，系統(tǒng)的壓力控制采用的是定壓控制，系統(tǒng)壓力在8～10MPa范圍內(nèi)，如果系統(tǒng)中出現(xiàn)油路堵塞，控制系統(tǒng)判斷出系統(tǒng)超壓時(shí)會(huì)自動(dòng)打開油泵卸載電磁閥，油液返回油箱，不會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)超壓?jiǎn)栴}，因此液壓控制系統(tǒng)安全性能較高。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)改造后電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原理、功能的介紹和新、舊電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、壓力控制、油路系統(tǒng)等方面的比對(duì)分析不難發(fā)現(xiàn)，更新改造后的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)更加符合催化裝置的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行狀況，而在近兩年的運(yùn)行中，也證實(shí)了這一論述，改造后的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)、操作控制可靠，閥位反饋指示準(zhǔn)確，運(yùn)行功耗下降，沒有出現(xiàn)油管爆裂漏油的現(xiàn)象，提高了液壓控制系統(tǒng)安全性能，達(dá)到了改造的目的，為催化裝置長(zhǎng)周期安全、平穩(wěn)運(yùn)行打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1] 王自軍，孫宗慧，譚興林.催化裝置滑閥故障及其分析[J].石油化工設(shè)備，2014，43(2)：103～105.

[2] 劉孟德.催化裂化裝置滑閥故障分析[J].石油化工設(shè)備，2010，39(4)：95～99.

[3] 趙斌，郭俊杰.比例閥控制電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)在主風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉系統(tǒng)的應(yīng)用[J].化肥設(shè)計(jì)，2009，47(5)：54～56.

[4] 任志光.比例、伺服電液控制技術(shù)在催化裝置滑閥應(yīng)用中的比較[J].河南化工，2015，32(1)：46～49.

(Continued from Page 426)

The method of step-by-step selection of monitoring variables based on information entropy was proposed, which has the relation between information entropy and information quantity of controlled variables based and the generalized correlation among variables of mutual information general correlation coefficients adopted to implement step-by-step selection of monitoring variables. Through making use of Friedman mathematical model and Lorenz and Rossler equations, the feasibility of variables’ selection was testified, including the single variable selection. Applying the proposed method to select DCS monitoring variables in a coal chemical enterprise proves this method’s technical feasibility.

information entropy, DCS monitoring variable, mutual information, generalized correlation coefficient, variable selection

2016-03-03(修改稿)

TH134

B

1000-3932(2016)04-0449-03