REXA執(zhí)行器在主風機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的應(yīng)用

鐘 海 李閩燕 王 健 果 碩 趙仁輝 唐艷伶

(中國石油華北石化公司)

REXA執(zhí)行器在主風機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的應(yīng)用

鐘 海 李閩燕 王 健 果 碩 趙仁輝 唐艷伶

(中國石油華北石化公司)

針對二催化主風機原電液伺服靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)存在的動力油系統(tǒng)泄漏嚴重、伺服馬達拒動、伺服閥卡澀及靜葉漂移等問題，對該系統(tǒng)進行了改造。將原電液執(zhí)行器更換為REXA執(zhí)行器。改造后，極大地減少了液壓油管路，解決了原系統(tǒng)的伺服閥卡澀、靜葉漂移及滲漏等問題。

REXA執(zhí)行器 主風機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng) 改造 電液執(zhí)行器

中國石油華北石化公司二催化主風機是裝置擴能改造時由三催化搬遷過來的，其中風機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用的是液壓站式伺服調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由獨立的動力油站、伺服放大器、伺服閥和雙伺服馬達組成[1～4]。風機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)自開工以來，存在動力油系統(tǒng)泄漏嚴重、伺服馬達拒動、伺服閥卡澀及靜葉漂移等諸多安全隱患。為解決上述問題，提高風機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全性和可靠性，中國石油華北石化公司決定在裝置大檢修期間，對原系統(tǒng)進行改造，采用REXA執(zhí)行器代替原液壓伺服調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為新的靜葉調(diào)節(jié)用執(zhí)行器。

1 REXA執(zhí)行器的構(gòu)成與工作原理

1.1 REXA執(zhí)行器的構(gòu)成

REXA執(zhí)行器是一種智能型機電液一體化執(zhí)行器，由控制箱、動力模塊和兩個動力油缸組成。兩個動力油缸分別固定在原伺服油缸的位置，與風機靜葉連桿剛性連接。動力模塊固定在一側(cè)動力油缸上，通過不銹鋼管與兩個動力油缸連接?？刂葡渚徒惭b在易于操作和維護的地方。

1.2 REXA執(zhí)行器的選型

根據(jù)現(xiàn)場測量并與技術(shù)資料比對可知：風機靜葉的雙側(cè)出力合計約42kN，實際行程45mm，全行程時間約20s。故可選擇GL20000-2-0.5D-P-2S型REXA執(zhí)行器作為該風機靜葉調(diào)節(jié)用執(zhí)行器，其技術(shù)參數(shù)為：最大出力90kN，實際行程50mm，全行程時間約15s，滿足原設(shè)計參數(shù)要求。

1.3 工作原理

REXA執(zhí)行器接收控制器的控制指令，將當前位置信號與控制指令進行比較，若偏差大于設(shè)定死區(qū)，則輸出指令，使電機旋轉(zhuǎn)，通過液壓油泵和動力模塊控制液壓油流動，利用油缸的線性位移驅(qū)動風機靜葉；當偏差小于死區(qū)時，電機停轉(zhuǎn)，動力油缸自動保持位置，完成調(diào)節(jié)過程[3，4]。

REXA執(zhí)行器工作原理如圖1所示。在油泵停止工作的情況下，執(zhí)行器依靠流量配比閥FMV1、FMV2來封閉液壓缸兩側(cè)的進、排油，使之處于保位狀態(tài)；當REXA接收到左移信號時，智能可控電機驅(qū)動油泵順時針轉(zhuǎn)動。在高壓油路中，F(xiàn)MV-2的A口壓力升高，F(xiàn)MV-2中的閥桿被壓力推動向左移動，使FMV2的A口和E口導(dǎo)通，F(xiàn)MV2中的止回閥也被打開，使得B口和D口導(dǎo)通，油缸回流通道導(dǎo)通。高壓油通過FMV1的止回閥進入雙作用油缸的右腔。由于油缸是密閉的，進入油缸右腔的油推動活塞向左側(cè)移動，并將同等數(shù)量的油從油缸左腔排出。排出的油通過FMV2打開的止回閥經(jīng)B口流回油泵處。同理，當REXA接收到右移信號時，雙向泵逆時針轉(zhuǎn)動，液壓油向相反的方向流動，使A1和E1導(dǎo)通，B1和D1導(dǎo)通，高壓油通過FMV2的止回閥進入雙作用油缸的左腔，推動活塞向右移動?；钊覀?cè)的油通過FMV1流回油泵處。當泵停止時，兩個止回閥均關(guān)閉，液壓油被鎖在油缸中。

圖1 REXA執(zhí)行器工作原理

1.4 特點

REXA執(zhí)行器的特點有：

a. 采用機電液一體化設(shè)計，取消了龐大的液壓站系統(tǒng)；

b. 液壓油在全封閉的環(huán)境內(nèi)流動，徹底解決了因液壓系統(tǒng)開式循環(huán)導(dǎo)致的油液污染問題；

c. 采用集成型模塊化設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、維護維修方便；

d. 流量配對系統(tǒng)(獲得美國專利)使得執(zhí)行機構(gòu)內(nèi)部的流體壓力不隨介質(zhì)壓力的波動而變化，執(zhí)行機構(gòu)在不需要動作時保持原位，電機不工作，延長了電機的使用壽命[3,4]。

2 改造方案

2.1 改造前狀況

原二催化主風機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)動力油站由兩臺交流電機、兩臺柱塞泵、油箱、兩個蓄能器、一臺冷卻器、一臺電加熱器、一個油過濾器、一個空氣濾清器及一個溢流閥等組成。油站采用分體式結(jié)構(gòu)，元件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且故障點多，導(dǎo)致現(xiàn)場多處出現(xiàn)液壓油滲漏現(xiàn)象。另外，由于油液在液壓管道和油箱之間不斷循環(huán)(開放式)，導(dǎo)致油液易老化、氧化，需經(jīng)常過濾并定期更換；電機需連續(xù)工作以保持系統(tǒng)壓力。伺服閥受伺服放大板的控制，易零漂、噴嘴易堵塞并且卡澀時會造成靜葉調(diào)節(jié)失控[2]。

2.2 改造方案

首先，拆除動力油站(包括油箱、油泵及電磁閥組等)，動力油站位于主風機一層地面，油站體積約2300mm×1700mm×1500mm，油箱容積為500L，各種油管路合計約100m；拆除伺服閥和伺服馬達；拆除液壓鎖、伺服放大模塊和伴熱帶。

然后，在主風機南側(cè)和北側(cè)分別安裝動力油缸，動力模塊固定在南側(cè)動力油缸上；因現(xiàn)場安裝位置較小，所以控制箱安裝在機房南側(cè)立柱上；控制箱電纜穿鋼管連接至動力模塊(圖2)。

最后，采用廠家提供的專用電纜將控制箱與動力模塊、控制箱與閥位傳感器相連；控制箱至DCS共4個信號，分別是靜葉控制信號、靜葉閥位回訊信號、靜葉故障信號、自動/遠程狀態(tài)信號，前兩者為4～20mA模擬量信號，后兩者是數(shù)字量信號。

3 REXA執(zhí)行器與原電液執(zhí)行器對比

REXA執(zhí)行器與原電液執(zhí)行器的性能對比見表1。

圖2 靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

表1 REXA執(zhí)行器與原電液執(zhí)行器的性能對比

(續(xù)表1)

4 結(jié)束語

中國石油華北石化公司二催化主風機靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)在改造前，由于動力油系統(tǒng)引起的裝置波動共6次，其中造成裝置停機兩次，對裝置的長周期運行造成了極大影響。改造后REXA執(zhí)行器占地小，極大地減少了液壓油管路，解決了原系統(tǒng)的伺服閥卡澀、靜葉漂移、滲漏問題，電機功率小，運行時間短，液壓油使用量大幅降低，每年水電費和液壓油費節(jié)約十余萬元。目前，系統(tǒng)控制平穩(wěn)準確，達到了改造目的，實現(xiàn)了催化裝置的長周期安全、平穩(wěn)運行。

[1] 趙斌,郭俊杰.比例閥控制電液執(zhí)行機構(gòu)在主風機導(dǎo)葉系統(tǒng)的應(yīng)用[J].化肥設(shè)計,2009,47(5):54～56.

[2] 蘭石保.軸流風機靜葉控制系統(tǒng)原理及應(yīng)用[J].化工自動化及儀表,2012,39(11):153～155.

[3] 王連軍,李曉晨.新型靜葉調(diào)節(jié)系統(tǒng)在軸流風機的應(yīng)用[J].石油和化工設(shè)備,2016,19(12):54～57.

[4] 吳世權(quán),王會剛.機組靜葉控制系統(tǒng)幾種電液執(zhí)行器對比分析[J].設(shè)備管理與維修,2016,(1):51～53.

TH862+.77

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1000-3932(2017)09-0895-04

2017-04-10，

2017-05-02)

鐘海(1975-)，工程師，從事自控設(shè)計工作，1770243@qq.com。