靜葉電液比例閥控制系統(tǒng)的研究與應用

鞏鵬

摘要：TRT機組靜葉控制系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性是保證TRT頂壓調(diào)控能力的主要因素之一。設計中，銀前2套TRT機組靜葉控制系統(tǒng)采用電液伺服閥控制方式，電液伺服閥具有響應時間短（從0到100%的響應時間小于20ms）、工作可靠等優(yōu)點，但在生產(chǎn)實踐中也發(fā)現(xiàn)，TRT靜葉伺服控制系統(tǒng)出現(xiàn)的一些故障包括信號丟失、傳感器和電源失電故障會造成靜葉大幅波動甚至全開或全關，影響了TRT機組的高爐頂壓調(diào)控效果。

關鍵詞：靜葉電液比例閥控制系統(tǒng)；研究；應用

1、TRT靜葉伺服控制系統(tǒng)分析

1.1靜葉伺服控制系統(tǒng)工作原理

伺服控制系統(tǒng)的工作過程為：由自控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，在伺服控制器中與油缸的實際位置信號相比較，成為誤差的信號放大后，送入電液伺服閥。伺服閥按一定的比例將電流信號轉變成液壓油量推動油缸運動。由位置傳感器發(fā)出的反饋信號不斷改變，直至于指令信號相等時，油缸停止運動。油缸停在指定的位置上，使透平靜葉穩(wěn)定在一定的開度上。油缸的直線運動、通過一套曲柄轉變成靜葉的旋轉運動，改變靜葉的工作開度。隨著系統(tǒng)信號的不斷變化，透平靜葉的開度也將不斷改變，并通過靜葉開度的變化，從而達到控制機組轉速，控制煤氣流量、控制高爐頂壓的目的。

1.2TRT靜葉伺服控制系統(tǒng)存在的主要問題

1）對動力油油質(zhì)的要求高

當前我廠對TRT動力油的油質(zhì)要求為8級以下（按照美國國家航空及宇航工業(yè)標準NAS1638），而根據(jù)MOOG廠家提供的產(chǎn)品說明，伺服閥對動力油油質(zhì)的要求為6級或更好，而我們當前動力油系統(tǒng)達到6級的油質(zhì)難度相當高。

2）原靜葉伺服控制系統(tǒng)不具備鎖位功能。

原TRT靜葉伺服控制系統(tǒng)，不具備鎖位功能，即一旦發(fā)生信號丟失、傳感器故障和電源失電情況，將無法保證靜葉開度到安全位置，從而使得TRT機組存在著嚴重的不安全隱患。2011年6月份，銀前2#TRT曾經(jīng)出現(xiàn)一次靜葉全開現(xiàn)象，原因是靜葉位置傳感器損壞，導致靜葉開度信號丟失，系統(tǒng)會認為靜葉沒有開度，從而會一直給電液伺服閥打開信號，直至靜葉全開，影響了高爐的生產(chǎn)順行。

3）控制高爐頂壓波動相對較大

高爐頂壓的控制主要通過TRT靜葉伺服控制系統(tǒng)控制靜葉的開關來實現(xiàn)，由于目前控制系統(tǒng)的動作不靈敏、信號滯后、誤差等原因，造成高爐頂壓在±3kpa范圍內(nèi)波動，不能更好的穩(wěn)定高爐頂壓。

2、靜葉控制系統(tǒng)改造思路和技術分析

2.1改造思路

根據(jù)TRT靜葉伺服控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的不足，我們設想是否存在這樣的靜葉伺服控制設備，既對動力油的油質(zhì)要求較低，又能滿足當前TRT頂壓調(diào)控的需要，還能實現(xiàn)靜葉自動鎖位的功能，當靜葉位置反饋信號失?；騺G失的情況下，至少能保證TRT靜葉開度鎖定，而不至于靜葉全開，降低TRT對高爐的影響程度。經(jīng)過多次探討和論證，最終選擇了采用電液比例閥代替電液伺服閥的技術改造方案。

2.2飼服閥控制系統(tǒng)與比例閥控制系統(tǒng)技術性能比較與分析：

采用電液比例閥代替電液伺服閥，完成對靜葉的控制，主要問題是在控制精度和相應時間上的區(qū)別，采用大流量高品質(zhì)的電液比例閥，恰好解決了此問題。下面將從油質(zhì)要求、結構形式、響應時間等方面進行比較說明。

從表中可以看出，由于結構的不同，電液伺服閥和電液比例閥在油質(zhì)要求上相差較大，比例閥較伺服閥的油質(zhì)要求一般低三個級別，這就給生產(chǎn)中油質(zhì)的過濾工作帶來極大好處，大大降低了TRT動力油過濾成本，同時也避免了因油質(zhì)輕微污染造成了伺服閥堵塞而導致伺服閥動作不靈敏、工作振動大等難題。從以上對比分析看出，在油質(zhì)要求、工作穩(wěn)定性等方面，電液比例閥具有明顯的優(yōu)點。

3、改造實施過程

將原有的電液伺服閥更換為過渡油路塊，在過渡油路塊上安裝使用帶鎖位功能的大流量電液比例閥，原伺服閥的進出油管道不作改變。在DCS柜安裝智能型控制器來控制比例閥動作。DCS系統(tǒng)除稍增加或調(diào)整控制室到現(xiàn)場的布線不外做任何改變。

具體實施過程如圖3所示。

4、改造效果和經(jīng)濟效益

現(xiàn)場試驗和運行實踐表明，改造后，靜葉控制精度和動態(tài)響應、靜葉油缸全行程時間、故障鎖位功能均達到或優(yōu)于改造指標，使高爐調(diào)節(jié)頂壓性能大大提高，使用后頂壓能夠提高3kpa運行，并且頂壓控制在±1kpa范圍內(nèi)波動，不僅能夠穩(wěn)定了高爐的生產(chǎn)而且能夠使TRT創(chuàng)造更好的效益。

采用電液比例閥技術進行靜葉伺服控制系統(tǒng)改造，約需費用30萬元。若采用原電液伺服閥方式，由于油質(zhì)污染問題，平均四個月就要更換一次伺服閥，送外地進行清洗。若保證機組正常運行，則每臺機組需備用伺服閥3臺，每臺伺服閥約6萬元，清洗一次費用為5000元，則每年需備件及伺服閥清洗費用為21萬元。電液比例閥技術后頂壓提升了3kpa，每小時比原來提升發(fā)電量400kw，一年多發(fā)3504000度電，按每度電0.66元計算，每年僅發(fā)電量創(chuàng)造價值為230余萬元。使用若因伺服閥振動引起動力油管道出現(xiàn)故障，那給TRT機組造成的損失無法計算，甚至會造成動力油全部損失。因此，采用此種改造方式在經(jīng)濟上是可行的。

參考文獻：

[1]伺服控制技術在TRT控制系統(tǒng)中的應用[J].李權，梁東芳，李秀英.包鋼科技.2013（05）

[2]TRT液壓伺服控制系統(tǒng)常見故障與處理[J].蔣有軍.通用機械.2012（08）