電液比例執(zhí)行器原理及調(diào)試問題分析

李英俊，趙慧慧，宋春雨

（大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714）

0 引言

TM-25 執(zhí)行器用來替代原伺服閥，其控制精度高，動作響應(yīng)快，冗余的雙線圈提高了其運(yùn)行的可靠性。TM-25 執(zhí)行機(jī)構(gòu)為WOODWARD 公司生產(chǎn)的電液比例執(zhí)行器，作為透平調(diào)速系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，現(xiàn)應(yīng)用于石化公司E1 裂解裝置乙烯壓縮機(jī)、丙烯壓縮機(jī)的透平轉(zhuǎn)速控制中。透平轉(zhuǎn)速的精確控制與透平調(diào)試密切相關(guān)，良好的調(diào)試效果為以后機(jī)組平穩(wěn)運(yùn)行提供可靠保障，因此TM-25 的結(jié)構(gòu)原理、調(diào)試注意事項(xiàng)、關(guān)鍵參數(shù)的有效掌控對裝置日常生產(chǎn)有著重大意義。

現(xiàn)有TM-25 閥芯與油動機(jī)錯油門閥芯相連，從而推動油動機(jī)帶動閥門動作進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，因此調(diào)試過程中應(yīng)將TM-25、錯油門、油動機(jī)、閥門等4 部分看作一個整體進(jìn)行調(diào)試，在調(diào)試問題分析過程中也要充分考慮各個環(huán)節(jié)因素，通過現(xiàn)象看本質(zhì)來逐一排查，確定問題根源。

1 電液比例執(zhí)行器TM-25 動作原理

電液比例執(zhí)行器TM-25 出廠時執(zhí)行器的輸出偏置校準(zhǔn)為：當(dāng)失去電流控制信號時，閥門關(guān)閉。TM-25 的輸出軸通過連接桿與萬向節(jié)直接和油動機(jī)錯油門閥芯相連，通過調(diào)節(jié)TM25 的控制電流，輸出軸上下移動，從而帶動錯油門閥芯上下移動（圖1）。向上移動時，壓力油經(jīng)過錯油門“A”、“B”口，進(jìn)入油動機(jī)下腔，閥門開啟；向下移動時油缸下腔的油接通回油口“C”排出，閥門關(guān)閉。一旦閥門達(dá)到設(shè)定位置，TM-25 將油動機(jī)錯油門閥芯控制在中位位置，錯油門閥芯的凸肩將油缸下腔的進(jìn)油口“A”和回油口“C”都關(guān)閉，閥門停在設(shè)定位置。

圖1 滑閥內(nèi)部結(jié)構(gòu)

TM-25 電液比例執(zhí)行器全行程25.4 mm，控制電流為20～200 mA，運(yùn)行時平衡電流為110 mA，正常工作時雙線圈同時帶電，滿足控制要求。當(dāng)有一組線圈故障時（開路或失電），TM-25會向關(guān)閥的方向動作，引起閥門波動，但隨之系統(tǒng)會自動將故障線圈的控制電流加載到工作線圈的控制電流上，從而使閥門開度得到滿足。電液比例執(zhí)行器輸出軸隨力矩馬達(dá)控制信號的變化而按照比例變化。在執(zhí)行器中（圖2），控制電流通過力矩馬達(dá)伺服閥產(chǎn)生一個壓差力，推動二級滑閥移動，改變伺服活塞上、下腔內(nèi)的油壓，從而使輸出軸運(yùn)動。內(nèi)部的機(jī)械反饋使力矩馬達(dá)的擋油板回中（即通過改變噴嘴背壓），作用到二級放大滑閥兩端的壓力相互抵消，此時輸出軸停止動作。

圖2 TM-25 電液比例執(zhí)行器內(nèi)部原理

2 調(diào)試關(guān)鍵參數(shù)

TM-25 執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過萬向節(jié)與導(dǎo)閥閥芯相連，帶動錯油門閥芯動作對油路進(jìn)行控制。為滿足平衡電流110 mA 要求，在安裝調(diào)試時根據(jù)錯油門閥芯的行程首先將萬向節(jié)兩端的內(nèi)六角螺栓距離調(diào)整為71.7 mm，此時對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行動作實(shí)驗(yàn)，看平衡電流是否滿足要求：當(dāng)平衡電流偏小時，應(yīng)當(dāng)將距離繼續(xù)調(diào)大；當(dāng)平衡電流偏大時，應(yīng)當(dāng)將距離繼續(xù)調(diào)小，直到滿足平衡電流要求為止。

調(diào)試結(jié)束后需對油動機(jī)行程進(jìn)行測量，以達(dá)到預(yù)期效果。由于閥門反饋使用LVDT 線性反饋器（圖3），因此需對LVDT 線性反饋器線圈阻止進(jìn)行測量，最終當(dāng)閥門開度為50%時，LVDT線性反饋器2 個次級線圈阻值相同，此時方能進(jìn)行閥門標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)束后進(jìn)行閥門實(shí)驗(yàn)，最終調(diào)試結(jié)束。

圖3 LVDT 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

關(guān)鍵控制參數(shù)點(diǎn)：丙烯壓縮機(jī)EC-351 速關(guān)閥LVDT 反饋器全行程203 mm，閥門全關(guān)時LVDT 桿頂據(jù)LVDT 殼體的距離為38 mm；調(diào)速閥LVDT 反饋器全行程305 mm，閥門全關(guān)時LVDT 桿頂據(jù)LVDT 殼體的距離為50.8 mm；抽汽閥LVDT 反饋器全行程152 mm，閥門全關(guān)時LVDT 桿頂據(jù)LVDT 殼體的距離為33 mm。乙烯壓縮機(jī)EC-341 調(diào)速閥反饋器LVDT 全行程152 mm。

3 調(diào)試問題分析

3.1 TM-25 動作不穩(wěn)定

TM-25 電液比例執(zhí)行器對油品質(zhì)量要求較高，因此調(diào)試前必須保證油品清潔度等級至少達(dá)到ISO 4406 20轅18轅15 的要求，否則會導(dǎo)致TM-25 內(nèi)部滑閥出現(xiàn)卡澀現(xiàn)象，閥芯始終不能達(dá)到平衡點(diǎn)，因此波動。在閥門投用前充分進(jìn)行拉法動作實(shí)驗(yàn)，確保進(jìn)油、回油油管路內(nèi)空氣排凈，避免由于空氣在油管路內(nèi)存留導(dǎo)致油壓不穩(wěn)定造成輸出波動。

3.2 LVDT 反饋信號與TM-25 輸出信號存在滯后

由于LVDT 反饋信號直接代表油動機(jī)的動作行程，因此需要將TM-25、錯油門閥芯、油動機(jī)看作一個整體進(jìn)行分析：將TM-25 與錯油門連接部位分開，通過ITCC 控制系統(tǒng)給定20～200 mA 的控制信號，看TM-25 輸出是否穩(wěn)定，如果輸出穩(wěn)定表明TM-25 處于完好狀態(tài)，此時需檢查錯油門閥芯及油動機(jī)是否存在卡澀現(xiàn)象，直至閥門整體動作平穩(wěn)消除故障原因。

3.3 防止TM-25 發(fā)生卡澀

化工裝置正常生產(chǎn)時一般不做大調(diào)整，閥門開度相對固定，因此TM-25 閥芯也相對固定，長時間穩(wěn)定狀態(tài)下TM-25 閥芯易產(chǎn)生卡澀現(xiàn)象。為防止該現(xiàn)象發(fā)生需在功能塊圖上將控制信號增加抖動信號（圖4），一般原則為：抖動信號能對TM-25 閥芯產(chǎn)生輕微動作，但是不至于帶動錯油門滑閥產(chǎn)生動作，因此油動機(jī)也不會產(chǎn)生動作，這樣既能保證閥門的運(yùn)行穩(wěn)定，又可以防止TM-25 出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，一般抖動信號電流為3 mA。

圖4 功能塊中增加3 mA 抖動信號

4 結(jié)束語

TM-25 電液比例執(zhí)行器在機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)中發(fā)揮很大作用，精準(zhǔn)的調(diào)速控制使得裝置平穩(wěn)運(yùn)行，通過對結(jié)構(gòu)的了解及調(diào)試過程中的問題處理能更好地為裝置服務(wù)，在日常巡檢過程中關(guān)注閥門運(yùn)行曲線能更好地掌握閥門運(yùn)行狀態(tài)，力爭做到生產(chǎn)問題早發(fā)現(xiàn)、早處理，對機(jī)組安穩(wěn)生產(chǎn)有著重要意義。