薛 明

(洛陽(yáng)三隆安裝檢修有限公司，河南洛陽(yáng) 471012)

隨著FCC(催化裂化)裝置處理量的增加和能量回收技術(shù)的發(fā)展，滑閥、塞閥及蝶閥等設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛。而驅(qū)動(dòng)這些設(shè)備動(dòng)作所使用的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)也扮演著越來越重要的角色。LB2000型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)是蘭州煉油化工機(jī)械廠生產(chǎn)，在LBHF型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上經(jīng)升壓提速、優(yōu)化液壓流程和系統(tǒng)設(shè)計(jì)等諸多優(yōu)化措施而來，可滿足不同規(guī)格滑閥、塞閥及蝶閥等設(shè)備對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配置要求的先進(jìn)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這也是國(guó)產(chǎn)領(lǐng)域中最先進(jìn)的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)之一。

1 LB2000型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制原理

LB2000型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個(gè)典型的位移反饋控制系統(tǒng)，如圖1所示。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)位移控制系統(tǒng)是由伺服放大器液壓油源、電液伺服閥、伺服油缸及位移傳感器等組成的一個(gè)電液位置伺服控制系統(tǒng)，其中伺服放大器接收輸入信號(hào)與反饋信號(hào)，把比較小的偏差信號(hào)加以運(yùn)算放大，輸出一個(gè)與偏差信號(hào)成一定函數(shù)關(guān)系的控制電流，輸入電液伺服閥的力矩馬達(dá)線圈中驅(qū)動(dòng)伺服閥，伺服閥控制油缸活塞帶動(dòng)負(fù)載動(dòng)作。在這里電液伺服閥是電液轉(zhuǎn)換、液壓放大的流量控制元件;伺服油缸是執(zhí)行元件;閥門是控制對(duì)象;直線位移傳感器是反饋測(cè)量元件;液壓油源是系統(tǒng)動(dòng)力部分。從系統(tǒng)控制方框圖中可以看出各部分原件分工明確，各司其職，其中液壓油源部分是系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)立的存在，向電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)提供動(dòng)力而沒有反饋，即一刻不停地輸出油壓，所以保證其工作的持續(xù)性就顯得特別重要。

圖1 電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)系統(tǒng)控制方框圖

2 滑閥液壓原理

2.1 主要構(gòu)件

2.1.1 油箱

油箱R用以儲(chǔ)存系統(tǒng)所需的足夠油液，并具有散熱、沉淀過濾雜質(zhì)、分離油液中氣泡等作用。油箱(R)為封閉式長(zhǎng)方形不銹鋼板焊接結(jié)構(gòu)，中間隔板把油箱分成吸油區(qū)和回油區(qū)。其內(nèi)部裝有吸油濾油器(FT1)和油量油溫計(jì)(LTI)。油箱底面向一側(cè)傾斜，在最低處設(shè)有放油口，正常情況下用球閥(MV15)關(guān)閉。油箱底部焊接有油路連接塊，系統(tǒng)的總回油、泵的吸油和泄油均通過油路連接塊及其上的手動(dòng)截止閥(MV10、MV11、MV12)和油箱連接。油箱蓋板和箱體采用焊接形式，蓋板上裝有液位控制繼電器(LS)、電接點(diǎn)溫度計(jì)(TS)、棒式磁濾油器、預(yù)壓式空氣濾清器(AV)。LS、TS安裝在防爆罩內(nèi)，滿足了防爆要求。蓋板中央設(shè)有檢修手孔。

2.1.2 集成油路Ⅰ

集成油路I是系統(tǒng)油源部分的回路。包括溢流閥調(diào)壓、限壓;雙聯(lián)過濾器過濾及其切換操作的閥MV1、MV1，CV2、CV2，蓄能器連通與切斷的閥MV4、MV5、泵出口壓力(PI1)、系統(tǒng)壓力(PI2)指示和泵出口油壓低PS1、系統(tǒng)油壓低PS2及濾油器差壓高PDS報(bào)警觸點(diǎn)及其更換上述報(bào)警和指示元件時(shí)的截?cái)嚅yMV2、MV3。PS1、PS2和PDS置于防爆罩內(nèi)。

圖2 滑閥液壓系統(tǒng)流程圖

2.1.3 集成油路Ⅱ

集成油路Ⅱ是液壓系統(tǒng)控制部分。在集成油路Ⅱ上可實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)電液轉(zhuǎn)換、液壓鎖位、手動(dòng)液壓操作等功能。除SV為板式連接外，其余液壓元件均為螺紋插裝閥標(biāo)準(zhǔn)連接形式。集成油路板Ⅱ中安裝的液壓元件有液控單向閥(CV4、CV5、CV6)、電磁換向閥(SOL1)、手動(dòng)換向閥(MV6、MV9)、截止閥(MV7、MV8)、雙液控單向閥(CV3)和電液伺服閥(SV)。SV和SOL1置于防爆罩內(nèi)。

2.1.4 集成油路Ⅲ

集成油路Ⅲ為蝶閥專用快速控制回路，插裝有CV7、CV8、MV13、MV14。

2.1.5 膨脹吸收和冷縮補(bǔ)償回路

由插裝于集成油路Ⅱ的RV2和CV9組成。

2.1.6 泵電機(jī)組

通過泵電機(jī)組(泵由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以下簡(jiǎn)稱泵)將電能轉(zhuǎn)換成液壓能，向系統(tǒng)提供壓力油。泵電機(jī)組由防爆電機(jī)(M)、限壓式變量柱塞泵(VP)、支架及聯(lián)軸器等組成，泵和電機(jī)之間靠支架和聯(lián)軸器連接，止口定位。

2.1.7 蓄能器組

蓄能器采用皮囊式，安裝在一塊油路板上連通。

2.2 流程說明

如圖2所示，由電機(jī)M拖動(dòng)油泵VP，油箱中液壓油經(jīng)過過濾器FT1、截止閥M12進(jìn)入油泵VP內(nèi)，產(chǎn)生高壓油，經(jīng)過單向閥CV1、過濾器FT2送入蓄能器，儲(chǔ)存并建立系統(tǒng)壓力。溢流閥RV1調(diào)整在額定壓力，確保液壓控制系統(tǒng)安全運(yùn)行。

泵電機(jī)組將電能轉(zhuǎn)化為液壓能，為電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力。由油站來的高壓油，經(jīng)過控制油路塊，進(jìn)入電磁閥DV1的P端，若操縱方式設(shè)置自控，系統(tǒng)操作條件正常，液壓系統(tǒng)的MV4處于全開位置，MV5處于關(guān)閉位置，MV10、MV11、MV12、MV13、MV14處于全開位置，MV15全關(guān)，MV6處于中封位，SOL1失電，MV9處于自動(dòng)工作位。此時(shí)液壓油經(jīng)柱塞泵VP升壓后，經(jīng)雙聯(lián)過濾器FT2，單向閥CV2，一部分向蓄能器組充壓，另一部分流經(jīng)主油路，主油路的分支通過 SOL1和 MV9，打開 CV4、CV5和CV6，此時(shí)壓力油通過CV4進(jìn)入伺服閥SV。當(dāng)SV接受到伺服放大器的指令信號(hào)后，由于SV的控制作用，壓力油將按照指定的方向輸出一定的流量，經(jīng)CV5或CV6進(jìn)入伺服油缸的某一腔，另一腔液壓油則通過CV6或CV5和伺服閥回油口流回油箱，壓力油使活塞桿移動(dòng)通過手動(dòng)機(jī)構(gòu)上的滑塊，帶動(dòng)閥板移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)滑閥的開關(guān)和調(diào)節(jié)。當(dāng)輸入信號(hào)與閥位平衡時(shí)，偏差信號(hào)為零，SV接受的指令信號(hào)亦為零，SV無控制流量輸出，則保持閥板不動(dòng)。如電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障或伺服閥出現(xiàn)故障時(shí)可采用手動(dòng)液壓操作。手動(dòng)液壓操作時(shí)，MV9處于鎖位，CV4、CV5和CV6不能反向開啟，MV7、MV8關(guān)閉，再根據(jù)需要手動(dòng)操作MV6三位四通換向閥使壓力油流入伺服油缸的某一腔，另一腔則通回油路，以此推動(dòng)活塞桿并帶動(dòng)閥板移動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)滑閥的開關(guān)和調(diào)節(jié)。當(dāng)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)試或電液控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可采用手動(dòng)機(jī)械操作。手動(dòng)機(jī)械操作時(shí)，MV9處于鎖位，MV6處于中封位，MV7、MV8處于全開，手動(dòng)機(jī)構(gòu)離合器手柄處于手動(dòng)，這樣，旋轉(zhuǎn)手輪即可實(shí)現(xiàn)閥門的開關(guān)和調(diào)節(jié)。

3 液壓動(dòng)力油源單、雙泵運(yùn)行差異

把滑閥液壓系統(tǒng)流程圖中的集成油路Ⅰ獨(dú)立列出即得到泵電機(jī)組的供油路線。如圖3所示，液壓油經(jīng)過濾器由泵電機(jī)組從油箱中抽取送至集成油路Ⅱ和集成油路Ⅲ，為滑閥動(dòng)作提供動(dòng)力。從圖中可以看到，滑閥的動(dòng)作及蓄能器的油壓儲(chǔ)藏均有當(dāng)前一臺(tái)泵電機(jī)組提供。正常情況下一臺(tái)泵的壓頭可以輕易滿足電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的系統(tǒng)需求，但若此時(shí)電機(jī)或油泵故障，造成油壓不穩(wěn)或回零，則滑閥鎖位無法控制，輕則造成生產(chǎn)裝置波動(dòng)，重則造成裝置停工。若把液壓系統(tǒng)改造為一用一備的雙泵運(yùn)行狀態(tài)，則電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)3～5年的裝置運(yùn)行周期內(nèi)，兩泵可以切換使用，便于檢查發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)處理故障，避免生產(chǎn)事故。

圖3 單泵運(yùn)行油路圖

4 改造方案

現(xiàn)階段LB2000型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的是單泵運(yùn)行，即只有一臺(tái)泵為其提供動(dòng)力。改造雙泵運(yùn)行由邏輯控制，使一臺(tái)泵常開，另一臺(tái)泵備用，且兩泵可以互備。

4.1 硬件改造

圖4 雙泵運(yùn)行油路圖

如圖4所示，圖中虛線框內(nèi)部分為新增泵電機(jī)組1，與泵電機(jī)組2共用吸油線及回油線。兩泵互備，即泵電機(jī)組1啟動(dòng)時(shí)泵電機(jī)組2處于備用狀態(tài)，當(dāng)液壓系統(tǒng)油壓低時(shí)泵電機(jī)組2啟動(dòng)，為系統(tǒng)提供額外油壓;也可以把泵電機(jī)組2當(dāng)做主運(yùn)行泵，泵電機(jī)組1備用，當(dāng)系統(tǒng)油壓低時(shí)泵1啟動(dòng)為系統(tǒng)提供額外油壓。這樣的兩泵互備方案需要邏輯支持，下文將詳細(xì)闡述。

4.2 邏輯設(shè)計(jì)

在DCS中設(shè)計(jì)雙泵互備運(yùn)行邏輯，如圖5所示。DCS操作畫面及現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)啟停操作柱示意圖如圖6、圖7所示:

圖5 雙泵互備運(yùn)行邏輯圖

圖6 DCS操作畫面示意圖

圖7 現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)啟停操作柱示意圖

當(dāng)投用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)操作柱均打“自動(dòng)”位，DCS操作畫面上可按下“1#泵主”或“2#泵主”，選擇1#泵或2#泵做為主泵運(yùn)行，此時(shí)主泵運(yùn)行，建立油壓，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收DCS指令動(dòng)作。在邏輯作用下，當(dāng)油壓PI1或PI2低時(shí)，備用泵啟動(dòng)，補(bǔ)充油壓。除此之外，這套邏輯還允許遠(yuǎn)程人為干預(yù)兩泵運(yùn)行，即當(dāng)1#泵或2#泵作為主泵運(yùn)行時(shí)，可在DCS操作畫面上按“啟動(dòng)1#泵”或“啟動(dòng)2#泵”按鈕，此時(shí)備用泵啟動(dòng)，無視聯(lián)鎖。

5 電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)日常檢查項(xiàng)目

①泵出口壓力、液壓系統(tǒng)壓力:PI1、PI2;②位置、偏差顯示、實(shí)際閥位指示;③液壓系統(tǒng)的滲漏情況;④油液溫度、液位高低;⑤油泵、電機(jī)運(yùn)行情況;⑥執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行情況。

6 故障泵更換步驟

①將故障泵停機(jī)，另外一臺(tái)泵打開;②關(guān)閉停機(jī)泵吸油路上截止閥MV12或MV14和泄油路上的截止閥MV11或MV13;③卸下吸油、泄油和出油口接頭，并將油口妥善保護(hù);④拆下泵或電機(jī)的連接螺釘，將泵或電機(jī)取下，換上新泵或電機(jī)。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)及流程的分析，可以看到液壓油源油壓的建立是十分關(guān)鍵的，在需要用到動(dòng)力油源或者潤(rùn)滑油源的地方，泵的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要，因此雙泵互備運(yùn)行方案就顯得尤其必要。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況編寫邏輯能達(dá)到不同的效果，這考驗(yàn)我們的分析能力及對(duì)效果的判斷能力，這一點(diǎn)值得我們注意。