摘 要:
液位變送器控制方式的應(yīng)用地點很廣,不同公司設(shè)計的液壓控制系統(tǒng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)大同小異,根據(jù)不同工況要求,添加相應(yīng)附件,可實現(xiàn)對應(yīng)的功能。文章重點以中化泉州石化公司催化裂化裝置的2 款液壓控制閥門為例,介紹液位變送器控制閥控制原理和操控方式,分析閥門液壓系統(tǒng)組成及公用部分附件功能。通過分析現(xiàn)有液位變送器控制系統(tǒng)存在的問題,提出控制優(yōu)化方案。
1 液位變送器控制系統(tǒng)介紹
液位變送器系統(tǒng)主流主要由比例閥或伺服閥、液位變送器系統(tǒng)、閥位回訊器組成。其中比例閥控制較為多見,比例閥相比伺服閥具有抗污染性、頻率響應(yīng)快、支持硬件在線診斷等特點,本文主要以比例閥控制系統(tǒng)談?wù)搩?yōu)化方案。
液壓系統(tǒng)控制原理為遠(yuǎn)程 4~20mA 輸入信號與閥位回訊進行比較。比較結(jié)果送給放大器板轉(zhuǎn)換成比例閥驅(qū)動信號,驅(qū)動比例閥動作。比例閥動作會改變液位變送器油路變化,#終傳遞到油缸處,使閥門動作。當(dāng)閥門回訊器檢測到閥門位置與 4~20mA 輸入信號指令一致時,比例閥停止動作,達到閥位
控制要求。
液位變送器根據(jù)不同生產(chǎn)要求,安裝相應(yīng)的系統(tǒng)組件來實現(xiàn)。
(1)液位變送器具有自鎖功能:在液壓系統(tǒng)主油路上安裝1 臺自鎖電磁閥,在控制板上設(shè)定相關(guān)自鎖條件,條件觸發(fā)時驅(qū)動自鎖電磁閥動作切斷主油路,油缸油路被截止,達到自鎖目的。
(2)液位變送器具有復(fù)位或聯(lián)鎖功能:在液壓系統(tǒng)油路上安裝1 臺復(fù)位電磁閥,在控制板上設(shè)定相關(guān)復(fù)位條件,條件觸發(fā)時驅(qū)動復(fù)位電磁閥動作,切換主油路至回油路上,實現(xiàn)緊急泄壓,實現(xiàn)復(fù)位功能。
(3)液位變送器具有緊急聯(lián)鎖動作功能:在油缸油路上安裝緊急聯(lián)鎖電磁閥,當(dāng)緊急聯(lián)鎖信號觸發(fā)時,電磁閥直接將油缸油壓卸到油箱內(nèi),配合彈簧實現(xiàn)快速聯(lián)鎖動作。
(4)液位變送器具有液壓油泵自啟自停功能:在液壓系統(tǒng)主油路上安裝2 臺壓力開關(guān),一臺為液壓油壓力高報開關(guān),一臺為液壓油壓力低報開關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)油壓高報時,高報壓力開關(guān)發(fā)出信號,驅(qū)動液壓系統(tǒng)泄荷閥工作,使液壓油泵進行空載運行。當(dāng)液壓系統(tǒng)油壓低報時,低報壓力開關(guān)發(fā)出信號,驅(qū)動液壓系統(tǒng)泄荷閥復(fù)位,使液壓油泵帶載運行,提升液壓系統(tǒng)油壓。直接使用泄荷閥泄壓是為了避免油泵停轉(zhuǎn)后,閥門突然出現(xiàn)大動作時,液壓油壓力突然下降,閥門無法動作現(xiàn)象。泄荷閥工作狀態(tài)多設(shè)定在控制面板顯示,方便觀察油壓系統(tǒng)狀態(tài)。
(5)液位變送器具有緩開或緩關(guān)功能:在液壓系統(tǒng)回油路安裝電磁閥和配套節(jié)流閥,當(dāng)緩慢動作信號觸發(fā)時,電磁閥切換油路至節(jié)流閥回路,通過對回油進行節(jié)流達到緩慢動作目的,緩慢動作命令由安裝在閥體上的回訊開關(guān)觸發(fā)。液壓系統(tǒng)還有很多其他功能,添加相應(yīng)液壓元件即可。比如油箱有油溫變送器或油溫開關(guān)、液位變送器或液位開關(guān),液壓油系統(tǒng)安裝多個單向閥,液控單向閥、主油路上安裝蓄能器等等。
2 滑閥液壓控制系統(tǒng)
2.1 滑閥控制系統(tǒng)介紹
中化泉州石化滑閥應(yīng)用在反應(yīng)再生生產(chǎn)系統(tǒng)里,在再生滑閥、待生滑閥、半再生滑閥、外取熱器滑閥、煙氣出口雙動滑閥、MIP 循環(huán)滑閥。每個滑閥均安裝在重要位置,控制反應(yīng)再生系統(tǒng)壓力溫度平衡功能。
2.2 滑閥具有三種控制方式
儀表室控制:連接遠(yuǎn)程 DCS 控制,DCS 輸出 4~20mA 控制閥門開關(guān)動作。
現(xiàn)場液壓控制:系統(tǒng)投至現(xiàn)場鎖定模式,手動操作切換閥,實現(xiàn)閥門大幅度動作;系統(tǒng)投至就地操作模式,通過開關(guān)按鈕,實現(xiàn)閥門小幅度精que操作。
機械手輪控制:將機械手動切換閥切換到增荷或減荷狀態(tài),讓液壓系統(tǒng)控制狀態(tài)切至回油狀態(tài),同時切換離合器,手搖手輪實現(xiàn)閥門開關(guān)動作。
2.3 儀表室控制模式下
DCS 輸出 4~20mA 至主控板進行信號處理,與閥位回訊器信號比較后傳送給比例放大板,驅(qū)動比例閥動作切換油路,閥門動作,回訊器輸出改變,直至與 4~20mA 控制信號一致時停止動作。
2.4 系統(tǒng)設(shè)定檢測到回訊器開路或短路時,閥門自鎖
當(dāng)閥位回訊器本體未出現(xiàn)故障,輸出保持而閥門動作正常的時候,系統(tǒng)會出現(xiàn)失控風(fēng)險。2017 年10 月14 日,中化泉州石化再生滑閥出現(xiàn)閥門自己打開現(xiàn)象,即是此原因造成。根據(jù)反饋控制原理,當(dāng)閥位回訊保持不變,而4-20mA 輸入信號發(fā)生變化時,電氣控制系統(tǒng)會出現(xiàn)偏差,驅(qū)動比例閥動作。而在閥位回訊器輸出不變下,控制系統(tǒng)會繼續(xù)加大偏差來驅(qū)動比例閥動作,進而在系統(tǒng)誤差范圍時間內(nèi),閥門失控偏向偏差一向運動,直至閥門全開或全關(guān)。液壓控制系統(tǒng)閥門一般會設(shè)定閥門誤差響應(yīng)時間范圍,超出響應(yīng)時間后閥門自鎖,避免損壞閥體現(xiàn)象。
3 煙機入口蝶閥液壓控制系統(tǒng)
3.1 煙機入口蝶閥控制系統(tǒng)控制方式介紹
遠(yuǎn)程控制:連接遠(yuǎn)程 DCS 控制,DCS 輸出 4~20mA 控制閥門開關(guān)動作。
就地控制:通過開關(guān)按鈕,實現(xiàn)閥門開關(guān)操作。
打壓泵控制:系統(tǒng)投至手動狀態(tài),通過液壓泵實現(xiàn)閥門快速打開。
聯(lián)鎖控制:遠(yuǎn)程觸發(fā)聯(lián)鎖,閥門在1 S內(nèi)快速關(guān)閉。
3.2 閥門具有自鎖、保位、快速關(guān)閉功能
當(dāng)閥位回訊器故障時,閥門自鎖。當(dāng)閥位回訊器本體未出現(xiàn)故障,輸出保持而閥門動作正常的時候,系統(tǒng)會出現(xiàn)失控風(fēng)險。
4 閥位回訊器優(yōu)化方案
4.1 更換比例閥
將比例閥更換成帶閥芯位置負(fù)反饋的比例閥及相應(yīng)的比例放大器,重新設(shè)計系統(tǒng)控制電路圖,同時在電控系統(tǒng)里增加觸發(fā)自鎖條件:
(1)比例閥閥芯反饋不參與電氣控制。
(2)在比例閥閥芯反饋與閥位反饋存在一定偏差,且偏差逐漸增大時,觸發(fā)閥門自鎖功能。為避免閥門總出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象,可根據(jù)實際工況及設(shè)計條件確定設(shè)定值大小。此方案成本較高,在線更改控制系統(tǒng)電路及比例電磁閥也較困難。建議在閥門選型初始時,采用此方案較穩(wěn)妥。
4.2 增加1 套閥位回訊器
控制系統(tǒng)安裝 2 套閥位回訊器,在電氣控制器里增加計算和比較模塊,計算2 套閥位回訊器輸出平均值作為反饋信號,比較模塊設(shè)定好初始值,用于觸發(fā)閥門自鎖功能。
(1)當(dāng)一套回訊器故障異常時,系統(tǒng)檢測到閥位回訊器異常,閥門觸發(fā)自鎖功能,進行在線更換。
(2)當(dāng)一套回訊器故障異常時,系統(tǒng)未檢測到閥位回訊器異常,2 套閥位回訊器輸出平均值偏差會增大,這時控制系統(tǒng)通過比較2套閥位回訊器偏差值,偏差大時,觸發(fā)系統(tǒng)自鎖功能。
(3)閥位回訊器安裝方式
直行程回訊:在原閥體上增加一套連接支架,將新增閥位回訊器架在原回訊器上或側(cè)面,根據(jù)空間安裝支架。
角行程回訊:在閥桿連接軸處增加一套配套傳動軸,用于連接新增閥位回訊器或與設(shè)備廠家聯(lián)系,改造回訊器。增加一套閥位回訊器這種控制方,較更換比例閥更易實現(xiàn)一些。不過在線更換易很難。需重新設(shè)計控制板及布線,建議在閥門選型初始時,采用此方案較穩(wěn)妥。
4.3 更換可靠回訊器
控制系統(tǒng)檢測閥位回訊器異常,通常是檢測到開路、短路、電壓異常、電流異;蚱渌麉(shù)異常信號。而這些電子元件,易受電子元件質(zhì)量、環(huán)境因素影響。
(1)檢查控制系統(tǒng)所處環(huán)境,避免安裝在高溫、振動大、陽光暴曬、粉塵超標(biāo)環(huán)境,避免不了需做隔離措施。
(2)更換可靠閥位回訊器。閥位回訊器具有質(zhì)量合格證明,且有 MTBF 符合要求的實驗證明。在閥位回訊器未達到使用壽命時,提前進行更換。
此方案在源頭解決不了問題,但#易實現(xiàn)。電子元器件需要適宜的工作環(huán)境,尤其時暴漏在環(huán)境下的重要部件,需加強維護。
5 結(jié)語
文章通過設(shè)備故障進行分析,通過參與事故解決及后續(xù)元件檢測報告,總結(jié)出液壓控制系統(tǒng)設(shè)計存在的一些問題。液壓控制系統(tǒng)還有很多知識,本文僅供設(shè)計及安裝提出一些建議。
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