LB2000型滑阀电液执行机构改造双泵运行

2011-02-09薛明

河南化工 2011年21期

薛明

(洛阳三隆安装检修有限公司，河南洛阳 471012)

随着FCC(催化裂化)装置处理量的增加和能量回收技术的发展，滑阀、塞阀及蝶阀等设备的应用越来越广泛。而驱动这些设备动作所使用的电液执行机构也扮演着越来越重要的角色。LB2000型电液执行机构是兰州炼油化工机械厂生产，在LBHF型电液执行机构的基础上经升压提速、优化液压流程和系统设计等诸多优化措施而来，可满足不同规格滑阀、塞阀及蝶阀等设备对执行机构配置要求的先进电液执行机构，这也是国产领域中最先进的电液执行机构之一。

1 LB2000型电液执行机构控制原理

LB2000型电液执行机构是一个典型的位移反馈控制系统，如图1所示。该执行机构位移控制系统是由伺服放大器液压油源、电液伺服阀、伺服油缸及位移传感器等组成的一个电液位置伺服控制系统，其中伺服放大器接收输入信号与反馈信号，把比较小的偏差信号加以运算放大，输出一个与偏差信号成一定函数关系的控制电流，输入电液伺服阀的力矩马达线圈中驱动伺服阀，伺服阀控制油缸活塞带动负载动作。在这里电液伺服阀是电液转换、液压放大的流量控制元件;伺服油缸是执行元件;阀门是控制对象;直线位移传感器是反馈测量元件;液压油源是系统动力部分。从系统控制方框图中可以看出各部分原件分工明确，各司其职，其中液压油源部分是系统中一个独立的存在，向电液执行机构系统提供动力而没有反馈，即一刻不停地输出油压，所以保证其工作的持续性就显得特别重要。

图1 电液执行机构系统控制方框图

2 滑阀液压原理

2.1 主要构件

2.1.1 油箱

油箱R用以储存系统所需的足够油液，并具有散热、沉淀过滤杂质、分离油液中气泡等作用。油箱(R)为封闭式长方形不锈钢板焊接结构，中间隔板把油箱分成吸油区和回油区。其内部装有吸油滤油器(FT1)和油量油温计(LTI)。油箱底面向一侧倾斜，在最低处设有放油口，正常情况下用球阀(MV15)关闭。油箱底部焊接有油路连接块，系统的总回油、泵的吸油和泄油均通过油路连接块及其上的手动截止阀(MV10、MV11、MV12)和油箱连接。油箱盖板和箱体采用焊接形式，盖板上装有液位控制继电器(LS)、电接点温度计(TS)、棒式磁滤油器、预压式空气滤清器(AV)。LS、TS安装在防爆罩内，满足了防爆要求。盖板中央设有检修手孔。

2.1.2 集成油路Ⅰ

集成油路I是系统油源部分的回路。包括溢流阀调压、限压;双联过滤器过滤及其切换操作的阀MV1、MV1，CV2、CV2，蓄能器连通与切断的阀MV4、MV5、泵出口压力(PI1)、系统压力(PI2)指示和泵出口油压低PS1、系统油压低PS2及滤油器差压高PDS报警触点及其更换上述报警和指示元件时的截断阀MV2、MV3。PS1、PS2和PDS置于防爆罩内。

图2 滑阀液压系统流程图

2.1.3 集成油路Ⅱ

集成油路Ⅱ是液压系统控制部分。在集成油路Ⅱ上可实现液压系统电液转换、液压锁位、手动液压操作等功能。除SV为板式连接外，其余液压元件均为螺纹插装阀标准连接形式。集成油路板Ⅱ中安装的液压元件有液控单向阀(CV4、CV5、CV6)、电磁换向阀(SOL1)、手动换向阀(MV6、MV9)、截止阀(MV7、MV8)、双液控单向阀(CV3)和电液伺服阀(SV)。SV和SOL1置于防爆罩内。

2.1.4 集成油路Ⅲ

集成油路Ⅲ为蝶阀专用快速控制回路，插装有CV7、CV8、MV13、MV14。

2.1.5 膨胀吸收和冷缩补偿回路

由插装于集成油路Ⅱ的RV2和CV9组成。

2.1.6 泵电机组

通过泵电机组(泵由电机驱动，以下简称泵)将电能转换成液压能，向系统提供压力油。泵电机组由防爆电机(M)、限压式变量柱塞泵(VP)、支架及联轴器等组成，泵和电机之间靠支架和联轴器连接，止口定位。

2.1.7 蓄能器组

蓄能器采用皮囊式，安装在一块油路板上连通。

2.2 流程说明

如图2所示，由电机M拖动油泵VP，油箱中液压油经过过滤器FT1、截止阀M12进入油泵VP内，产生高压油，经过单向阀CV1、过滤器FT2送入蓄能器，储存并建立系统压力。溢流阀RV1调整在额定压力，确保液压控制系统安全运行。

泵电机组将电能转化为液压能，为电液执行机构提供动力。由油站来的高压油，经过控制油路块，进入电磁阀DV1的P端，若操纵方式设置自控，系统操作条件正常，液压系统的MV4处于全开位置，MV5处于关闭位置，MV10、MV11、MV12、MV13、MV14处于全开位置，MV15全关，MV6处于中封位，SOL1失电，MV9处于自动工作位。此时液压油经柱塞泵VP升压后，经双联过滤器FT2，单向阀CV2，一部分向蓄能器组充压，另一部分流经主油路，主油路的分支通过 SOL1和 MV9，打开 CV4、CV5和CV6，此时压力油通过CV4进入伺服阀SV。当SV接受到伺服放大器的指令信号后，由于SV的控制作用，压力油将按照指定的方向输出一定的流量，经CV5或CV6进入伺服油缸的某一腔，另一腔液压油则通过CV6或CV5和伺服阀回油口流回油箱，压力油使活塞杆移动通过手动机构上的滑块，带动阀板移动，以实现滑阀的开关和调节。当输入信号与阀位平衡时，偏差信号为零，SV接受的指令信号亦为零，SV无控制流量输出，则保持阀板不动。如电气控制系统出现故障或伺服阀出现故障时可采用手动液压操作。手动液压操作时，MV9处于锁位，CV4、CV5和CV6不能反向开启，MV7、MV8关闭，再根据需要手动操作MV6三位四通换向阀使压力油流入伺服油缸的某一腔，另一腔则通回油路，以此推动活塞杆并带动阀板移动，以实现滑阀的开关和调节。当电液执行机构调试或电液控制系统出现故障时，可采用手动机械操作。手动机械操作时，MV9处于锁位，MV6处于中封位，MV7、MV8处于全开，手动机构离合器手柄处于手动，这样，旋转手轮即可实现阀门的开关和调节。

3 液压动力油源单、双泵运行差异

把滑阀液压系统流程图中的集成油路Ⅰ独立列出即得到泵电机组的供油路线。如图3所示，液压油经过滤器由泵电机组从油箱中抽取送至集成油路Ⅱ和集成油路Ⅲ，为滑阀动作提供动力。从图中可以看到，滑阀的动作及蓄能器的油压储藏均有当前一台泵电机组提供。正常情况下一台泵的压头可以轻易满足电液执行机构的系统需求，但若此时电机或油泵故障，造成油压不稳或回零，则滑阀锁位无法控制，轻则造成生产装置波动，重则造成装置停工。若把液压系统改造为一用一备的双泵运行状态，则电液执行机构在一个3～5年的装置运行周期内，两泵可以切换使用，便于检查发现问题，及时处理故障，避免生产事故。

图3 单泵运行油路图

4 改造方案

现阶段LB2000型电液执行机构采用的是单泵运行，即只有一台泵为其提供动力。改造双泵运行由逻辑控制，使一台泵常开，另一台泵备用，且两泵可以互备。

4.1 硬件改造

图4 双泵运行油路图

如图4所示，图中虚线框内部分为新增泵电机组1，与泵电机组2共用吸油线及回油线。两泵互备，即泵电机组1启动时泵电机组2处于备用状态，当液压系统油压低时泵电机组2启动，为系统提供额外油压;也可以把泵电机组2当做主运行泵，泵电机组1备用，当系统油压低时泵1启动为系统提供额外油压。这样的两泵互备方案需要逻辑支持，下文将详细阐述。

4.2 逻辑设计

在DCS中设计双泵互备运行逻辑，如图5所示。DCS操作画面及现场电机启停操作柱示意图如图6、图7所示:

图5 双泵互备运行逻辑图

图6 DCS操作画面示意图

图7 现场电机启停操作柱示意图

当投用电液执行机构时，现场电机操作柱均打“自动”位，DCS操作画面上可按下“1#泵主”或“2#泵主”，选择1#泵或2#泵做为主泵运行，此时主泵运行，建立油压，液压执行机构接收DCS指令动作。在逻辑作用下，当油压PI1或PI2低时，备用泵启动，补充油压。除此之外，这套逻辑还允许远程人为干预两泵运行，即当1#泵或2#泵作为主泵运行时，可在DCS操作画面上按“启动1#泵”或“启动2#泵”按钮，此时备用泵启动，无视联锁。