比例电液执行机构在滑阀控制中的应用

杨丽燕 张 鹏

(中国石油玉门油田分公司炼油化工总厂，甘肃 玉门 735200)

比例电液执行机构在滑阀控制中的应用

杨丽燕 张 鹏

(中国石油玉门油田分公司炼油化工总厂，甘肃 玉门 735200)

针对某炼油厂的滑阀控制问题，介绍了BLF-IIIBP型比例电液执行机构的特点，对该机构中的液压控制系统进行详细介绍，对比分析了LBHF伺服电液执行机构与该新电液执行机构的运行状况，由分析可知新电液执行机构运行平稳，消除了电液控制柜高压油路系统泄漏带来的风险。

滑阀 比例电液执行机构 PLC控制

中国石油玉门炼油化工总厂0.8Mt/a重油催化装置共有7套电液滑阀，均为冷壁式单动滑阀，所采用的LBHF伺服电液执行机构已经使用了十多年，许多配件都已停止生产，备件采购困难，油泵出现故障时无法及时维修；而且液压控制系统的油路为高压软管连接，易损坏，滑阀控制柜安装位置离高温管线较近，易造成液压油大量泄漏，存在一定的安全隐患[1，2]。

目前，主要针对这7套控制柜中故障率高、对装置生产影响大的3台滑阀控制柜进行更新改造，选用BLF-IIIBP 型比例电液执行机构后，滑阀控制操作性能更加安全可靠，并保持了电液滑阀执行机构设备的完整性和优良的操作性能。

1 BLF-IIIBP型比例电液执行机构的特点①

BLF-IIIB 型比例电液执行机构由电气控制系统、液压控制系统和执行系统组成。该执行机构采用德国的比例电磁阀，与射流管式伺服阀相比，比例阀输出流量正比于阀控制绕组的输入控制信号，属于线性控制系统，它对工作油液的清洁度要求比伺服阀的低，抗污染能力强、运行平稳；油站采用压力控制、间断加压(即：液压系统压力控制在额定压力(8～10MPa)范围内，两个蓄能器在静压状态下运行，油温低，适合长期稳定操作)，因此控制柜能耗下降，达到了节能降耗的目的；油站内采用不锈钢管连接方式，杜绝了系统漏油，确保安全生产；采用PLC控制后消除了分离元件带来的故障；便于集中控制与维修保养，操作简单、运行可靠、控制精度高。

2 液压控制系统概述

2.1工作原理

BLF-IIIB 型比例电液执行机构液压控制系统的控制过程主要通过PLC(可编程序控制器)来实现，其工作原理如图1所示，在运行过程中，由电机D拖动油泵P，经过截止阀M1，将油箱中的低压油抽入油泵P内，产生高压油，再经过单向阀V4、过滤器L1-2、截止阀M2、M3送入蓄能器ZL1、ZL2，储存并建立系统压力，当系统压力达到工作压力上限时，压力变送器S的压力高触点转为闭合，经过PLC判断，使卸荷电磁阀DV3失电，则油泵所排出的油经电磁阀DV3回流至油箱，油泵电机处于轻载运行，液压控制系统在由蓄能器ZL1、ZL2所建立的压力下运行。随着油缸的不断运行，系统压力下降，当降至工作压力下限时，压力变送器S压力低触点又闭合，经PLC判断，使卸载电磁阀DV3得电，则油泵P向液压系统供油，直至达到系统工作压力上限。溢流阀AV调整在额定压力，确保液压控制系统安全运行。

2.2实现方式

2.2.1阀位控制系统

阀位控制系统采用PLC完成，控制室输出的4～20mA自控信号SP、阀门位移传感器的反馈信号(阀位信号)PV分别经I/O端子输入S-235的输入模块AI(A/D模数转换模块)，并将SP、PV两信号进行PID运算，数字量运算结果再由S-235的输出模块AO(D/A数模转换模块)在其输出端R、V端子输出-10V～0V～10V作为功率放大器的输入信号，PLC根据预先设置的编程指令运算，输出模块由9/10或11/12端子输出信号控制比例阀各线圈，使相应油道开通，来控制阀门的运行。

图1 比例电液执行机构液压控制系统工作原理

2.2.2联锁控制系统

联锁控制系统由PLC的S7-224主机和扩展卡(两块)来完成。比例阀 SV1 由主控制室输出信号SP控制的条件是自锁电磁阀 DV1 带电，而自锁电磁阀DV1带电与否，由控制室输出信号SP和阀位反馈信号PV所控制，输出控制信号SP与阀位反馈信号PV的差值ΔV不超差。只有这3个信号都正常，自锁电磁阀DV1才带电，从而保证主控制室输出信号对比例阀有效控制。3个信号中有一个不正常，就进入自锁状态，主控制室控制方式转为其他控制方式。这些自锁和其他报警信号经一次元件采集后均送入 PLC 系统按预先组态好的程序运行，确保阀门在保位状态[3，4]。

2.3功能

2.3.1综合报警功能

比例电液执行机构液压控制系统能给中控室提供无源的综合报警，包括输入控制室液位低、工作油液压力低、泵电机动力失电、自控信号SP消失、阀位信号PV消失、偏差大、油温高低指示、压差大指示和自保指示9个信号。

2.3.2现场锁定

在仪表室远程控制时，若发生自控信号SP消失、阀位信号PV消失、传感器短路断电、仪表电源失电、SP与PV的差值ΔV 超过设定范围 3%～5%时，延时锁定0～30s可调、系统油压低等故障，实施现场锁定，并在现场电控箱面板上有相应指示灯显示。

2.3.3现场报警功能

当出现油箱液位低于标定(玻璃板10～20mm)液位、工作油液的压力低于6MPa、泵电机动力失电、泵电机过载及油过滤器压差大于0.45MPa超差等故障时，现场控制面板上有相应报警灯光指示。

2.4操作方式

比例电液执行机构液压控制系统有4种操作方式：仪表室控制操作、现场液压手操控制操作、仪表现场遥控操作和机械手轮操作。

3 新旧系统运行状况对比

3.1控制系统结构

旧电液控制机构控制系统采用的是模拟式、独立单元板结构，系统故障报警提示信号较少，如果控制单元板出现问题，判断处理故障难度大，而且各单元板的备用件均为专用部件，储备、维修成本高。

新电液控制机构控制系统采用西门子S7-200 PLC控制器，控制器和输入、输出模块均为 PLC 的通用模块，控制系统无需太多备品、备件，维修成本相对较低；同时控制系统提供了19种系统状态和报警信号，对处理故障有较大的帮助，降低了处理故障的难度。

3.2系统压力控制

旧电液控制机构控制系统的压力控制采用恒压控制，用溢流阀来保证液压系统压力，油泵一直处于带负荷工作，与新电液控制机构控制系统油泵相比运行功耗较大。

新电液控制机构控制系统的压力控制采用定压控制，控制系统正常工作压力在8～10MPa之间变化，此时油泵不带负荷，滑阀的阀位控制靠蓄能器静压来实现，如果系统调节不太频繁，油站系统压力由10MPa下降到8MPa时间是30min，这个时间段内油泵处于轻载运行；如果液压系统压力低于8MPa时，油泵带负荷运行，液压系统压力由8MPa上升到10MPa时，油泵工作的时间大约是20s；当液压系统压力上升到10MPa时，系统中卸荷阀打开，油泵处于轻载运行；油泵在保证系统正常压力时不是一直处在带负荷运行中，而是处于轻载和带负荷工作之间切换，因此降低了油泵的运行功耗。

3.3控制系统油路

旧电液控制机构液压控制系统的油路为高压软管连接，如果系统中油路过滤器出现堵塞或溢流阀故障，均可造成系统局部超压，导致油管破裂、液压油外泄，由于滑阀控制柜安装位置距离高温管线较近，存在一定的安全隐患。

新电液控制机构液压控制系统的油路为不锈钢管硬连接，系统的压力控制采用的是定压控制，系统压力在8～10MPa范围内，如果系统中出现油路堵塞，控制系统判断出系统超压时会自动打开油泵卸载电磁阀，油液返回油箱，不会出现系统超压问题，因此液压控制系统安全性能较高。

4 结束语

通过对改造后电液执行机构的原理、功能的介绍和新、旧电液执行机构在控制系统结构、压力控制、油路系统等方面的比对分析不难发现，更新改造后的电液执行机构更加符合催化装置的实际生产运行状况，而在近两年的运行中，也证实了这一论述，改造后的电液执行机构运行平稳、操作控制可靠，阀位反馈指示准确，运行功耗下降，没有出现油管爆裂漏油的现象，提高了液压控制系统安全性能，达到了改造的目的，为催化装置长周期安全、平稳运行打下了坚实的基础。

[1] 王自军，孙宗慧，谭兴林.催化装置滑阀故障及其分析[J].石油化工设备，2014，43(2)：103～105.

[2] 刘孟德.催化裂化装置滑阀故障分析[J].石油化工设备，2010，39(4)：95～99.

[3] 赵斌，郭俊杰.比例阀控制电液执行机构在主风机导叶系统的应用[J].化肥设计，2009，47(5)：54～56.

[4] 任志光.比例、伺服电液控制技术在催化装置滑阀应用中的比较[J].河南化工，2015，32(1)：46～49.

(Continued from Page 426)

The method of step-by-step selection of monitoring variables based on information entropy was proposed, which has the relation between information entropy and information quantity of controlled variables based and the generalized correlation among variables of mutual information general correlation coefficients adopted to implement step-by-step selection of monitoring variables. Through making use of Friedman mathematical model and Lorenz and Rossler equations, the feasibility of variables’ selection was testified, including the single variable selection. Applying the proposed method to select DCS monitoring variables in a coal chemical enterprise proves this method’s technical feasibility.

information entropy, DCS monitoring variable, mutual information, generalized correlation coefficient, variable selection

2016-03-03(修改稿)

TH134

B

1000-3932(2016)04-0449-03