电液比例执行器原理及调试问题分析

2020-05-08李英俊赵慧慧宋春雨

设备管理与维修 2020年7期

李英俊，赵慧慧，宋春雨

（大庆石化公司化工一厂，黑龙江大庆 163714）

0 引言

TM-25 执行器用来替代原伺服阀，其控制精度高，动作响应快，冗余的双线圈提高了其运行的可靠性。TM-25 执行机构为WOODWARD 公司生产的电液比例执行器，作为透平调速系统的执行机构，现应用于石化公司E1 裂解装置乙烯压缩机、丙烯压缩机的透平转速控制中。透平转速的精确控制与透平调试密切相关，良好的调试效果为以后机组平稳运行提供可靠保障，因此TM-25 的结构原理、调试注意事项、关键参数的有效掌控对装置日常生产有着重大意义。

现有TM-25 阀芯与油动机错油门阀芯相连，从而推动油动机带动阀门动作进行转速调节，因此调试过程中应将TM-25、错油门、油动机、阀门等4 部分看作一个整体进行调试，在调试问题分析过程中也要充分考虑各个环节因素，通过现象看本质来逐一排查，确定问题根源。

1 电液比例执行器TM-25 动作原理

电液比例执行器TM-25 出厂时执行器的输出偏置校准为：当失去电流控制信号时，阀门关闭。TM-25 的输出轴通过连接杆与万向节直接和油动机错油门阀芯相连，通过调节TM25 的控制电流，输出轴上下移动，从而带动错油门阀芯上下移动（图1）。向上移动时，压力油经过错油门“A”、“B”口，进入油动机下腔，阀门开启；向下移动时油缸下腔的油接通回油口“C”排出，阀门关闭。一旦阀门达到设定位置，TM-25 将油动机错油门阀芯控制在中位位置，错油门阀芯的凸肩将油缸下腔的进油口“A”和回油口“C”都关闭，阀门停在设定位置。

图1 滑阀内部结构

TM-25 电液比例执行器全行程25.4 mm，控制电流为20～200 mA，运行时平衡电流为110 mA，正常工作时双线圈同时带电，满足控制要求。当有一组线圈故障时（开路或失电），TM-25会向关阀的方向动作，引起阀门波动，但随之系统会自动将故障线圈的控制电流加载到工作线圈的控制电流上，从而使阀门开度得到满足。电液比例执行器输出轴随力矩马达控制信号的变化而按照比例变化。在执行器中（图2），控制电流通过力矩马达伺服阀产生一个压差力，推动二级滑阀移动，改变伺服活塞上、下腔内的油压，从而使输出轴运动。内部的机械反馈使力矩马达的挡油板回中（即通过改变喷嘴背压），作用到二级放大滑阀两端的压力相互抵消，此时输出轴停止动作。

图2 TM-25 电液比例执行器内部原理

2 调试关键参数

TM-25 执行机构通过万向节与导阀阀芯相连，带动错油门阀芯动作对油路进行控制。为满足平衡电流110 mA 要求，在安装调试时根据错油门阀芯的行程首先将万向节两端的内六角螺栓距离调整为71.7 mm，此时对执行机构进行动作实验，看平衡电流是否满足要求：当平衡电流偏小时，应当将距离继续调大；当平衡电流偏大时，应当将距离继续调小，直到满足平衡电流要求为止。

调试结束后需对油动机行程进行测量，以达到预期效果。由于阀门反馈使用LVDT 线性反馈器（图3），因此需对LVDT 线性反馈器线圈阻止进行测量，最终当阀门开度为50%时，LVDT线性反馈器2 个次级线圈阻值相同，此时方能进行阀门标定，标定结束后进行阀门实验，最终调试结束。

图3 LVDT 内部结构

关键控制参数点：丙烯压缩机EC-351 速关阀LVDT 反馈器全行程203 mm，阀门全关时LVDT 杆顶据LVDT 壳体的距离为38 mm；调速阀LVDT 反馈器全行程305 mm，阀门全关时LVDT 杆顶据LVDT 壳体的距离为50.8 mm；抽汽阀LVDT 反馈器全行程152 mm，阀门全关时LVDT 杆顶据LVDT 壳体的距离为33 mm。乙烯压缩机EC-341 调速阀反馈器LVDT 全行程152 mm。

3 调试问题分析

3.1 TM-25 动作不稳定

TM-25 电液比例执行器对油品质量要求较高，因此调试前必须保证油品清洁度等级至少达到ISO 4406 20辕18辕15 的要求，否则会导致TM-25 内部滑阀出现卡涩现象，阀芯始终不能达到平衡点，因此波动。在阀门投用前充分进行拉法动作实验，确保进油、回油油管路内空气排净，避免由于空气在油管路内存留导致油压不稳定造成输出波动。

3.2 LVDT 反馈信号与TM-25 输出信号存在滞后

由于LVDT 反馈信号直接代表油动机的动作行程，因此需要将TM-25、错油门阀芯、油动机看作一个整体进行分析：将TM-25 与错油门连接部位分开，通过ITCC 控制系统给定20～200 mA 的控制信号，看TM-25 输出是否稳定，如果输出稳定表明TM-25 处于完好状态，此时需检查错油门阀芯及油动机是否存在卡涩现象，直至阀门整体动作平稳消除故障原因。

3.3 防止TM-25 发生卡涩

化工装置正常生产时一般不做大调整，阀门开度相对固定，因此TM-25 阀芯也相对固定，长时间稳定状态下TM-25 阀芯易产生卡涩现象。为防止该现象发生需在功能块图上将控制信号增加抖动信号（图4），一般原则为：抖动信号能对TM-25 阀芯产生轻微动作，但是不至于带动错油门滑阀产生动作，因此油动机也不会产生动作，这样既能保证阀门的运行稳定，又可以防止TM-25 出现卡滞现象，一般抖动信号电流为3 mA。