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液位變送器

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關(guān)于液位變送器配套控制閥的控制方式優(yōu)化

作時(shí)間:2019-07-31  來(lái)源:  作者:
   
摘 要:液位變送器控制方式的應(yīng)用地點(diǎn)很廣,不同公司設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。文章重點(diǎn)以中化泉州石化公司催化裂化裝置的2 款液壓控制閥門(mén)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(mén)液壓系統(tǒng)組成及公用部分附件功能。通過(guò)分析現(xiàn)有液位變送器控制系統(tǒng)存在的問(wèn)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(jiàn),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(diǎn),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(hào)與閥位回訊進(jìn)行比較。比較結(jié)果送給放大器板轉(zhuǎn)換成比例閥驅(qū)動(dòng)信號(hào),驅(qū)動(dòng)比例閥動(dòng)作。比例閥動(dòng)作會(huì)改變液位變送器油路變化,#終傳遞到油缸處,使閥門(mén)動(dòng)作。當(dāng)閥門(mén)回訊器檢測(cè)到閥門(mén)位置與 4~20mA 輸入信號(hào)指令一致時(shí),比例閥停止動(dòng)作,達(dá)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(lái)實(shí)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(tái)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(shí)驅(qū)動(dòng)自鎖電磁閥動(dòng)作切斷主油路,油缸油路被截止,達(dá)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(tái)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(shí)驅(qū)動(dòng)復(fù)位電磁閥動(dòng)作,切換主油路至回油路上,實(shí)現(xiàn)緊急泄壓,實(shí)現(xiàn)復(fù)位功能。
(3)液位變送器具有緊急聯(lián)鎖動(dòng)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(hào)觸發(fā)時(shí),電磁閥直接將油缸油壓卸到油箱內(nèi),配合彈簧實(shí)現(xiàn)快速聯(lián)鎖動(dòng)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(tái)壓力開(kāi)關(guān),一臺(tái)為液壓油壓力高報(bào)開(kāi)關(guān),一臺(tái)為液壓油壓力低報(bào)開(kāi)關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)油壓高報(bào)時(shí),高報(bào)壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào),驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)泄荷閥工作,使液壓油泵進(jìn)行空載運(yùn)行。當(dāng)液壓系統(tǒng)油壓低報(bào)時(shí),低報(bào)壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào),驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)泄荷閥復(fù)位,使液壓油泵帶載運(yùn)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(mén)突然出現(xiàn)大動(dòng)作時(shí),液壓油壓力突然下降,閥門(mén)無(wú)法動(dòng)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(kāi)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(dòng)作信號(hào)觸發(fā)時(shí),電磁閥切換油路至節(jié)流閥回路,通過(guò)對(duì)回油進(jìn)行節(jié)流達(dá)到緩慢動(dòng)作目的,緩慢動(dòng)作命令由安裝在閥體上的回訊開(kāi)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(kāi)關(guān)、液位變送器或液位開(kāi)關(guān),液壓油系統(tǒng)安裝多個(gè)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(dòng)滑閥、MIP 循環(huán)滑閥。每個(gè)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(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
現(xiàn)場(chǎng)液壓控制:系統(tǒng)投至現(xiàn)場(chǎng)鎖定模式,手動(dòng)操作切換閥,實(shí)現(xiàn)閥門(mén)大幅度動(dòng)作;系統(tǒng)投至就地操作模式,通過(guò)開(kāi)關(guān)按鈕,實(shí)現(xiàn)閥門(mén)小幅度精que操作。
機(jī)械手輪控制:將機(jī)械手動(dòng)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(shí)切換離合器,手搖手輪實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
 
2.3 儀表室控制模式下
DCS 輸出 4~20mA 至主控板進(jìn)行信號(hào)處理,與閥位回訊器信號(hào)比較后傳送給比例放大板,驅(qū)動(dòng)比例閥動(dòng)作切換油路,閥門(mén)動(dòng)作,回訊器輸出改變,直至與 4~20mA 控制信號(hào)一致時(shí)停止動(dòng)作。
 
2.4 系統(tǒng)設(shè)定檢測(cè)到回訊器開(kāi)路或短路時(shí),閥門(mén)自鎖
當(dāng)閥位回訊器本體未出現(xiàn)故障,輸出保持而閥門(mén)動(dòng)作正常的時(shí)候,系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)失控風(fēng)險(xiǎn)。2017 年10 月14 日,中化泉州石化再生滑閥出現(xiàn)閥門(mén)自己打開(kāi)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(hào)發(fā)生變化時(shí),電氣控制系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)偏差,驅(qū)動(dòng)比例閥動(dòng)作。而在閥位回訊器輸出不變下,控制系統(tǒng)會(huì)繼續(xù)加大偏差來(lái)驅(qū)動(dòng)比例閥動(dòng)作,進(jìn)而在系統(tǒng)誤差范圍時(shí)間內(nèi),閥門(mén)失控偏向偏差一向運(yùn)動(dòng),直至閥門(mén)全開(kāi)或全關(guān)。液壓控制系統(tǒng)閥門(mén)一般會(huì)設(shè)定閥門(mén)誤差響應(yīng)時(shí)間范圍,超出響應(yīng)時(shí)間后閥門(mén)自鎖,避免損壞閥體現(xiàn)象。
 
3 煙機(jī)入口蝶閥液壓控制系統(tǒng)
3.1 煙機(jī)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(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
就地控制:通過(guò)開(kāi)關(guān)按鈕,實(shí)現(xiàn)閥門(mén)開(kāi)關(guān)操作。
打壓泵控制:系統(tǒng)投至手動(dòng)狀態(tài),通過(guò)液壓泵實(shí)現(xiàn)閥門(mén)快速打開(kāi)。
聯(lián)鎖控制:遠(yuǎn)程觸發(fā)聯(lián)鎖,閥門(mén)在1 S內(nèi)快速關(guān)閉。
 
3.2 閥門(mén)具有自鎖、保位、快速關(guān)閉功能
當(dāng)閥位回訊器故障時(shí),閥門(mén)自鎖。當(dāng)閥位回訊器本體未出現(xiàn)故障,輸出保持而閥門(mén)動(dòng)作正常的時(shí)候,系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)失控風(fēng)險(xiǎn)。
 
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(jì)系統(tǒng)控制電路圖,同時(shí)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(shí),觸發(fā)閥門(mén)自鎖功能。為避免閥門(mén)總出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象,可根據(jù)實(shí)際工況及設(shè)計(jì)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(mén)選型初始時(shí),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(jì)算和比較模塊,計(jì)算2 套閥位回訊器輸出平均值作為反饋信號(hào),比較模塊設(shè)定好初始值,用于觸發(fā)閥門(mén)自鎖功能。
(1)當(dāng)一套回訊器故障異常時(shí),系統(tǒng)檢測(cè)到閥位回訊器異常,閥門(mén)觸發(fā)自鎖功能,進(jìn)行在線更換。
(2)當(dāng)一套回訊器故障異常時(shí),系統(tǒng)未檢測(cè)到閥位回訊器異常,2 套閥位回訊器輸出平均值偏差會(huì)增大,這時(shí)控制系統(tǒng)通過(guò)比較2套閥位回訊器偏差值,偏差大時(shí),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(dòng)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(shí)現(xiàn)一些。不過(guò)在線更換易很難。需重新設(shè)計(jì)控制板及布線,建議在閥門(mén)選型初始時(shí),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(cè)閥位回訊器異常,通常是檢測(cè)到開(kāi)路、短路、電壓異常、電流異常或其他參數(shù)異常信號(hào)。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(dòng)大、陽(yáng)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(shí)驗(yàn)證明。在閥位回訊器未達(dá)到使用壽命時(shí),提前進(jìn)行更換。
此方案在源頭解決不了問(wèn)題,但#易實(shí)現(xiàn)。電子元器件需要適宜的工作環(huán)境,尤其時(shí)暴漏在環(huán)境下的重要部件,需加強(qiáng)維護(hù)。
 
5 結(jié)語(yǔ)
文章通過(guò)設(shè)備故障進(jìn)行分析,通過(guò)參與事故解決及后續(xù)元件檢測(cè)報(bào)告,總結(jié)出液壓控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的一些問(wèn)題。液壓控制系統(tǒng)還有很多知識(shí),本文僅供設(shè)計(jì)及安裝提出一些建議。
注明,三暢儀表文章均為原創(chuàng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明本文地址

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