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。