比例電液執行機構在滑閥控制中的應用

楊麗燕 張 鵬

(中國石油玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735200)

比例電液執行機構在滑閥控制中的應用

楊麗燕 張 鵬

(中國石油玉門油田分公司煉油化工總廠，甘肅 玉門 735200)

針對某煉油廠的滑閥控制問題，介紹了BLF-IIIBP型比例電液執行機構的特點，對該機構中的液壓控制系統進行詳細介紹，對比分析了LBHF伺服電液執行機構與該新電液執行機構的運行狀況，由分析可知新電液執行機構運行平穩，消除了電液控制柜高壓油路系統泄漏帶來的風險。

滑閥 比例電液執行機構 PLC控制

中國石油玉門煉油化工總廠0.8Mt/a重油催化裝置共有7套電液滑閥，均為冷壁式單動滑閥，所采用的LBHF伺服電液執行機構已經使用了十多年，許多配件都已停止生產，備件采購困難，油泵出現故障時無法及時維修；而且液壓控制系統的油路為高壓軟管連接，易損壞，滑閥控制柜安裝位置離高溫管線較近，易造成液壓油大量泄漏，存在一定的安全隱患[1，2]。

目前，主要針對這7套控制柜中故障率高、對裝置生產影響大的3臺滑閥控制柜進行更新改造，選用BLF-IIIBP 型比例電液執行機構后，滑閥控制操作性能更加安全可靠，并保持了電液滑閥執行機構設備的完整性和優良的操作性能。

1 BLF-IIIBP型比例電液執行機構的特點①

BLF-IIIB 型比例電液執行機構由電氣控制系統、液壓控制系統和執行系統組成。該執行機構采用德國的比例電磁閥，與射流管式伺服閥相比，比例閥輸出流量正比于閥控制繞組的輸入控制信號，屬于線性控制系統，它對工作油液的清潔度要求比伺服閥的低，抗污染能力強、運行平穩；油站采用壓力控制、間斷加壓(即：液壓系統壓力控制在額定壓力(8～10MPa)范圍內，兩個蓄能器在靜壓狀態下運行，油溫低，適合長期穩定操作)，因此控制柜能耗下降，達到了節能降耗的目的；油站內采用不銹鋼管連接方式，杜絕了系統漏油，確保安全生產；采用PLC控制后消除了分離元件帶來的故障；便于集中控制與維修保養，操作簡單、運行可靠、控制精度高。

2 液壓控制系統概述

2.1工作原理

BLF-IIIB 型比例電液執行機構液壓控制系統的控制過程主要通過PLC(可編程序控制器)來實現，其工作原理如圖1所示，在運行過程中，由電機D拖動油泵P，經過截止閥M1，將油箱中的低壓油抽入油泵P內，產生高壓油，再經過單向閥V4、過濾器L1-2、截止閥M2、M3送入蓄能器ZL1、ZL2，儲存并建立系統壓力，當系統壓力達到工作壓力上限時，壓力變送器S的壓力高觸點轉為閉合，經過PLC判斷，使卸荷電磁閥DV3失電，則油泵所排出的油經電磁閥DV3回流至油箱，油泵電機處于輕載運行，液壓控制系統在由蓄能器ZL1、ZL2所建立的壓力下運行。隨著油缸的不斷運行，系統壓力下降，當降至工作壓力下限時，壓力變送器S壓力低觸點又閉合，經PLC判斷，使卸載電磁閥DV3得電，則油泵P向液壓系統供油，直至達到系統工作壓力上限。溢流閥AV調整在額定壓力，確保液壓控制系統安全運行。

2.2實現方式

2.2.1閥位控制系統

閥位控制系統采用PLC完成，控制室輸出的4～20mA自控信號SP、閥門位移傳感器的反饋信號(閥位信號)PV分別經I/O端子輸入S-235的輸入模塊AI(A/D模數轉換模塊)，并將SP、PV兩信號進行PID運算，數字量運算結果再由S-235的輸出模塊AO(D/A數模轉換模塊)在其輸出端R、V端子輸出-10V～0V～10V作為功率放大器的輸入信號，PLC根據預先設置的編程指令運算，輸出模塊由9/10或11/12端子輸出信號控制比例閥各線圈，使相應油道開通，來控制閥門的運行。

圖1 比例電液執行機構液壓控制系統工作原理

2.2.2聯鎖控制系統

聯鎖控制系統由PLC的S7-224主機和擴展卡(兩塊)來完成。比例閥 SV1 由主控制室輸出信號SP控制的條件是自鎖電磁閥 DV1 帶電，而自鎖電磁閥DV1帶電與否，由控制室輸出信號SP和閥位反饋信號PV所控制，輸出控制信號SP與閥位反饋信號PV的差值ΔV不超差。只有這3個信號都正常，自鎖電磁閥DV1才帶電，從而保證主控制室輸出信號對比例閥有效控制。3個信號中有一個不正常，就進入自鎖狀態，主控制室控制方式轉為其他控制方式。這些自鎖和其他報警信號經一次元件采集后均送入 PLC 系統按預先組態好的程序運行，確保閥門在保位狀態[3，4]。

2.3功能

2.3.1綜合報警功能

比例電液執行機構液壓控制系統能給中控室提供無源的綜合報警，包括輸入控制室液位低、工作油液壓力低、泵電機動力失電、自控信號SP消失、閥位信號PV消失、偏差大、油溫高低指示、壓差大指示和自保指示9個信號。

2.3.2現場鎖定

在儀表室遠程控制時，若發生自控信號SP消失、閥位信號PV消失、傳感器短路斷電、儀表電源失電、SP與PV的差值ΔV 超過設定范圍 3%～5%時，延時鎖定0～30s可調、系統油壓低等故障，實施現場鎖定，并在現場電控箱面板上有相應指示燈顯示。

2.3.3現場報警功能

當出現油箱液位低于標定(玻璃板10～20mm)液位、工作油液的壓力低于6MPa、泵電機動力失電、泵電機過載及油過濾器壓差大于0.45MPa超差等故障時，現場控制面板上有相應報警燈光指示。

2.4操作方式

比例電液執行機構液壓控制系統有4種操作方式：儀表室控制操作、現場液壓手操控制操作、儀表現場遙控操作和機械手輪操作。

3 新舊系統運行狀況對比

3.1控制系統結構

舊電液控制機構控制系統采用的是模擬式、獨立單元板結構，系統故障報警提示信號較少，如果控制單元板出現問題，判斷處理故障難度大，而且各單元板的備用件均為專用部件，儲備、維修成本高。

新電液控制機構控制系統采用西門子S7-200 PLC控制器，控制器和輸入、輸出模塊均為 PLC 的通用模塊，控制系統無需太多備品、備件，維修成本相對較低；同時控制系統提供了19種系統狀態和報警信號，對處理故障有較大的幫助，降低了處理故障的難度。

3.2系統壓力控制

舊電液控制機構控制系統的壓力控制采用恒壓控制，用溢流閥來保證液壓系統壓力，油泵一直處于帶負荷工作，與新電液控制機構控制系統油泵相比運行功耗較大。

新電液控制機構控制系統的壓力控制采用定壓控制，控制系統正常工作壓力在8～10MPa之間變化，此時油泵不帶負荷，滑閥的閥位控制靠蓄能器靜壓來實現，如果系統調節不太頻繁，油站系統壓力由10MPa下降到8MPa時間是30min，這個時間段內油泵處于輕載運行；如果液壓系統壓力低于8MPa時，油泵帶負荷運行，液壓系統壓力由8MPa上升到10MPa時，油泵工作的時間大約是20s；當液壓系統壓力上升到10MPa時，系統中卸荷閥打開，油泵處于輕載運行；油泵在保證系統正常壓力時不是一直處在帶負荷運行中，而是處于輕載和帶負荷工作之間切換，因此降低了油泵的運行功耗。

3.3控制系統油路

舊電液控制機構液壓控制系統的油路為高壓軟管連接，如果系統中油路過濾器出現堵塞或溢流閥故障，均可造成系統局部超壓，導致油管破裂、液壓油外泄，由于滑閥控制柜安裝位置距離高溫管線較近，存在一定的安全隱患。

新電液控制機構液壓控制系統的油路為不銹鋼管硬連接，系統的壓力控制采用的是定壓控制，系統壓力在8～10MPa范圍內，如果系統中出現油路堵塞，控制系統判斷出系統超壓時會自動打開油泵卸載電磁閥，油液返回油箱，不會出現系統超壓問題，因此液壓控制系統安全性能較高。

4 結束語

通過對改造后電液執行機構的原理、功能的介紹和新、舊電液執行機構在控制系統結構、壓力控制、油路系統等方面的比對分析不難發現，更新改造后的電液執行機構更加符合催化裝置的實際生產運行狀況，而在近兩年的運行中，也證實了這一論述，改造后的電液執行機構運行平穩、操作控制可靠，閥位反饋指示準確，運行功耗下降，沒有出現油管爆裂漏油的現象，提高了液壓控制系統安全性能，達到了改造的目的，為催化裝置長周期安全、平穩運行打下了堅實的基礎。

[1] 王自軍，孫宗慧，譚興林.催化裝置滑閥故障及其分析[J].石油化工設備，2014，43(2)：103～105.

[2] 劉孟德.催化裂化裝置滑閥故障分析[J].石油化工設備，2010，39(4)：95～99.

[3] 趙斌，郭俊杰.比例閥控制電液執行機構在主風機導葉系統的應用[J].化肥設計，2009，47(5)：54～56.

[4] 任志光.比例、伺服電液控制技術在催化裝置滑閥應用中的比較[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