REXA執行器在主風機靜葉調節系統中的應用

鐘 海 李閩燕 王 健 果 碩 趙仁輝 唐艷伶

(中國石油華北石化公司)

REXA執行器在主風機靜葉調節系統中的應用

鐘 海 李閩燕 王 健 果 碩 趙仁輝 唐艷伶

(中國石油華北石化公司)

針對二催化主風機原電液伺服靜葉調節系統存在的動力油系統泄漏嚴重、伺服馬達拒動、伺服閥卡澀及靜葉漂移等問題，對該系統進行了改造。將原電液執行器更換為REXA執行器。改造后，極大地減少了液壓油管路，解決了原系統的伺服閥卡澀、靜葉漂移及滲漏等問題。

REXA執行器 主風機靜葉調節系統 改造 電液執行器

中國石油華北石化公司二催化主風機是裝置擴能改造時由三催化搬遷過來的，其中風機靜葉調節系統采用的是液壓站式伺服調節系統，由獨立的動力油站、伺服放大器、伺服閥和雙伺服馬達組成[1～4]。風機靜葉調節系統自開工以來，存在動力油系統泄漏嚴重、伺服馬達拒動、伺服閥卡澀及靜葉漂移等諸多安全隱患。為解決上述問題，提高風機靜葉調節系統的安全性和可靠性，中國石油華北石化公司決定在裝置大檢修期間，對原系統進行改造，采用REXA執行器代替原液壓伺服調節系統作為新的靜葉調節用執行器。

1 REXA執行器的構成與工作原理

1.1 REXA執行器的構成

REXA執行器是一種智能型機電液一體化執行器，由控制箱、動力模塊和兩個動力油缸組成。兩個動力油缸分別固定在原伺服油缸的位置，與風機靜葉連桿剛性連接。動力模塊固定在一側動力油缸上，通過不銹鋼管與兩個動力油缸連接。控制箱就近安裝在易于操作和維護的地方。

1.2 REXA執行器的選型

根據現場測量并與技術資料比對可知：風機靜葉的雙側出力合計約42kN，實際行程45mm，全行程時間約20s。故可選擇GL20000-2-0.5D-P-2S型REXA執行器作為該風機靜葉調節用執行器，其技術參數為：最大出力90kN，實際行程50mm，全行程時間約15s，滿足原設計參數要求。

1.3 工作原理

REXA執行器接收控制器的控制指令，將當前位置信號與控制指令進行比較，若偏差大于設定死區，則輸出指令，使電機旋轉，通過液壓油泵和動力模塊控制液壓油流動，利用油缸的線性位移驅動風機靜葉；當偏差小于死區時，電機停轉，動力油缸自動保持位置，完成調節過程[3，4]。

REXA執行器工作原理如圖1所示。在油泵停止工作的情況下，執行器依靠流量配比閥FMV1、FMV2來封閉液壓缸兩側的進、排油，使之處于保位狀態；當REXA接收到左移信號時，智能可控電機驅動油泵順時針轉動。在高壓油路中，FMV-2的A口壓力升高，FMV-2中的閥桿被壓力推動向左移動，使FMV2的A口和E口導通，FMV2中的止回閥也被打開，使得B口和D口導通，油缸回流通道導通。高壓油通過FMV1的止回閥進入雙作用油缸的右腔。由于油缸是密閉的，進入油缸右腔的油推動活塞向左側移動，并將同等數量的油從油缸左腔排出。排出的油通過FMV2打開的止回閥經B口流回油泵處。同理，當REXA接收到右移信號時，雙向泵逆時針轉動，液壓油向相反的方向流動，使A1和E1導通，B1和D1導通，高壓油通過FMV2的止回閥進入雙作用油缸的左腔，推動活塞向右移動。活塞右側的油通過FMV1流回油泵處。當泵停止時，兩個止回閥均關閉，液壓油被鎖在油缸中。

圖1 REXA執行器工作原理

1.4 特點

REXA執行器的特點有：

a. 采用機電液一體化設計，取消了龐大的液壓站系統；

b. 液壓油在全封閉的環境內流動，徹底解決了因液壓系統開式循環導致的油液污染問題；

c. 采用集成型模塊化設計，結構緊湊、體積小、重量輕、維護維修方便；

d. 流量配對系統(獲得美國專利)使得執行機構內部的流體壓力不隨介質壓力的波動而變化，執行機構在不需要動作時保持原位，電機不工作，延長了電機的使用壽命[3,4]。

2 改造方案

2.1 改造前狀況

原二催化主風機靜葉調節系統動力油站由兩臺交流電機、兩臺柱塞泵、油箱、兩個蓄能器、一臺冷卻器、一臺電加熱器、一個油過濾器、一個空氣濾清器及一個溢流閥等組成。油站采用分體式結構，元件多、結構復雜且故障點多，導致現場多處出現液壓油滲漏現象。另外，由于油液在液壓管道和油箱之間不斷循環(開放式)，導致油液易老化、氧化，需經常過濾并定期更換；電機需連續工作以保持系統壓力。伺服閥受伺服放大板的控制，易零漂、噴嘴易堵塞并且卡澀時會造成靜葉調節失控[2]。

2.2 改造方案

首先，拆除動力油站(包括油箱、油泵及電磁閥組等)，動力油站位于主風機一層地面，油站體積約2300mm×1700mm×1500mm，油箱容積為500L，各種油管路合計約100m；拆除伺服閥和伺服馬達；拆除液壓鎖、伺服放大模塊和伴熱帶。

然后，在主風機南側和北側分別安裝動力油缸，動力模塊固定在南側動力油缸上；因現場安裝位置較小，所以控制箱安裝在機房南側立柱上；控制箱電纜穿鋼管連接至動力模塊(圖2)。

最后，采用廠家提供的專用電纜將控制箱與動力模塊、控制箱與閥位傳感器相連；控制箱至DCS共4個信號，分別是靜葉控制信號、靜葉閥位回訊信號、靜葉故障信號、自動/遠程狀態信號，前兩者為4～20mA模擬量信號，后兩者是數字量信號。

3 REXA執行器與原電液執行器對比

REXA執行器與原電液執行器的性能對比見表1。

圖2 靜葉調節系統結構示意圖

表1 REXA執行器與原電液執行器的性能對比

(續表1)

4 結束語

中國石油華北石化公司二催化主風機靜葉調節系統在改造前，由于動力油系統引起的裝置波動共6次，其中造成裝置停機兩次，對裝置的長周期運行造成了極大影響。改造后REXA執行器占地小，極大地減少了液壓油管路，解決了原系統的伺服閥卡澀、靜葉漂移、滲漏問題，電機功率小，運行時間短，液壓油使用量大幅降低，每年水電費和液壓油費節約十余萬元。目前，系統控制平穩準確，達到了改造目的，實現了催化裝置的長周期安全、平穩運行。

[1] 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.

[2] 蘭石保.軸流風機靜葉控制系統原理及應用[J].化工自動化及儀表,2012,39(11):153～155.

[3] 王連軍,李曉晨.新型靜葉調節系統在軸流風機的應用[J].石油和化工設備,2016,19(12):54～57.

[4] 吳世權,王會剛.機組靜葉控制系統幾種電液執行器對比分析[J].設備管理與維修,2016,(1):51～53.

TH862+.77

B

1000-3932(2017)09-0895-04

2017-04-10，

2017-05-02)

鐘海(1975-)，工程師，從事自控設計工作，1770243@qq.com。