1、前言

        由于液壓控制具有輸出力（力矩）大，穩(wěn)定性好，控制性能不受外界條件限制的特點，電液執(zhí)行機構被用作催化、裂化裝置中閥門控制的主要設備。然而，一直以來，受控制理念的限制，石化行業(yè)中應運的各種電液執(zhí)行機構大都以電液伺服閥為核心控制元件，采用電液伺服的模擬控制系統(tǒng)。但電液伺服控制系統(tǒng)的抗污染能力差，模擬信號的輸出性能擾動較大。為了避免電液伺服控制系統(tǒng)在控制上的不足，“智能”型電液執(zhí)行機構用電液比例閥作為核心控制元件，應用現(xiàn)代數(shù)字控制理念，提高了電液執(zhí)行機構對油液的抗污染能力，改善了電液控制系統(tǒng)的輸出特性。“智能”伺服放大器豐富的數(shù)據(jù)接口和便捷的紅外遙控操作使該電液執(zhí)行機構真正達到了人工智能控制的目的。“智能”型電液執(zhí)行機構的設計促進了石化行業(yè)控制設備的更新?lián)Q代，該產(chǎn)品已廣泛的應運于國內(nèi)外各大煉廠。
       

      2、系統(tǒng)組成及反饋原理圖
        “智能”型電液執(zhí)行機構由放大元件（ISA智能伺服放大器）、執(zhí)行元件（伺服液壓缸）、測量元件（裝在液壓缸內(nèi)部的磁滯伸縮位移傳感器）以及推動執(zhí)行元件運動的壓力油回路系統(tǒng)組成。以上元件組成了一個單回路閉環(huán)負反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)反饋方框圖如圖1所示。

       3、壓力油回路系統(tǒng)組成及液壓流程圖
        “智能“型電液執(zhí)行機構壓力油回路是以中高壓齒輪泵作為動力源，采用比例閥作核心控制元件。區(qū)別于以往電液執(zhí)行機構常用葉片泵和柱塞泵作為動力源的慣例，“智能”型電液執(zhí)行機構液壓回路簡單，漏點少，便于檢測故障，能更好的適應石化行業(yè)的控制要求，其滑閥電液執(zhí)行機構液壓流程圖如圖2所示。

1 過濾器　2、19 截止閥　3 定量齒輪泵　4、7 單向閥5 高壓過濾器　6 溢流閥　8、9 蓄能器
10 壓力表　11 點動電磁閥12、14 液壓鎖　13 伺服液壓缸　15 手動換向閥　16 電液比例閥 
17 壓力傳感器 18 泄荷電磁閥　20 液控單向閥　21 熱交換器22 液位計　23 液位溫度開關　油箱
圖2　滑閥電液執(zhí)行機構液壓流程圖

       4、泵、電機單元的設計及其技術特點
        “智能”型電液執(zhí)行機構的泵、電機單元設計了2種泵運行模式，即：間歇運行和連續(xù)運行。同時也設計了5種泵啟動順序（雙泵配置時），即：A泵單獨啟動，B泵單獨啟動，AB泵同時啟動，A泵先于B泵啟動，B泵先于A泵啟動。此外，考慮到泵間歇運行時的控制安全，泵還單獨設計了強制啟停功能，即在間歇運行模式下根據(jù)裝置的控制要求泵仍然可以隨時進行強制啟動或停止。無論泵的運行模式還是泵的啟動順序以及強制啟停功能都是通過ISA智能伺服放大器進行遠程控制，啟停方便，運行可靠。尤其是泵的間歇運行模式延長了泵、電機的使用壽命，降低了不必要的電力能源浪費。同時，泵間歇運行模式下液壓油源溫升較小，液壓油的運動及動力黏度等油液特性變化不大，有利于液壓油的品質(zhì)穩(wěn)定，也延緩了O形圈等橡膠密封件的老化周期。
        

        5、液壓控制單元的設計及技術特點
        液壓控制單元由集成塊裝配和油源裝配兩大部分組成。集成塊裝配部分集成了實現(xiàn)閥體控制所需要的各種閥類，還包含實現(xiàn)閥體控制特殊要求所需要的電子及液壓附件。各種閥類和液壓附件如圖2所示。值得一提的是這些液壓元件基本上采用高品質(zhì)進口件，極大保證了“智能”型電液執(zhí)行機構液壓系統(tǒng)的可靠性。油源裝配部分包括盛裝足量液壓油的油箱、連接液壓油路的油管以及連接兩個油管端頭的卡套式螺紋接頭組件。集成塊裝配和油源裝配兩部分有效結(jié)合形成了強有力的液壓控制單元，此液壓控制單元可實現(xiàn)閥門手動機械操作、自動操作、機械鎖位操作、閥位點動操作以及自保操作。
       

       5.1　手動機械操作
        手動機械操作時，將手動換向閥15切換至“手動”位置，此時液壓缸13前后兩腔均與回油通道接通，泵3至主油路的壓力油不再進入液壓缸13兩腔，而是通過手動換向閥15與油箱24形成的回路直接回油箱24。手動換向閥15換向前后液壓油的流程對照如圖3所示。

       5.2　自動操作
        自動操作時比例閥16通電，比例閥16根據(jù)得到的電流信號的大小給比例電磁鐵一與電流信號成正比的電磁力，該電磁力推動（拉伸）閥芯運動。當電流消失時，電磁鐵失去電磁力，與電磁鐵相反側(cè)的彈簧推動（拉伸）比例閥閥芯歸位，這樣即可形成一個自動控制過程。
        5.3　點動操作

      點動操作分為手動（本地）點動和自動（遠程）點動，手動點動時將放大器控制面板上調(diào)節(jié)/點動按鈕切換開關旋轉(zhuǎn)至箭頭指向“點動”位置，如圖4所示。此時，圖2所示液壓流程圖中比例閥16鎖位，流經(jīng)比例閥16的壓力油被自動切斷。然后短按“點動開閥”按扭，圖2所示流程圖中點動電磁閥11左側(cè)通電，點動電磁閥11的閥芯向右移動，電磁閥左腔打開，壓力油進入液壓缸13右側(cè)，液壓缸13活塞桿向左移動，閥門被打開。相反，短按“點動關閥”按扭時閥門被關閉。點動開閥和點動關閥時的局部液壓流程如圖5所示。

      自動點動時圖2所示液壓流程圖中比例閥16自動鎖位，流經(jīng)比例閥16的壓力油被自動切斷。當遠程控制室發(fā)出遠程點動開閥指令時，圖2所示流程圖中點動電磁閥11左觸點吸合，液壓缸13活塞桿向左運動，閥門打開。相反，控制室發(fā)出點動關閥指令時，閥門關閉。點動操作的優(yōu)勢在于只要具備220VAC電源和足夠的系統(tǒng)壓力，即便在ISA伺服放大器關閉的情況下依然可以實現(xiàn)閥門的開啟或關閉。
       

      5.4　機械鎖位操作
        機械鎖位操作發(fā)生在信號丟失、反饋丟失、跟蹤丟失3種情況下。當智能伺服放大器檢測到以上3種丟失中的1種或多種發(fā)生后，為確保閥門不被誤操作，機械鎖位自動發(fā)生。此時，如圖2所示液壓流程圖中比例閥16斷電，比例閥16處于鎖位位置，通過比例閥進入液壓缸13的壓力油被切斷，泵3出口壓力油與液壓缸13之間的回路被破壞，系統(tǒng)出現(xiàn)憋壓，系統(tǒng)壓力瞬間升高，當ISA智能放大器檢測到系統(tǒng)壓力升高后，泄荷電磁閥18通電，泵3出口的壓力油通過泄荷電磁閥18將液孔單向閥20打開，這樣，泵3出口壓力油直接回到油箱24 機械鎖位時的局部液壓流程圖如圖6所示。

        需要說明的是：機械鎖位是一種意外情況下的安全保障措施。一旦機械鎖位發(fā)生后閥位被鎖死而不能運動，要恢復閥位的運動必須先解除鎖位，解除鎖位時只需給比例閥16通電即可。
        5.5　自保操作

        自保操作功能多用在需要快速關閉的蝶閥電液執(zhí)行機構上。根據(jù)自保時閥門的位置可以分為自保開閥和自保關閥；根據(jù)自保時自保電磁閥的通斷電情況可分為通電自保和斷電自保。如圖7所示，虛線方框內(nèi)即為蝶閥為了實現(xiàn)自保快速關閉閥門時額外增加的快速電磁閥及液壓附件。當自保操作時，點動電磁閥11、比例電磁閥16同時通電（斷電），這樣，泵3出口的壓力油可以同時流向液壓缸。此外，當ISA智能伺服放大器接收到自保信號后，蓄能器內(nèi)儲存的壓力油也流向液壓缸。因此，當自保操作發(fā)生后，壓力油由正常操作時的單通道流向液壓缸變成自保時的三通道流向液壓缸。這樣，當自保發(fā)生時，通過自保信號調(diào)動了系統(tǒng)的所有壓力油資源，利用了所有能通向液壓缸的壓力油通道。顯然，在要求快速關閉或開啟的閥門控制系統(tǒng)中自保操作意義重大。
圖7 “智能”型電液蝶閥自保操作時的液壓流程圖

        6、ISA智能伺服放大器的設計及技術特點
        ISA智能伺服放大器的設計采用西門子最先進的芯片技術，將數(shù)字控制與電液控制完美的結(jié)合起來，其螺絲緊定接線端子操作靈活方便，接線箱采用高低壓分開，避免了高低壓之間的電磁干擾。方便的USB數(shù)據(jù)輸出/輸入插口以及紅外遙控操作體現(xiàn)了它向微機化過渡的特征。密碼登陸方式避免了不必要的誤操作，提高了其安全性能。其強大的操作功能方便了催化、裂化裝置控制設備的操作步驟。它所具有的語言選擇功能更是將電液執(zhí)行機構順利的推向國際市場。ISA智能伺服放大器微機式的簡潔操作方式以及強大的數(shù)字操作功能使其成為名副其實的“人工智能”伺服放大器。

         7、總結(jié)
        “智能”型電液執(zhí)行機構的設計是催化、裂化裝置上閥門控制設備的一次創(chuàng)新，它一改過去的模擬控制理念，將電液執(zhí)行機構的控制方式更新為數(shù)字控制。該產(chǎn)品的問世是國產(chǎn)電液執(zhí)行機構向國外大中型煉油廠推廣的企及，它先進的制造工藝、簡潔而功能強大的液壓控制回路、簡單易學的數(shù)字化調(diào)試、微機式的數(shù)據(jù)備份、USB接口數(shù)據(jù)輸入/輸出以及遠紅外遙控操作都是該產(chǎn)品“智能”化的體現(xiàn)。