摘 要：液位變送器控制方式的應用地點(diǎn)很廣，不同公司設計的液壓控制系統產(chǎn)品結構大同小異，根據不同工況要求，添加相應附件，可實(shí)現對應的功能。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)液壓系統組成及公用部分附件功能。通過(guò)分析現有液位變送器控制系統存在的問(wèn)題，提出控制優(yōu)化方案。

 

1 液位變送器控制系統介紹

液位變送器系統主流主要由比例閥或伺服閥、液位變送器系統、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、頻率響應快、支持硬件在線(xiàn)診斷等特點(diǎn)，本文主要以比例閥控制系統談?wù)搩?yōu)化方案。

 

液壓系統控制原理為遠程 4～20mA 輸入信號與閥位回訊進(jìn)行比較。比較結果送給放大器板轉換成比例閥驅動(dòng)信號，驅動(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。當閥門(mén)回訊器檢測到閥門(mén)位置與 4～20mA 輸入信號指令一致時(shí)，比例閥停止動(dòng)作，達到閥位

控制要求。

 

液位變送器根據不同生產(chǎn)要求，安裝相應的系統組件來(lái)實(shí)現。

（1）液位變送器具有自鎖功能：在液壓系統主油路上安裝1 臺自鎖電磁閥，在控制板上設定相關(guān)自鎖條件，條件觸發(fā)時(shí)驅動(dòng)自鎖電磁閥動(dòng)作切斷主油路，油缸油路被截止，達到自鎖目的。

（2）液位變送器具有復位或聯(lián)鎖功能：在液壓系統油路上安裝1 臺復位電磁閥，在控制板上設定相關(guān)復位條件，條件觸發(fā)時(shí)驅動(dòng)復位電磁閥動(dòng)作，切換主油路至回油路上，實(shí)現緊急泄壓，實(shí)現復位功能。

（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，當緊急聯(lián)鎖信號觸發(fā)時(shí)，電磁閥直接將油缸油壓卸到油箱內，配合彈簧實(shí)現快速聯(lián)鎖動(dòng)作。

（4）液位變送器具有液壓油泵自啟自停功能:在液壓系統主油路上安裝2 臺壓力開(kāi)關(guān)，一臺為液壓油壓力高報開(kāi)關(guān)，一臺為液壓油壓力低報開(kāi)關(guān)。當系統油壓高報時(shí)，高報壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出信號，驅動(dòng)液壓系統泄荷閥工作，使液壓油泵進(jìn)行空載運行。當液壓系統油壓低報時(shí)，低報壓力開(kāi)關(guān)發(fā)出信號，驅動(dòng)液壓系統泄荷閥復位，使液壓油泵帶載運行，提升液壓系統油壓。直接使用泄荷閥泄壓是為了避免油泵停轉后，閥門(mén)突然出現大動(dòng)作時(shí)，液壓油壓力突然下降，閥門(mén)無(wú)法動(dòng)作現象。泄荷閥工作狀態(tài)多設定在控制面板顯示，方便觀(guān)察油壓系統狀態(tài)。

（5）液位變送器具有緩開(kāi)或緩關(guān)功能：在液壓系統回油路安裝電磁閥和配套節流閥，當緩慢動(dòng)作信號觸發(fā)時(shí)，電磁閥切換油路至節流閥回路，通過(guò)對回油進(jìn)行節流達到緩慢動(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)。液壓系統還有很多其他功能，添加相應液壓元件即可。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

2.1 滑閥控制系統介紹

中化泉州石化滑閥應用在反應再生生產(chǎn)系統里，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，控制反應再生系統壓力溫度平衡功能。

 

2.2 滑閥具有三種控制方式

儀表室控制：連接遠程 DCS 控制，DCS 輸出 4～20mA 控制閥門(mén)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。

現場(chǎng)液壓控制：系統投至現場(chǎng)鎖定模式，手動(dòng)操作切換閥，實(shí)現閥門(mén)大幅度動(dòng)作；系統投至就地操作模式，通過(guò)開(kāi)關(guān)按鈕，實(shí)現閥門(mén)小幅度精que操作。

機械手輪控制：將機械手動(dòng)切換閥切換到增荷或減荷狀態(tài)，讓液壓系統控制狀態(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)行信號處理，與閥位回訊器信號比較后傳送給比例放大板，驅動(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 控制信號一致時(shí)停止動(dòng)作。

 

2.4 系統設定檢測到回訊器開(kāi)路或短路時(shí)，閥門(mén)自鎖

當閥位回訊器本體未出現故障，輸出保持而閥門(mén)動(dòng)作正常的時(shí)候，系統會(huì )出現失控風(fēng)險。2017 年10 月14 日，中化泉州石化再生滑閥出現閥門(mén)自己打開(kāi)現象，即是此原因造成。根據反饋控制原理，當閥位回訊保持不變，而4-20mA 輸入信號發(fā)生變化時(shí)，電氣控制系統會(huì )出現偏差，驅動(dòng)比例閥動(dòng)作。而在閥位回訊器輸出不變下，控制系統會(huì )繼續加大偏差來(lái)驅動(dòng)比例閥動(dòng)作，進(jìn)而在系統誤差范圍時(shí)間內，閥門(mén)失控偏向偏差一向運動(dòng)，直至閥門(mén)全開(kāi)或全關(guān)。液壓控制系統閥門(mén)一般會(huì )設定閥門(mén)誤差響應時(shí)間范圍，超出響應時(shí)間后閥門(mén)自鎖，避免損壞閥體現象。

 

3 煙機入口蝶閥液壓控制系統

3.1 煙機入口蝶閥控制系統控制方式介紹

遠程控制：連接遠程 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)現閥門(mén)開(kāi)關(guān)操作。

打壓泵控制：系統投至手動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)液壓泵實(shí)現閥門(mén)快速打開(kāi)。

聯(lián)鎖控制：遠程觸發(fā)聯(lián)鎖，閥門(mén)在1 S內快速關(guān)閉。

 

3.2 閥門(mén)具有自鎖、保位、快速關(guān)閉功能

當閥位回訊器故障時(shí)，閥門(mén)自鎖。當閥位回訊器本體未出現故障，輸出保持而閥門(mén)動(dòng)作正常的時(shí)候，系統會(huì )出現失控風(fēng)險。

 

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反饋的比例閥及相應的比例放大器，重新設計系統控制電路圖，同時(shí)在電控系統里增加觸發(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)總出現自鎖現象，可根據實(shí)際工況及設計條件確定設定值大小。此方案成本較高，在線(xiàn)更改控制系統電路及比例電磁閥也較困難。建議在閥門(mén)選型初始時(shí)，采用此方案較穩妥。

 

4.2 增加1 套閥位回訊器

控制系統安裝 2 套閥位回訊器，在電氣控制器里增加計算和比較模塊，計算2 套閥位回訊器輸出平均值作為反饋信號，比較模塊設定好初始值，用于觸發(fā)閥門(mén)自鎖功能。

（1）當一套回訊器故障異常時(shí)，系統檢測到閥位回訊器異常，閥門(mén)觸發(fā)自鎖功能，進(jìn)行在線(xiàn)更換。

（2）當一套回訊器故障異常時(shí)，系統未檢測到閥位回訊器異常，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面，根據空間安裝支架。

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備廠(chǎng)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)現一些。不過(guò)在線(xiàn)更換易很難。需重新設計控制板及布線(xiàn)，建議在閥門(mén)選型初始時(shí)，采用此方案較穩妥。

 

4.3 更換可靠回訊器

控制系統檢測閥位回訊器異常，通常是檢測到開(kāi)路、短路、電壓異常、電流異�；蚱渌麉�數異常信號。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)驗證明。在閥位回訊器未達到使用壽命時(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。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，需加強維護。

 

5 結語(yǔ)

文章通過(guò)設備故障進(jìn)行分析，通過(guò)參與事故解決及后續元件檢測報告，總結出液壓控制系統設計存在的一些問(wèn)題。液壓控制系統還有很多知識，本文僅供設計及安裝提出一些建議。