新型机电液一体化执行机构在催化裂化装置
作者：中德石化 来源：自创 2014-10-18 浏览量：767
字号：T | T
电液执行机构
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摘要：本文介绍了新型机电液一体化执行机构的背景技术、主要结构、技术创新、系统原理及示例。项目采用新型机电液一体化执行机构是催化裂化装置中关键调节控制设备的一种必然选择。
关键词：新型机电液一体化执行机构；双向齿轮泵；插装阀技术；液压集成阀块；
0 引言
随着石化炼油催化裂化装置的不断发展及工业自动化控制水平的不断提高，新型机电液一体化执行机构是工业自动化发展的产物，同时作为阀门驱动装置的一种，已经得到广泛应用。
它在管道主风机出口、备用主风机出口、增压机入口、油浆泵入口上得到大量应用。通过调节控制各管道内部流量、压力的大小，来确保装置的正常运行，在正常生产条件下，要求新型机电液一体化执行机构工作状态稳定、控制平稳、可靠性高，在故障状态下动作准确，尤其是在自保使用情况下动作一定准确、使控制主体迅速达到自保位置，保证装置安全、保护机组。 为了能够更好的证明新型机电液一体化执行机构在催化裂化装置的成功应用，现对产品构成及工作原理作进一步阐述。
1 背景技术
传统电液执行机构结构比较复杂（电气控制系统与液压控制系统分离），体积较大，液压元件和管道易渗漏，制造成本高，而且配管维修不方便。如果在事故状态下需要对阀门进行快速复位，此时传统电液执行机构是很难实现自动复位的，原因在于传统电液执行机构若要实现自动复位必须人为的进行控制（动作信号给定），最终才能实现阀门的快开或快关。当在某些易燃、易爆、火灾等场合，特别是石油化工、天燃气领域，通常会因为火灾、爆炸现场，引起电子控制系统失灵，导致电液执行机构无法正常启动，实现快速关闭阀门的目的，最终加剧了事故的发生。
为了克服传统电液执行机构的不足，同时考虑到石化炼油催化裂化装置的重要性，丽水中德石化设备有限公司研制出一种新型机电液一体化执行机构。
2 主要结构及原理
新型机电液一体化执行机构采用一体化式结构，由电子控制系统、液压集成系统、油箱、液压手操机构、油缸、蓄能器、防火液压泄放阀等七大部分一体化合理组成。（见图1、图2）
其中油箱与支架连接形成密封油路，而蓄能器油道口与支架油道口相连接，囊式蓄能器安装固定在支架上，手动阀、防火液压泄放阀、单向阀都分别两路安装在复位液压集成阀块上，各插装阀的进出油口都通过液压集成阀块的内部油道孔与支架的进出油孔相通，并接通至油缸两端和蓄能器油口，所以当外部控制信号给定电子控制系统时，直流无刷电机正转，并带动双向齿轮泵转动，此时液压油通过双向齿轮泵与阀块紧密连接形成的油路进入到液压集成阀块，液压油通过溢流阀调节，使液压油压力升高至所需的压力，并通过液控单向阀的作用，使液压油经过单向节流阀进入油缸一端，而另一端油缸的液压油也会经过安装在阀块上的各插装阀的调节作用，最终回流油箱泄压，油缸两端形成压差，从而推动活塞运动。当液压油通过油缸一端进入到支架油道进入复位液压集成阀块，再进入复位液压集成阀块一侧油路，此时液压油首先要通过手动阀，其次通过防火液压泄放阀，但此时防火液压泄放阀已处于关闭状态，并且油路被封堵，液压油只有从复位液压集成阀块的旁路油道孔通过单向阀进入到蓄能器中。此时蓄能器中气囊逐渐被高压液压油压缩，体积逐渐缩小，当气囊被压缩到一定程度时，蓄能器中的液压油也逐渐增多，压力会逐渐上升至额定压力12MPa。此时电机停止工作，液压油被密封储存在蓄能器中，确保紧急事故状态下阀门能快速关闭或开启。
0 引言
随着石化炼油催化裂化装置的不断发展及工业自动化控制水平的不断提高，新型机电液一体化执行机构是工业自动化发展的产物，同时作为阀门驱动装置的一种，已经得到广泛应用。
它在管道主风机出口、备用主风机出口、增压机入口、油浆泵入口上得到大量应用。通过调节控制各管道内部流量、压力的大小，来确保装置的正常运行，在正常生产条件下，要求新型机电液一体化执行机构工作状态稳定、控制平稳、可靠性高，在故障状态下动作准确，尤其是在自保使用情况下动作一定准确、使控制主体迅速达到自保位置，保证装置安全、保护机组。 为了能够更好的证明新型机电液一体化执行机构在催化裂化装置的成功应用，现对产品构成及工作原理作进一步阐述。
1 背景技术
传统电液执行机构结构比较复杂（电气控制系统与液压控制系统分离），体积较大，液压元件和管道易渗漏，制造成本高，而且配管维修不方便。如果在事故状态下需要对阀门进行快速复位，此时传统电液执行机构是很难实现自动复位的，原因在于传统电液执行机构若要实现自动复位必须人为的进行控制（动作信号给定），最终才能实现阀门的快开或快关。当在某些易燃、易爆、火灾等场合，特别是石油化工、天燃气领域，通常会因为火灾、爆炸现场，引起电子控制系统失灵，导致电液执行机构无法正常启动，实现快速关闭阀门的目的，最终加剧了事故的发生。
为了克服传统电液执行机构的不足，同时考虑到石化炼油催化裂化装置的重要性，丽水中德石化设备有限公司研制出一种新型机电液一体化执行机构。
2 主要结构及原理
新型机电液一体化执行机构采用一体化式结构，由电子控制系统、液压集成系统、油箱、液压手操机构、油缸、蓄能器、防火液压泄放阀等七大部分一体化合理组成。（见图1、图2）
其中油箱与支架连接形成密封油路，而蓄能器油道口与支架油道口相连接，囊式蓄能器安装固定在支架上，手动阀、防火液压泄放阀、单向阀都分别两路安装在复位液压集成阀块上，各插装阀的进出油口都通过液压集成阀块的内部油道孔与支架的进出油孔相通，并接通至油缸两端和蓄能器油口，所以当外部控制信号给定电子控制系统时，直流无刷电机正转，并带动双向齿轮泵转动，此时液压油通过双向齿轮泵与阀块紧密连接形成的油路进入到液压集成阀块，液压油通过溢流阀调节，使液压油压力升高至所需的压力，并通过液控单向阀的作用，使液压油经过单向节流阀进入油缸一端，而另一端油缸的液压油也会经过安装在阀块上的各插装阀的调节作用，最终回流油箱泄压，油缸两端形成压差，从而推动活塞运动。当液压油通过油缸一端进入到支架油道进入复位液压集成阀块，再进入复位液压集成阀块一侧油路，此时液压油首先要通过手动阀，其次通过防火液压泄放阀，但此时防火液压泄放阀已处于关闭状态，并且油路被封堵，液压油只有从复位液压集成阀块的旁路油道孔通过单向阀进入到蓄能器中。此时蓄能器中气囊逐渐被高压液压油压缩，体积逐渐缩小，当气囊被压缩到一定程度时，蓄能器中的液压油也逐渐增多，压力会逐渐上升至额定压力12MPa。此时电机停止工作，液压油被密封储存在蓄能器中，确保紧急事故状态下阀门能快速关闭或开启。
3 技术创新
创新点一：采用插装阀液压集成技术，将液压元件集成于一体，代替了传统电液执行机构的叠加、管路以及板式结构的安装，减少了液压系统元件和管道之间的渗漏。
创新点二：通过内置压力、位移（角度）传感器，采用以PLC单片机控制技术，集成ModbusRtub标准通信接口的实时数据采集和网络化系统控制模块，提高了控制精度，同时也提升了新型机电液一体化执行机构的通信能力。
创新点三：采用直流无刷电机同轴驱动高精度双向齿轮泵，代替了传统液压控制系统较大的液压伺服阀，简化了结构，提高了可靠性。
创新点四：采用具有本安型的防火液压放泄阀，代替了传统以电磁阀为主的紧急信号控制，节约了成本，增强了安全性。
4 示例
当在火灾现场环境温度达到所规定的危险温度时，要求执行机构必须快速关闭或快速开启阀门，此时新型机电液一体化执行机构两只防火液压泄放阀会自动开启进油口和回油口。此时被密封储存在蓄能器中的高压油在气囊回弹的作用下，使液压油快速释放并进入到油缸一端，而另一端油缸液压油被排回到油箱进行泄压，从而快速推动活塞运动，实现新型机电液一体化执行机构在紧急事故状态下无需控制信号就能快速关闭或开启阀门的目的。
通过新型机电液一体化执行机构在上海金山石化、福建泉州石化催化裂化装置的成功运行，并在催化裂化装置中安全平稳生产以及生产操作优化过程中起着关键性作用。
5 结束语
通过上述可知新型机电液一体化执行机构是石化炼油催化裂化装置的理想控制装置，运用技术创新
成功的实现对阀门自动快速开启或关闭、定位准确、全天候工作。经过现场长时间运行新型机电液一体化执行机构得以成功应用。
创新点二：通过内置压力、位移（角度）传感器，采用以PLC单片机控制技术，集成ModbusRtub标准通信接口的实时数据采集和网络化系统控制模块，提高了控制精度，同时也提升了新型机电液一体化执行机构的通信能力。
创新点三：采用直流无刷电机同轴驱动高精度双向齿轮泵，代替了传统液压控制系统较大的液压伺服阀，简化了结构，提高了可靠性。
创新点四：采用具有本安型的防火液压放泄阀，代替了传统以电磁阀为主的紧急信号控制，节约了成本，增强了安全性。
4 示例
当在火灾现场环境温度达到所规定的危险温度时，要求执行机构必须快速关闭或快速开启阀门，此时新型机电液一体化执行机构两只防火液压泄放阀会自动开启进油口和回油口。此时被密封储存在蓄能器中的高压油在气囊回弹的作用下，使液压油快速释放并进入到油缸一端，而另一端油缸液压油被排回到油箱进行泄压，从而快速推动活塞运动，实现新型机电液一体化执行机构在紧急事故状态下无需控制信号就能快速关闭或开启阀门的目的。
通过新型机电液一体化执行机构在上海金山石化、福建泉州石化催化裂化装置的成功运行，并在催化裂化装置中安全平稳生产以及生产操作优化过程中起着关键性作用。
5 结束语
通过上述可知新型机电液一体化执行机构是石化炼油催化裂化装置的理想控制装置，运用技术创新
成功的实现对阀门自动快速开启或关闭、定位准确、全天候工作。经过现场长时间运行新型机电液一体化执行机构得以成功应用。