随着我国石化工业的发展,
调节阀行业
蝶阀产品的口径不断增大,已达到1m以至几米以上的直径。针对大口径
阀门需要的启闭扭矩与速度,对阀门的控制方式除采用手动、气动和电动驱动形式外,液压传动与控制也得到了广泛采用。为了使蝶阀调节装置以更大扭矩满足大型煤电站、热电厂和石化行业的使用,研制了大型防爆蝶阀的电液伺服比例控制快关调节装置,该装置采用电液伺服比例控制技术,控制精度为1/600,最大执行扭矩为100000N·m。
2、系统结构 大型防爆蝶阀的电液伺服比例控制快关调节装置是为适应石化工业日益发展的需要而研制开发的新型产品。主要由防爆控制柜、大口径蝶阀、液压伺服控制系统、机械传动机构和电气控制系统等组成。
2.1、液压伺服控制系统 液压伺服控制系统由齿轮泵、电机、联轴器、电液伺服比例阀、三位四通电磁换向阀、溢流阀、单向阀、节流阀、蓄能器、压力继电器、压力表、高压过滤器和油箱等元件组成。系统采用集成化模块化设计,系统安全压力由溢流阀设定。
截止阀(HV5)的作用是释放系统压力油回油箱,节流阀用来调节系统开、关阀的速度,压力继电器设定系统油压控制的上下限点,泵采用进口高压低噪声的齿轮泵,立式安装,调节阀选用进口的螺纹插装阀使系统的内泄漏大大减少,节省能源,维修和安装方便。过滤器采用倒置的高压过滤器,结构紧凑,保证系统油液清洁和各种
控制阀能正常动作。
高性能电液伺服比例阀为滑套结构,比例阀内四通阀芯可在滑套内滑动。滑套压进阀体内,对中弹簧使阀芯保持在中间位置,直线力马达克服弹簧的对中力使阀芯在两个方向上都可以偏离中间位置,平衡在一个新的位置。阀芯由集成有感应电子传感器的比例电磁铁进行闭环位置控制。阀芯位置闭环控制电子线路与脉宽调制驱动电子线路固化为一集成块,固定在伺服阀内。
当电气指令信号施加到阀芯位置控制集成块时,电子线路在直线力马达产生脉宽调制电流,振荡器使阀芯位置传感器励磁。经解调以后的阀芯位置信号和指令信号进行比较,使阀芯位置控制器产生电流输出给直线力马达,直线力马达驱动阀芯移动到指令位置。阀芯位置与指令信号成正比。当阀芯移动,使压力油P与A或B腔相通,压力油快速进入油缸的A或B腔,通过齿轮齿条推动蝶阀完成开启和快速关闭等调节动作。
液压伺服驱动执行扭矩为25～100kN·m,由液压泵站提供液压能,推动执行油缸完成蝶阀0°～90°的开闭动作。齿轮箱主轴顶部安装有电子角位移检测装置,能正确的检测出蝶阀的开闭角度,并能及时发出信号,指令电气系统停止执行油缸的开闭动作,控制精度为1/600。当电源切断后,
执行机构还能用手动驱动机构开闭蝶阀。手动驱动机构的齿轮比≈1/138,最大执行扭矩为5kN·m。蝶阀的开闭角度可通过齿轮箱顶部的角度指示盘中的指针目测确定。
2.2、机械传动机构
当液压伺服系统向油缸提供压力油时,油缸带动齿条作往复运动,齿条带动齿轮旋转,从而带动主轴旋转打开或关闭蝶阀。蝶阀开闭的角度可过主轴顶部的齿轮带动电子角位移检测装置旋转实施检测。传动机构齿轮箱的手摇驱动部分由三级齿轮减速轮系组成。当转动手轮时,齿轮通过齿轮轴带动主轴旋转,使得蝶阀启闭。蝶阀的开闭角度,可通过齿轮箱顶部的角度指示盘中的指针目测确定。
蓄能器是用于蝶阀慢开、慢关和快关等动作时提供能源。蓄能器规格的选择必须经过严格的计算,每个系统是不同的,应满足系统保压和蝶阀快关的要求。快速油缸是通过齿轮齿条推动蝶阀的执行机构,为保证其运行可靠设计时选用了进口的密封圈,并设置了液压缓冲以保护蝶阀,还设计节流装置,按系统要求控制驱动外界负载,直接安装于齿轮齿条传动装置上。
2.3、电气控制系统 电气控制系统的组成核心部件使用了高可靠性的PLC(可编程序控制器),所有的输入输出信号均由PLC来处理,人机会话由HMI(可编程触摸屏)完成,方便直观的人机会话环境,大大增强了系统的可维护性及操作性。
(1)远程阀位主令(4～20mA)信号送入防爆控制柜(防爆等级dxIIBT4),接线端子台(47+,48-),信号由端子台输送到PLC的模拟量输入端(精度12位,细分1/4000)。由PLC的AD转换模块转换成0～4000的数字量信号,此数字量信号同时作为远程控制时的主令信号。当系统处于手动操作(本地操作)状态时,在上电初始或由远程操作状态转换为本地操作状态时,系统将自动将当前的阀门位置作为系统主令,所有本地操作均以当前阀门位置作为初始位置。
(2)阀位信号由高精度角度传感器(1/2000)将当前阀位信号(0～90°)转换成(0～715V)左右的电压信号,再由两块电压电流
转换器(JD1、JD2)将此信号转换成4～20mA的标准电流信号,其中一路送至远程作为阀位指示,另一路送至PLC的模拟量输入端,经PLCAD转换模块转换成0～4000的数字量作为阀位反馈信号。
系统处于运行的状态下,系统将会根据当前的系统主令及阀门位置的差值调整阀门位置,使当前阀门位置趋向于主令位置。系统控制精度>1/600时,系统将当前误差信号处理放大后,转换成-10～+10V之间的控制信号,同时向
电磁阀提供DC24V的电源,由此两路信号驱动伺服阀来控制阀门信号。电源为0V时,阀门处于停止状态。2.2、机械传动机构
当液压伺服系统向油缸提供压力油时,油缸带动齿条作往复运动,齿条带动齿轮旋转,从而带动主轴旋转打开或关闭蝶阀。蝶阀开闭的角度可过主轴顶部的齿轮带动电子角位移检测装置旋转实施检测。传动机构齿轮箱的手摇驱动部分由三级齿轮减速轮系组成。当转动手轮时,齿轮通过齿轮轴带动主轴旋转,使得蝶阀启闭。蝶阀的开闭角度,可通过齿轮箱顶部的角度指示盘中的指针目测确定。
蓄能器是用于蝶阀慢开、慢关和快关等动作时提供能源。蓄能器规格的选择必须经过严格的计算,每个系统是不同的,应满足系统保压和蝶阀快关的要求。快速油缸是通过齿轮齿条推动蝶阀的执行机构,为保证其运行可靠设计时选用了进口的密封圈,并设置了液压缓冲以保护蝶阀,还设计节流装置,按系统要求控制驱动外界负载,直接安装于齿轮齿条传动装置上。
2.3、电气控制系统 电气控制系统的组成核心部件使用了高可靠性的PLC(可编程序控制器),所有的输入输出信号均由PLC来处理,人机会话由HMI(可编程触摸屏)完成,方便直观的人机会话环境,大大增强了系统的可维护性及操作性。
(1)远程阀位主令(4～20mA)信号送入防爆控制柜(防爆等级dxIIBT4),接线端子台(47+,48-),信号由端子台输送到PLC的模拟量输入端(精度12位,细分1/4000)。由PLC的AD转换模块转换成0～4000的数字量信号,此数字量信号同时作为远程控制时的主令信号。当系统处于手动操作(本地操作)状态时,在上电初始或由远程操作状态转换为本地操作状态时,系统将自动将当前的阀门位置作为系统主令,所有本地操作均以当前阀门位置作为初始位置。
系统处于运行的状态下,系统将会根据当前的系统主令及阀门位置的差值调整阀门位置,使当前阀门位置趋向于主令位置。系统控制精度>1/600时,系统将当前误差信号处理放大后,转换成-10～+10V之间的控制信号,同时向电磁阀提供DC24V的电源,由此两路信号驱动伺服阀来控制阀门信号。电源为0V时,阀门处于停止状态。
(2)阀位信号由高精度角度传感器(1/2000)将当前阀位信号(0～90°)转换成(0～715V)左右的电压信号,再由两块电压电流转换器(JD1、JD2)将此信号转换成4～20mA的标准电流信号,其中一路送至远程作为阀位指示,另一路送至PLC的模拟量输入端,经PLCAD转换模块转换成0～4000的数字量作为阀位反馈信号。
