重油催化装置由于能将作为燃料烧掉的重质油品转化为高质量的轻质油品和液态烃，所以它良好的经济效益受到了人们的高度重视。但催化裂化装置反应温度高、反应速度快、处理量大，因此需要一些安全系数较高的特殊的设备为其服务，其中特阀电液执行机构系统就是主要设备之一。它直接控制反应温度和反应压力，并能在故障状态下及时、迅速终止反应，切断三机循环，保护装置、保护机组。因此，催化装置能否开好，关键在于特阀及其电液执行机构是否用得好。
一、催化FCC反应再生系统介绍
某石化公司重油催化装置于2003年5月份改造为双提升管反应器，其工艺流程如图1所示。
图1 反应再生部分流程图
重油（一段为常压渣油，二段为分馏油浆）在提升蒸汽的推动下，与催化剂混合，达到一定的温度，在提升管内发生反应后，进入沉降器。沉降器将油气和固体颗粒分离，油气送往分馏塔进行分离，固体颗粒进入一、二再进行烧焦回收。一再烟气送往烟机做功，二再烟气送往余炉进行燃烧。其工艺过程涉及许多特阀，如一、二再双动滑阀、待阀、再阀、外取热滑阀等。
从以上叙述不难看出，电液执行机构直接用于控制反应再生部分的温度、压力和料位，在生产中起着至关重要的作用。但由于特阀电液执行机构较为复杂，密封件多，操作压力高，在运行过程中经常出现故障。一旦这些电液特阀出现故障，轻则造成反应再生部分流化失常，影响产品质量，重则引起系统联锁自保，切断主风、进料和三机循环，造成装置全面停工。因此，为使特阀的故障率降到最低限度，减少非计划停工，本文结合某石化公司实际情况，在介绍特阀电液执行机构的工作原理、主要结构基础上，对公司特阀的运行状况和常见故障进行了分析总结，以期对公司装置长期运转的维护工作有所帮助。
二、电液执行机构
以某石化公司使用的LBHF电液执行机构为例进行介绍。LBHF电液执行机构是与FCC装置单、双动滑阀配套使用的新型执行机构，它是一种接受4～20mADC标准输入信号，通过伺服放大器、高精度直线位移传感器、电液伺服阀伺服油缸带动阀板做往复运动，以实现滑阀开关和位移调节的控制，与气动调节执行机构相比，电液执行机构具有调节精度高，输出力矩大，行程速度快、响应迅速，操作平稳，无滞后、无振荡、无噪声和工作可靠性高的特点。
图2 电液执行机构系统控制方框图
如图2所示，该执行机构[1][2]位移控制系统是由电气控制系统、电液伺服阀、伺服油缸、液压油缸和位移传感器等组成的一个典型的电液位置伺服控制系统。其中电气控制系统是将输入信号与反馈信号进行比较，比较后对偏差信号加以放大和运算，输出一个与偏差信号成一定函数关系的控制电流，输入电液伺服阀的力矩马达线圈中驱动伺服阀；电液伺服阀是电液转换、液压放大的流量控制元件；伺服油缸是执行元件；滑阀是控制对象；位移传感器是反馈测量元件；液压油源是系统的动力部分。
下面主要以催化二再双动滑阀几次事故为例进行故障分析，并提出解决方案。
三、公司二再双动滑阀故障经过及处理
1、事故记录
1）2003年10月27日至28日，二再双动滑阀南侧阀突然单向快速关小，引起二再压力波动，给操作带来困难，随即改为现场手摇操作。
2）2003年12月16日11：14：00，二再双动滑阀南侧阀突然单向关死，没有进行故障锁位（现场现象），工艺操作人员立即将阀从自动切为手动操作。随后，北边阀控制室手动调节，南边阀现场手摇操作。
3）2004年1月21日上午9：52：00，二再双动滑阀南侧阀单向关死，没有进行故障锁位（现场现象），造成二再超压，烟囱跑剂突然增大，工艺人员将南侧阀改为现场手摇控制，北侧阀改为DCS手动控制。
2、故障综合分析及处理
同样的现象在短短3个月内出现3次，给装置的安全平稳生产造成了很大影响。第一次故障经检查是由于位移传感器故障引起，更换后故障排除。第三次与第一次故障原因相同，还是由于位移传感器故障引起。奇怪的是第二次故障，事后检查均正常，试投也正常。但考虑到故障原因未查清，南边阀还是现场手摇操作。
下面我们结合历史曲线图（图3、图4）和回讯记录数据（表1），分析第二次故障的真正原因。16日检查位移传感器的输入输出线路，电源线电阻19.8MW，输入线电阻19.7kW，电压8.7V，均属正常。17日检查各接线端，试投运行阀发生振荡，结果发现是由对讲机所致，关掉对讲机后，该阀工作平稳，仍然将阀切到现场手摇，开度50%，操作人员用北侧DCS手动远程控制，以调整二再压力。
图3 二再阀位回讯历史趋势图
图4 二再压力历史曲线图
从图3可以看出，16日11：14：25阀位反馈ZI2101A突然从50.28125%变为66.46875%，一直到11：44：00才恢复到原来位置。这一时间内，二再压力急剧波动，给装置平稳生产带来很大影响，其压力历史曲线如图4所示。
在分析故障之前先介绍两个概念：
① 阀的跟踪丢失锁位：当阀位回讯与给定值的偏差大于7%并持续2s，而其偏差仍大于7%时，SOL2锁位阀就会锁位，阀就会在故障点锁停。但当偏差小于7%时，该阀就会自动解锁。
② 行程速度：阀动作时的速度（二再双动滑阀为25mm/s，而该阀行程为250mm，所以该阀在10s中就会走完全行程，但由于阀内壁和滑道催化剂结垢等原因使该阀运动会减慢）。
从图3还可以看出，阀的误动作肯定是由于回讯故障引起，这里需要说明的是，该回讯66.46875%是假值，它是当回讯故障时，其偏置电压所致。从阀位回讯DCS记录（表1）中，我们可以由北侧阀的回讯值推断出南侧阀此时接受的DCS给定值。这样我们可以看到11：14：25时DCS的给定值是50.21875%，但回讯却是66.46875%，势必产生一个使该南侧阀关小的控制信号，该阀得到信号后立即关小，来消除偏差，这样南侧阀关小，必定引起二再压力升高，DCS给定值就会相应增大，北侧阀就会开大。但直到11：14：37，DCS给定值还只是53.0625%，此时南侧阀偏差依然大于7%，所以在这12s时间内，南侧阀在开始的2s时间内关小，随后就会锁位。直到11：15：01（DCS给定63.9375%）之前的某一时刻，由于DCS给定值不断增大，南侧阀偏差逐渐小于7%，该阀将自动解锁并继续关小，可以判断该阀此时已关死。这样二再压力又继续升高，DCS给定值继续增大，北侧阀相应继续开大。当到11：15：13（DCS给定69.9375%）之前的某个时刻（其DCS给定值又大于66.4687%），南侧阀就会得到一个使该阀开大的信号，北侧阀也继续开大。两阀同开，直到11：15：25（DCS给定值73.15625%）之后的某个时刻，由于南侧阀偏差大于7%，该阀锁位，北侧阀继续开大直到11：15：37（DCS给定值74.5625%），此时由于二再压力降低，DCS给定值又会逐渐变小，北侧阀关小，直到11：16：13（DCS给定值66.71875%）之前的某个时刻，南侧阀给定值与回讯值偏差小于7%，南侧阀得到开大的信号，而北侧阀则继续关小，当到11：16：25（DCS给定值61.90625%）之前的某个时刻，南侧阀偏差为负，该阀又开始关小，直到11：16：32，控制室切换为手动给定，可以判断南侧阀此时已基本关死，给我们一个锁位阀不锁位的假象。
表1 2003年12月23日二再双动滑阀故障阀位回讯记录
经过分析，不难看出这次故障是由回讯故障引起，一方面因为位移传感器故障，另一方面因为反馈放大器故障。至于第三次故障，考虑是位移传感器电路板虚焊引起。
3、关于滑阀自锁的改造建议
该电液执行机构应增加在回讯突变或发生较大跳变即回讯故障时的快速锁位功能，进行回讯故障发生时的立即锁位，而不是等待跟踪丢失才锁位。并且在这种情况下不进行自动解锁，而需要现场手动解锁。滑阀自锁时，室内DCS仪表没有明显的报警提示，操作人员不容易立即发现滑阀自锁，有时滑阀自锁后由于控制变量（如料位或滑阀前后差压或风量等）出现异常才会发现滑阀自锁，为了尽快恢复平稳状态，操作人员就只有使用备用蓄压器操作解锁。建议将滑阀自锁信号引至DCS，并做出自保报警组态，便于操作人员及时发现滑阀自锁，而且有足够的时间到现场查明报警指示，找出自锁原因，并进行解锁排除故障。
四、结论
当然由于特阀阀内件卡滞和催化剂结垢等原因引起特阀不能开大或关小也是常见的故障，这里需要多工种、多专业的密切配合。特阀电液执行机构作为现代石化仪表设备实现机2电2仪一体化的代表产物，其本身就包涵了许多高新技术和新的元器件，这就需要我们不断摸索、不断实践，去发现问题解决问题。就目前而言：在电液执行机构中存在一些液压件的密封不好、密封圈老化、造成漏油以及滑阀自保线路过于复杂等问题。
目前，公司特阀电液执行机构自控投用率及灵敏度较高、响应速度快、运行基本正常，在生产过程中能使反应温度、催化剂藏量迅速地稳定在设定值上，在自动状态下能使控制参数变化平稳，这为催化装置平稳安全运行提供了有力的保障。
参考文献
兰炼化工机械厂.电液执行机构说明书[Z].
兰炼化工机械厂.LBHF电液执行机构使用维护说明书[Z]
厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].第三版.北京：化学工业出版.2001.78288.
王毅.过程装备控制技术及应用[M].北京：化学工业出版社.2002.45256.
