电液滑阀原理 调校与维护
摘要:DBY9-BI电液滑阀主要技术特性、工作原理、使用说明和调校。维护中出现的故障现象、造成原因、判断、处理的方法。
关键词:电液滑阀
原理
构成
故障
在线维护
1
引言
DBY9-系列电液控制机构是九江仪表厂与中石化北京设计院共同为炼油厂开发研制的一种新型电液滑阀自动控制装置。具有控制精度高,定位准确,寿命长,具有操作方便,安全可靠等特点。电液滑阀主要用在催化装置,用于控制反应温度、反应再生控制料位。电液滑阀运行的好坏,将直接影响到反应器的反应深度及反-再系统的流化状态,并能在生产异常时受控于ESD系统,快速切断两器循环,使装置处于安全状态。所以可以这样说,重油催化装置能否安全生产及提高效益,电液滑阀用得好坏显得尤为关键。
2
技术特性
主要操作方式及功能
2.1
操作方式
1)
电气自动控制操作:a仪表室遥控操作b现场调试操作c仪表室点动作
2)
机械操作:a液压手动操作b机械手轮操作
2.2 自锁功能
1)
输入消失:当输入信号开路或小于3.7mA时自锁
2)
馈消失:当反馈信号开路或阀位小于零点时自锁
3 ) 跟踪失调:当控制信号的偏差值大于跟踪带宽的时间超过延时时间时自锁
4) 动力失电:当油泵电机动力失电时自锁
5)系统压力低:当系统压力压力低于报警值时自锁
2.3
综合报警功能
1) 油箱液面低 2)过滤器差压高 3)备用蓄压器压力低 4)油温高报警
2.4自保功能 当装置紧急投用自保时,(仪表室闭合自保开关KL2)执行机构投入自保运行状态,阀位快速运行到设定位置(全开或全关)
2.5主要技术参数:
1、
动力电源:三相380VAC 50Hz
功率 2.2Kw
2、
仪表电源:单相220VAC
3、
报警触点:自锁、综合报警各一对无源常开触点,触点容量DC24V 1A
4、
工作状态显示:现场操作、仪表室操作、自保运行指示
5、
位置控制精度≤1/300
6、
分辨率≤1/600
7、
控制室输入信号4—20mA DC
8、
现场调试输入信号0V—10VDC
9、
阀位输出信号4—20mADC
10、
自保运行速度≥100mm/s (全开或全关)
11、
全行程运行速度≥40mm/s (行程≤550mm)
12、
系统额定压力
9Ma
13、
最大推力70000N(行程
550mm)110000N(行程550mm)
14、
系统压力低报警值≤5.5MPa±10%
15、
备用蓄压器压力低报警值 ≤7MPa±10%
16、
过滤器压差大低警 ≥0.45MPa±10%
17、
油温高报警值 ≥65℃±10%
液位低报警值 ≤设定值-10mm~2
3
工作原理
3.1
整机工作原理
该电液执行机构是由电气控制系统和液压系统构成。由控制信号、电液伺服阀、伺服油缸、油泵以及反馈元件的位移传感器组成的典型电液伺服位置自动控制系统。
当电气控制系统输入端接受4---20mADC输入信号,经I/V变换器隔离放大成0—10V的主信号,同时位移传感器测得现场实际阀位信号,经规格化处理转换成0—10V的反馈信号,二者在伺服放大器中比较得其差值电压放大功率放大后为±5V的控制信号驱动射流管电液伺服阀,控制油缸的运动方向,通过机械连杆传动带动控制机构,直到主控信号和反馈信号之差值为零,这时伺服阀的控制电流也接近于零,伺服阀的阀芯处于中位,无液压油输出,油缸中的活塞停留在与输入信号相对应的位置,从而达到电液位置自动控制的目的。
3.2 液压工作原理
由液压系统原理图可知,由电机M驱动压力补偿变量泵P,提供液压能源,其中一路为安全阀油路,当油泵压力超过9MPa时,溢流阀YR溢流卸压,另一路进入液压系统主通道,压力油经过精密过滤器F2,使油液清洁度达NAS8级,经单向阀YC1到蓄压器A1保存起来,另一部分液压油到备用蓄压器A2保存起来,作为手动换向阀YM8的液压能源用,此时部分液压油受电磁换向阀YV1控制,作为主油路油源,当YV1失电时,液控单向阀YC4.YC5.YC6锁定,主油路截止.当YV1得电时,液控单向阀YC4.YC5.YC6处于导通,主油路打开,仪表室遥控操作时,射流管电液伺服阀YS受控制信号的极性与幅值变化,改变液压油的流向与流量,从而达到控制伺服油缸C活塞杆和控制机构运动的目的.
当出现输入信号,反馈信号,跟踪失调,动力失电和系统压力低故障的时候,电磁换向阀YV1失电,液控单向阀YC4 YC5 YC6关闭,使主回路截止,此时油缸C缩定,若将节流开关YM7稍微打开,操动YM8手动换向阀,也可达到油缸的控制要求.
[table=98%][tr][td]D
[table=98%][tr][td]TG
[table=98%][tr][td]F3
[table=98%][tr][td]YC7
[table=98%][tr][td]L
F1
[table=98%][tr][td]KY
[table=98%][tr][td]YM1
[table=98%][tr][td]YM2
[table=98%][tr][td]P
[table=98%][tr][td]KP3
[table=98%][tr][td]KP1
[table=98%][tr][td]YM3
[table=98%][tr][td]YM4
[table=98%][tr][td]G
[table=98%][tr][td]A1
[table=98%][tr][td]A2
[table=98%][tr][td]KP2
[table=98%][tr][td]YC1
[table=98%][tr][td]YM7
[table=98%][tr][td]YV2
[table=98%][tr][td]YC5
[table=98%][tr][td]YC6
[table=98%][tr][td]YS
[table=98%][tr][td]YV1
[table=98%][tr][td]YM6
[table=98%][tr][td]油缸C
[table=98%][tr][td]YC3
[table=98%][tr][td]YC4
[table=98%][tr][td]YR
[table=98%][tr][td]YM8
[table=98%][tr][td]BDY9-B液压系统原理图
4
电气控制系统构成
电气控制系统由主放大板、综合放大板、显示板、电源板和继电器板组成。
4.1
主放大器是将主控室的4mA-20mA输入信号经I/V变换器隔离放大成0V-10V的主控信号。由位移传感器输入的0V-5V传感器信号经电压放大为0V-10V的反馈信号,二者进行比较运算,其误差信号,经电压放大和功率放大为±5V的控制信号去驱动射流管电液伺服阀。反馈电路的一路将0V-10V反馈信号经V/I转换成-4mA-20mA阀位输出信号作为主控室的阀位指示。来自反馈电路的另一路将0V-10V反馈信号经微分放大产生与机构运动速度成正比的速度控制信号送往功率放大器,通过这控制信号影响功率放大器的输出控制电流从而达到控制速度的目的。正反比的切换由K1.K2.完成。
4.2 综合放大器中输入信号消失,反馈消失,跟踪失调,系统压力低和动力失电这5项中任一项故障都会使继电器K1动作。自锁报警触点闭合,YC3.YC5.YC6液控单向阀截止,伺服油缸锁定。现场对应红灯报警,(其中)系统压力低,动力失电可以根据用户要求设置为综合报警.
4.3 显示板 功能显示各种电的参数通过系数测量选择开关,可以显示以下内容。
(1)
输入信号 0~100%
(2)
阀位信号
0~100%
(3)
误差信号 ±0.01V(静止时)
(4)
射流阀信号 ±0.5V(静止时)
(5)
系统压力 9MPa±10%
(6)
备用蓄压器压力 9MPa±10%
(7)
电源 +5V±10%
(8)
电源 +10V±10%
(9)
电源 +15V±10%
(10)
电源 -15V±10%
显示各种红灯闪光报警内容
(1) 输入消失 (2) 反馈消失 (3) 跟踪失调
(4) 系统压力低 (5)
动力失电 (6) 液位低
(7) 蓄压器压力低 (8) 油温高 (9) 压差大
4.4
电源板采用了性能良好的FW137,FW117三端可调稳压块,为伺服放大器提供各种电源,+15V,-15V供运算放大器用,+5V供逻辑电路显示器电路用。+10V供位移传感器,压力变送器KP1,KP2电源为+15V,+24V供电磁阀用。
4.5
继电器板是完成电器系统各种操作功能的切换电路,内容如下:(1)“仪表室”“现场锁定”和“现场调试”切换(2)自保电路的切换(3)工作状检测态指示(有源触点)内容包括“现场操作指示”“仪表室操作指示”“自保运行指示” (4)24V电源(给电磁阀供电)
4.6
母线板是用于伺服放大器各电路板之间电路连接,并有35个测试点,供故障分析用。
4.7
仪表室主遥控操作过程原理
操作部位选择开关SC置“仪表室”,继电器板K2继电器吸合,使电磁阀YV1得电,液控单向阀打开主油路,当电气控制系统输入端接受仪表室的4---20mADC输入信号,经主放大板的I/V变换隔离放大成0-10VDC主控信号,经继电器板K1、K2常闭触点,输入到主放大器的反向端;有位移传感器LM测得现场阀位0—5VDC传感器信号,经跟随器、反相器、电压放大器输出0――10VDC反馈信号,经过K2开关,送至比较放大器的同相端,经比较运算输出误差信号,经电压放大,三极管V10、V11功率放大输出±5V控制信号,驱动射流管电液伺服阀线圈绕组,使射流管伺服阀的阀芯按误差信号的电压幅度和极性作相应的位移,从而改变了液压油的流量和流向,推动伺服油缸的活塞,以相应的速度和方向移动,通过机械连杆传动,改变阀位移方向和位移量,直到反馈信号和主控信号幅值相等,比较放大器输出的误差电压信号为零,使射流管电液伺服阀的阀芯回到中位,从而切断油路,伺服油缸活塞停留在某一位置,也就是停在与输入信号所相应的位置上。
4.8
现场调试操作原理
“操作部位选择”开关SC置“现场调试”,继电器板K1 K2继电器同时吸合,K2吸合,使电磁阀YV1得电,液控单向阀打开主油路,K1继电器常闭触点切断仪表室的主控信号,常开触点接通位置控制电位器R的动点,将位置控制信号接到比较放大器的反向端上,作为主控信号,其余过程和仪表室遥控相同。
4.9
仪表室自保运行原理
不论系统自动控制处于何种操作状态(包括自锁)自保优先。当仪表室自保开关KL2闭合,继电器板K3继电器工作,接通YV1 YV2电磁阀,打开主油路和自保油路,使阀快速运行到自保位置(全关)。
4.10
仪表室点动操作
当系统自锁时,待查明原因排除故障后,可操作KL15使K2动作YV1电磁阀得电,系统即可解锁,阀位运行到输入信号所要求的位置。
5
电气系统调校
将该机构与阀杆联接后需作以下调校
5.1
执行机构的运动方向调校
1)
将“操作部位选择”开关KB置“锁定”,参照液压原理图,打开YM1,YM2。YM3截止阀,关闭YM4截止阀。
2)
YM6手动阀置液动位置,启动油泵电机M使系统压力升至9MPa。
3) 将手动换向阀YM8分别置“阀开”或“阀关”。观察活塞油缸杆运动方向应和标牌上注明的方向一致,否则油管PA,PB对换。
5.2
电气控制箱基本参数调校
2)
SB 参数测量选择开关分别置检测5V。10V。+15V和-15V,否则分别调校电源板R1,R2,R3,R4 电位器
3)
SB 参数测量选择开关检测备用蓄压器压力9MPa,否则调校R62.
4)
SB 参数测量选择开关置“输入信号”检测输入信号随仪表室信号变化。
5) “操作部位选择开关”KB置“锁定”操动YM8使阀位从“全关”至“全开”。观察显示器阀位从0到100%
的变化。
5.3
仪表室输入信号调校
1) 停泵,“操作部位选择”开关KB置“仪表室”、“参数测量选择”开关SB分别置“仪表室输入信号”
2) 仪表室送入执行机构4mA;
3)
调R3(主放版)使显示器指示为零.
4)
仪表室送入执行机构20mA;
5)
调R1(主放大板)使显示器指示为100%
5.4
阀位零位和实际行程调校:
1) “操作部位选择”开关KB置“仪表室”,“参数测量选择”开关SB分别置“1”或“2”.
2) 输入4mA时活塞杆上指针移动应停留在标尺的零位上,否则调主放大板R40
3) 输入20mA时活塞杆上指针移动应在标尺的实际行程上,否则调主放大板R44
5.5
输出调校
1)
使活塞杆上的指针停留在标尺的零位上
2)
阀位输出应为4mA,否则调主放板R75
3)
使活塞杆上的指针停留在标尺的最大工作行程上
4)
位输出应为20mA,否则调主放板R65
5.6
灵敏度调整
灵敏度调整应注意系统的震荡和滞涩现象,通常在0.25%的控制信号,阀要有动作;阀到位超调量为1mm,振荡为1个半波模式。否则调整灵敏度电位器。
6
系统维护和故障处理
6.1检查
对液压系统和电气系统工作原理和性能了解,由“看” “听”到“测量”。首先“看”就是观测设备现有的显示报警和功能检测点数据参数,大致判断故障所在的部位,然后“听”听各种受控液压元件的动作声响,区别“电气” 、“液压”故障,“测量”是测量各种参考电压点是否正常,判断故障具体位置。
6.2
通过功能显示选择和显示工况判断故障:
显示板上方显示滑阀运行工况:通过对输入信号消失灯,反馈信号消失灯,跟踪失调灯和YV1得失电灯状态判断工况。当输入信号消失,反馈信号消失,跟踪失调任意故障信号出现(灯亮),放大板K1常闭点断开,致使YV1失电,灯灭。滑阀自锁并向控制室发出报警
综合报警工况:当低液位,油温高,压差大,蓄压器压力低, 动力失电(可选),系统压力低(可选)其中任一报警条件满足,放大板K2得电输出到控制室综合报警信号.
功能选择显示工况:通过功能开关检查信号状态和供电工况分析确定故障部位。
6.3
电气常见故障处理
[table][tr][td=1,1,115]故障现象
[/td][td=1,1,296]原因分析
[/td][td=1,1,191]排除措施
[/td][/tr][tr][td=1,1,115]现场显示板无显示
[/td][td=1,1,296]220VAC没到位;
变压器烧毁
[/td][td=1,1,191]检查供电
或更换变压器
[/td][/tr][tr][td=1,1,115]室内有综合报警(现场有报警信息或无报警信息)
[/td][td=1,1,296]有报警输出
误报警或元件可靠性能变差
[/td][td=1,1,191]检查显示板信息并处理;
测试各点性能并更换检测元件或更换k2
[/td][/tr][tr][td=1,1,115]
[/td][td=1,1,296]正常锁定:
输入信号消失:1)电源故障
2)输入信号太低
3)自保继电器
4)自锁电路
反馈消失:1)传感器故障和电路
2)自锁电路
3)放大板1k2开关
跟踪失调:1)偏差太大
2)自锁电路
3)伺服阀
4)延时电路
非正常锁定:1)YV1无供电
2) YV1线圈烧毁
3)伺服阀线圈故障
4)阀向一边跑
[/td][td=1,1,191]1)
检查电源
2)
调整I/V转换零点
3)
检查自锁继电器1k1性能
4)
检查自锁电路和1k2
5)
检查传感器和转换电路
6)调零偏电位器
7)更换电液伺服阀.
非正常锁定:
1)检查24VDC
2)更换YV1电磁阀
3)伺服阀更换后线圈改回相应接法或极性接反;
反馈更换;
更换放大板
滑阀在线故障分析实例
故障一 控制室锁定报警,不能调控。
故障检查处理过程:通过点操KL接通K5继电器控制操作,故障依然,说明故障点不再控制回路;现场显示板跟踪失调灯报警、YV1失电。通过“参数测量选择”开关,检查输入信号40.5%、阀位信号43.2%,伺服信号-4.98V,现场改变控制信号减小偏差,跟踪失调灯灭,YV1带电,并有电磁阀动作声,伺服阀信号减小,说明主放板信号通道正常,YV1动作正常。增大控制信号(增大正偏差信号)伺服阀信号增大+4.99V,10秒钟左右出现跟踪失调灯报警、YV1失电,延时电路动作正常。怀疑电液伺服阀堵,更换同型号伺服阀(线圈并联)发现出现单边运行,对调84#、85#伺服阀控制信号线,投用正常。
故障二 ESD自保后TV101/2滑阀不能复位
故障检查处理过程:现场显示板跟踪失调灯报警、YV1失电通过“参数测量选择”开关,检查输入信号38%,阀位信号-1.78%。有输入信号说明继电器板上自保继电器K3已经失电复位,否则输入信号为0(全关)加到控制通道。阀位信号异常,由于装置连锁ESD动作后,YV2电磁阀带电,控制油经YV2进入油缸推动活塞关闭阀门到机械零位。由于机械零位和电气零位差异,机械限位零位超过电气零位起始点范围,位移传感器信号表现为坏值,造成跟踪失调K1失电引起阀位锁定。手动摇到电气零位,投到控制室控制阀位回到38%开度。为消除隐患,对机械限位重新调整。
6.4
滑阀在线性能调整
滑阀、蝶阀等大口径执行机构无付线、工艺生产不允许切除或大范围波动操作,故障处理后的在线调校确认是个关键性的问题。
主放大板在线更换调整方法:液压滑阀改现场机械手轮操作,停泵。通过增减控制信号切换“SB”观察输入信号、误差信号、以及伺服阀信号变化。由于现场手轮操作,液压系统卸压,伺服阀不能驱动活塞所以,伺服阀有-5V或+5V电压信号。说明放大板信号通道性能良好,进一步对输入信号调校:“SB”打到“输入信号%”分别输入控制信号零点、量程调整调R3使显示器指示为零, 调R1使显示器指示为100%。注意正反作用控制一般正作用位置。
反馈板更换或位置传感器更换必须对反馈板性能校验,方法是:液压滑阀改现场机械手轮操作,停泵。“SB”打到“阀位信号%”,测定滑阀的使用行程位移量, 然后确定反馈正反比开关打到相应位置,拆下传感器并模拟实际阀位零点、量程,是否和“阀位信号%”显示一致,通过反馈调好反馈和阀位输出。当控制信号和反馈信号一致时“误差信号”小于±0.01V和“伺服阀信号” 小于±0.05V,应为静止状态。
电液滑阀故障排出后改回仪表控制之前应注意检查1)有无报警信息2)现场信号是否和控制信号一致,并检查误差信号和伺服阀信号应在静态范围之内,3)检查继电器板自保触点是否正常,否则将在切改出现扰动。
7
结束语
液压滑阀仪表设备实现机-电-仪一体化的代表产物。掌握维护技术必须了解其性能、操作方法、熟知工作原理方能快速判断故障所在。本论文可作为滑阀学习、维护资料使用。
【参考文献】《滑阀电液执行机构使用说明书》
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