1 前言
   由于液壓控制具有輸出力（扭矩）大、穩(wěn)定性好、控制性能不受外部條件限制的特點(diǎn)，電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)被用作催化裂化裝置中閥門控制的主要設(shè)備。然而，由于控制概念的限制，石化行業(yè)的各種電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多以電液伺服閥為核心控制元件，采用電液伺服的模擬控制系統(tǒng)。然而，電液伺服控制系統(tǒng)的抗污染性較差，模擬信號(hào)的輸出性能受到很大的干擾。為避免電液伺服控制系統(tǒng)控制不足，智能電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用電液比例閥作為核心控制元件，采用現(xiàn)代數(shù)字控制理念，提高了電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)對油的抗污染性，提高了電液控制系統(tǒng)的輸出特性。智能伺服放大器豐富的數(shù)據(jù)接口和方便的紅外遙控操作，使電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)真正達(dá)到了人工智能控制的目的。智能電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)促進(jìn)了石化行業(yè)控制設(shè)備的更新，產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外煉油廠。
   2　系統(tǒng)組成及反饋原理圖
   智能型電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)由放大部件組成（ISA智能伺服放大器)、執(zhí)行元件(伺服液壓缸)、測量元件(安裝在液壓缸內(nèi)的磁滯伸縮位移傳感器)和推動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的壓力油回路系統(tǒng)。上述元件構(gòu)成單回路閉環(huán)負(fù)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)反饋框圖如圖1所示。

   3　壓力油回路系統(tǒng)組成及液壓流程圖
   智能電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)壓力油回路以中高壓齒輪泵為動(dòng)力源，以比例閥為核心控制元件。與以往電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)常用的葉片泵和柱塞泵不同，智能電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓回路簡單，漏點(diǎn)少，檢測故障方便，能更好地滿足石化行業(yè)的控制要求?；y電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓流程圖如圖2所示。

1 過濾器　2、19 截止閥　3 定量齒輪泵　4、7 單向閥5 高壓過濾器　6 溢流閥　8、9 蓄能器
10 壓力表　11 點(diǎn)動(dòng)電磁閥12、14 液壓鎖　13 伺服液壓缸　15 手動(dòng)換向閥　16 電液比例閥
17 壓力傳感器 18 泄荷電磁閥　20 液控單向閥　21 熱交換器22 液位計(jì)　23 液位溫度開關(guān)　油箱
圖2　滑閥電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓流程圖

   4　泵、電機(jī)單元的設(shè)計(jì)及其技術(shù)特點(diǎn)
   智能電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的泵和電機(jī)單元設(shè)計(jì)了間歇運(yùn)行和連續(xù)運(yùn)行兩種泵運(yùn)行模式。同時(shí)，還設(shè)計(jì)了五種泵啟動(dòng)順序（雙泵配置），即：A泵單獨(dú)啟動(dòng)，B泵單獨(dú)啟動(dòng)，AB泵同時(shí)啟動(dòng)，A泵先于B泵啟動(dòng)，B泵先于A泵啟動(dòng)。此外，考慮到泵間歇運(yùn)行時(shí)的控制安全性，泵還設(shè)計(jì)了強(qiáng)制啟停功能，即根據(jù)設(shè)備的控制要求，泵仍可隨時(shí)強(qiáng)制啟停。泵的運(yùn)行模式、泵的啟動(dòng)順序和強(qiáng)制啟停功能均通過ISA智能伺服放大器遠(yuǎn)程控制，啟停方便，操作可靠。特別是泵的間歇運(yùn)行模式延長了泵和電機(jī)的使用壽命，減少了不必要的電力和能源浪費(fèi)。同時(shí)，在泵間歇運(yùn)行模式下，液壓油源溫升小，液壓油的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力粘度變化不大，有利于液壓油的質(zhì)量穩(wěn)定，延緩O橡膠密封件的老化周期，如圓圈。
   5　液壓控制單元的設(shè)計(jì)及技術(shù)特點(diǎn)
   液壓控制單元由集成塊組裝和油源組裝兩部分組成。集成塊組裝部分集成了實(shí)現(xiàn)閥體控制所需的各種閥門類型，還包括實(shí)現(xiàn)閥體控制特殊要求所需的電子和液壓附件。各種閥門和液壓附件如圖2所示。值得一提的是，這些液壓元件基本上采用高質(zhì)量的進(jìn)口部件，大大保證了智能電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)的可靠性。油源組裝部分包括裝有足夠液壓油的油箱、連接液壓油路的油管和連接兩個(gè)油管端頭的夾套螺紋接頭部件。集成塊組裝和油源組裝有效結(jié)合，形成強(qiáng)大的液壓控制單元，可實(shí)現(xiàn)閥門手動(dòng)機(jī)械操作、自動(dòng)操作、機(jī)械鎖操作、閥點(diǎn)操作和自保操作。
   5.1　手動(dòng)機(jī)械操作
   手動(dòng)機(jī)械操作時(shí)，將手動(dòng)換向閥15切換到手動(dòng)位置。此時(shí)，液壓缸13前后腔與回油通道連接。泵3至主油路的壓力油不再進(jìn)入液壓缸13腔，而是通過手動(dòng)換向閥15和油箱24形成的電路直接返回油箱24。手動(dòng)換向閥15前后液壓油的流程如圖3所示。

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   5.2　自動(dòng)操作
   自動(dòng)操作時(shí)，比例閥16通電，比例閥16根據(jù)電流信號(hào)的大小給出比例電磁鐵與電流信號(hào)成正比的電磁力，電磁力驅(qū)動(dòng)（拉伸）閥芯移動(dòng)。當(dāng)電流消失時(shí)，電磁鐵失去電磁力，與電磁鐵相反的彈簧驅(qū)動(dòng)（拉伸）比例閥芯返回位置，形成自動(dòng)控制過程。
   5.3　點(diǎn)動(dòng)操作

   點(diǎn)動(dòng)操作分為手動(dòng)（本地）點(diǎn)動(dòng)和自動(dòng)（遠(yuǎn)程）點(diǎn)動(dòng)。手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)時(shí)，將放大器控制面板上的調(diào)整/點(diǎn)動(dòng)按鈕切換開關(guān)旋轉(zhuǎn)至箭頭指向點(diǎn)動(dòng)位置，如圖4所示。此時(shí)，圖2顯示了液壓流程圖中比例閥16鎖的位置，流經(jīng)比例閥16的壓力油自動(dòng)切斷。然后短按點(diǎn)動(dòng)閥按鈕。圖2顯示的流程圖中，點(diǎn)動(dòng)電磁閥11左側(cè)通電，點(diǎn)動(dòng)電磁閥11閥芯向右移動(dòng)，電磁閥左腔打開，壓力油進(jìn)入液壓缸13右側(cè)，液壓缸13活塞桿向左移動(dòng)，閥門打開。相反，當(dāng)按下點(diǎn)動(dòng)閥按鈕時(shí)，閥門關(guān)閉。點(diǎn)動(dòng)閥和點(diǎn)動(dòng)閥的局部液壓流程如圖5所示。

   自動(dòng)點(diǎn)動(dòng)時(shí)間圖2顯示液壓流程圖中比例閥16自動(dòng)鎖定位置，流經(jīng)比例閥16的壓力油自動(dòng)切斷。當(dāng)遠(yuǎn)程控制室發(fā)出遠(yuǎn)程點(diǎn)動(dòng)開啟閥指令時(shí)，點(diǎn)動(dòng)電磁閥11左觸點(diǎn)吸合，液壓缸13活塞桿向左移動(dòng)，閥門打開。相反，當(dāng)控制室發(fā)出點(diǎn)動(dòng)關(guān)閉閥指令時(shí)，閥門關(guān)閉。點(diǎn)動(dòng)操作的優(yōu)點(diǎn)是只要有220VAC即使在電源和足夠的系統(tǒng)壓力下ISA當(dāng)伺服放大器關(guān)閉時(shí)，閥門仍然可以打開或關(guān)閉。
   5.4　機(jī)械鎖位操作
   機(jī)械鎖位操作發(fā)生在三種情況下：信號(hào)丟失、反饋丟失和跟蹤丟失。當(dāng)智能伺服放大器檢測到上述三種損失中的一種或多種時(shí)，機(jī)械鎖位會(huì)自動(dòng)發(fā)生，以確保閥門不被誤操作。此時(shí)，如圖2所示，液壓工藝圖中的比例閥16斷電，比例閥16處于鎖定位置。通過比例閥進(jìn)入液壓缸13的壓力油被切斷，泵3出口壓力油與液壓缸13之間的電路被損壞，系統(tǒng)被壓縮，系統(tǒng)壓力立即升高。ISA智能放大器檢測到系統(tǒng)壓力升高后，排放電磁閥18通電，泵3出口壓力油通過排放電磁閥18打開液孔單向閥20，使泵3出口壓力油直接返回油箱24 機(jī)械鎖時(shí)的局部液壓流程圖如圖6所示。

   需要說明的是：機(jī)械鎖位是一種意外情況下的安全保障措施。一旦機(jī)械鎖位發(fā)生后閥位被鎖死而不能運(yùn)動(dòng)，要恢復(fù)閥位的運(yùn)動(dòng)必須先解除鎖位，解除鎖位時(shí)只需給比例閥16通電即可。
   5.5　自保操作
   自保操作功能主要用于需要快速關(guān)閉的蝶閥電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)。根據(jù)自保時(shí)閥的位置，可分為自保開閥和自保關(guān)閥；根據(jù)自保時(shí)自保電磁閥的通斷電情況，可分為通電自保和斷電自保。如圖7所示，蝶閥在虛線框中增加了額外的快速電磁閥和液壓附件，以實(shí)現(xiàn)自?？焖訇P(guān)閉閥。自保操作時(shí)，點(diǎn)擊電磁閥11，比例電磁閥16同時(shí)通電（斷電），使泵3出口的壓力油同時(shí)流向液壓缸。此外，當(dāng)ISA智能伺服放大器接收到自我保護(hù)信號(hào)后，儲(chǔ)存在蓄能器中的壓力油也流向液壓缸。因此，當(dāng)自我保護(hù)操作發(fā)生時(shí)，壓力油從正常操作時(shí)的單通道流向液壓缸到自我保護(hù)時(shí)的三通道流向液壓缸。這樣，當(dāng)自我保護(hù)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)的所有壓力油資源都通過自我保護(hù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)動(dòng)，并使用所有能夠通向液壓缸的壓力油通道。顯然，在需要快速關(guān)閉或打開的閥門控制系統(tǒng)中，自我保護(hù)具有重要意義。
圖7 智能電液蝶閥自保操作液壓流程圖
   6　ISA智能伺服放大器的設(shè)計(jì)和技術(shù)特點(diǎn)
   ISA智能伺服放大器的設(shè)計(jì)采用西門子最先進(jìn)的芯片技術(shù)，將數(shù)字控制與電液控制完美結(jié)合。螺釘緊固端操作靈活方便，接線箱高低壓分離，避免高低壓之間的電磁干擾。USB數(shù)據(jù)輸出/輸入插座和紅外遙控操作反映了它向微機(jī)過渡的特點(diǎn)。密碼登錄方法避免了不必要的誤操作，提高了其安全性能。其強(qiáng)大的操作功能促進(jìn)了催化和裂化裝置控制設(shè)備的操作步驟。其語言選擇功能使電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)順利進(jìn)入國際市場。ISA智能伺服放大器的簡單操作模式和強(qiáng)大的數(shù)字操作功能使其成為真正的人工智能伺服放大器。
   7　總結(jié)
   智能電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是催化裂化裝置上閥門控制設(shè)備的創(chuàng)新。它改變了過去的模擬控制概念，將電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制模式更新為數(shù)字控制。本產(chǎn)品的出現(xiàn)是國內(nèi)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)向國外大中型煉油廠推廣的企業(yè)。制造技術(shù)先進(jìn)，液壓控制回路簡單，數(shù)字調(diào)試簡單易學(xué)，數(shù)據(jù)備份微機(jī)，USB接口數(shù)據(jù)輸入/輸出和遠(yuǎn)紅外遙控操作是該產(chǎn)品智能的體現(xiàn)。