靜葉比例閥控制系統(tǒng)改造應(yīng)用*

李立奎

(萊蕪鋼鐵集團粉末冶金有限公司，山東萊蕪 271104)

0 引言

靜葉控制系統(tǒng)一般采用用電液伺服閥控制方式［1-3］。電液伺服閥具有響應(yīng)時間短、工作可靠等優(yōu)點，但在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，靜葉伺服控制系統(tǒng)出現(xiàn)的一些故障包括控制信號丟失、跟蹤滯后、位置傳感器故障等，會造成靜葉大幅波動甚至全開或全關(guān)，嚴(yán)重影響了設(shè)備調(diào)控效果。

1 存在問題的分析

萊鋼集團粉末冶金公司的電爐機組靜葉開度均由電液伺服閥來控制。其靜葉調(diào)控系統(tǒng)工作原理為:有自控系統(tǒng)發(fā)出的指令信號，在伺服控制器中與油缸的實際位置信號比較，成為誤差信號放大后，送入電液伺服閥。伺服閥按一定的比例將電流信號轉(zhuǎn)變成液壓油量推動油缸運動。由位置傳感器發(fā)出的反饋信號不斷改變，直至與指令信號相等時，油缸停止運動。油缸的直線運動，通過一套曲柄轉(zhuǎn)變成靜葉的旋轉(zhuǎn)運動，改變敬業(yè)的開度。隨著系統(tǒng)信號的不斷變化，透平靜葉的開度也將不斷改變，從而達(dá)到控制及組轉(zhuǎn)速，控制煤氣流量、控制高爐頂壓的目的［4］。

在熟知其工作原理后，對設(shè)備的運行情況進行實時監(jiān)控跟蹤，記錄所有相關(guān)數(shù)據(jù)并一起分析研究，確認(rèn)了目前靜葉伺服控制系統(tǒng)存在的主要問題如下。

1.1 對動力油油質(zhì)的要求

當(dāng)前，對電爐機組所用動力油的油污染等級要求為8級以下(NAS1638標(biāo)準(zhǔn))，而電液伺服廠家提供的產(chǎn)品說明中要求伺服閥對動力油油質(zhì)為6級或更好，當(dāng)前動力油系統(tǒng)達(dá)到6級的污染登記難度相當(dāng)高。因此，在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)伺服閥堵塞現(xiàn)象，導(dǎo)致伺服閥動作不靈敏，動作過程振動大，萊鋼粉末冶金公司曾出現(xiàn)過因伺服閥振動大導(dǎo)致不銹鋼供油管道振裂的問題。

1.2 電液伺服閥控制系統(tǒng)不具備鎖位功能

電液伺服閥控制系統(tǒng)不具備鎖位功能。對于電液伺服閥控制系統(tǒng)一旦發(fā)生電液伺服閥輸入或輸出信號丟失、調(diào)節(jié)器跟蹤滯后、靜葉位置傳感器故障和電磁失電等情況，電液伺服閥控制系統(tǒng)將出現(xiàn)靜葉異常動作，從而導(dǎo)致機組存在著嚴(yán)重的控制隱患，影響了設(shè)備穩(wěn)定和生產(chǎn)順行。

因此，如何有效消除電液伺服閥控制系統(tǒng)缺陷，確保機組在出現(xiàn)信號故障時能夠維持穩(wěn)定的運行狀態(tài)，對于提升設(shè)備穩(wěn)定運行顯得非常必要。

2 靜葉控制改造思路和技術(shù)分析

2.1 改造思路的確定

根據(jù)靜葉伺服控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀和存在的不足，為解決此問題，最終選擇了用電液比例閥代替電液伺服閥的技術(shù)改造方案。

2.2 伺服閥控制系統(tǒng)與比例控制系統(tǒng)技術(shù)比較

采用電液比例閥代替電液伺服閥，主要問題是在控制精度和響應(yīng)時間上的區(qū)別，采用大流量高品質(zhì)的電液比例閥，恰好解決了此問題。下面將從油質(zhì)要求、結(jié)構(gòu)特點、影響時間等方面進行比較說明。電液 伺服閥與電液比例的參數(shù)對比如表1所列。

表1 電液伺服閥與電液比例閥參數(shù)對比

從表中可以看出，電液伺服閥和電表比例在油質(zhì)要求上線相差大，比例閥較伺服閥的油質(zhì)要求低3個級別，這就給生產(chǎn)中動力油的過濾工作帶來幾大好處，大大降低了TRT動力油過濾成本，同時也避免了因油質(zhì)輕微污染造成了伺服閥堵塞而導(dǎo)致伺服閥動作不靈敏、工作振動大等問題。從以上對比分析看處，在油質(zhì)要求、工作穩(wěn)定性等方面，電液比例閥具有明顯的有優(yōu)秀。

3 靜葉控制改造實施過程

將原有的電液伺服閥更換為過濾閥臺，在現(xiàn)有伺服閥二級過濾器周圍安裝電液比例閥集成箱，將過濾閥臺與電液比例閥集成箱通過高壓膠管連接，原伺服閥的供回油管道不做改變［5］。

在PLC安裝與比例閥配套的智能型控制器來控制比例閥動作，代替原伺服閥的素服拉制器。PLC系統(tǒng)稍做或調(diào)整以適合于比例閥控制模式，控制室到現(xiàn)場的布線不作任何改變。第一步，再遠(yuǎn)閥塊附近安裝新的閥臺;第二部步，取下伺服閥，安裝上相同安裝尺寸的油路過渡閥臺，將壓力油回油和負(fù)載油路通過此塊和高壓軟管引出道心制作的閥臺;第三部步，在控制室安裝ⅠSA控制器，連好線路后調(diào)校。

4 結(jié)論

現(xiàn)場試驗和運行試驗表明，改造后，靜葉控制精度和動態(tài)響應(yīng)、靜葉油缸全行程時間，故障鎖位功能均達(dá)到或優(yōu)于改造指標(biāo)，同時爐頂壓波動一直控制在±1000兆帕范圍內(nèi)，更好地穩(wěn)定了高爐生產(chǎn)。同時具備自動鎖位功能的電液比例閥靜葉控制系統(tǒng)，有效解決了以下難題:

(1)輸入信號丟失鎖位功能:當(dāng)位置控制信號超過正常的信號范圍(4～20 mA)時，控制器將油缸就地鎖位;一旦信號恢復(fù)到正常的范圍，則鎖位自動解除。該功能主要是針對信號傳輸先斷開或PLC信號從輸出錯誤時，避免油缸按照錯誤指令誤動作。

(2)反饋信號丟失鎖位功能:一旦靜葉位置傳感器的反饋信號超出正常范圍則使油缸就地鎖位;待信號回復(fù)后側(cè)鎖位自動解除。該功能的設(shè)置主要避免因位置傳感器故障而導(dǎo)致的油缸誤動作。

(3)跟蹤信號鎖位功能:對于控制器發(fā)出的信號進行跟蹤，一旦其發(fā)虧信號和輸出信號在規(guī)定時間內(nèi)誤差超出正常范圍時，則使油缸就地鎖位;待恢復(fù)正常后則鎖位功能在輸出和反饋一致時解除。該功能的設(shè)置主要是避免因油缸的卡澀、比例閥堵塞動作遲緩的故障時對高爐頂壓造成的波動。

(4)斷電鎖位功能:在控制系統(tǒng)失去電源后，油缸立刻就地鎖位。

［1］ 許有熊.新型壓電式電-氣PWM比例閥的研究［J］.中國機械工程，2009(14):21-25.

［2］ 田秀平.冷床裙板比例閥和兩級馬達(dá)液壓控制［J］.液壓與氣動，2014(3):42-46.

［3］ 宋宗南.新型比例閥用動磁式電機械轉(zhuǎn)換器［J］.微特電機，2013(12):52-55.

［4］ 鄭凱鋒.比例閥控制非對稱液壓缸系統(tǒng)的非線性建模與仿真［J］.液壓與氣動，2013(4):67-71.

［5］ 嚴(yán)榮松.工業(yè)爐氣質(zhì)轉(zhuǎn)換分析與比例閥應(yīng)用研究［J］.工業(yè)爐，2013(1):16-19.