关于液位变送器配套控制阀的控制方式优化

　　摘 要：液位变送器控制方式的应用地点很广，不同公司设计的液压控制系统产品结构大同小异，根据不同工况要求，添加相应附件，可实现对应的功能。文章重点以中化泉州石化公司催化裂化装置的2 款液压控制阀门为例，介绍液位变送器控制阀控制原理和操控方式，分析阀门液压系统组成及公用部分附件功能。通过分析现有液位变送器控制系统存在的问题，提出控制优化方案。

　　1 液位变送器控制系统介绍

　　液位变送器系统主流主要由比例阀或伺服阀、液位变送器系统、阀位回讯器组成。其中比例阀控制较为多见，比例阀相比伺服阀具有抗污染性、频率响应快、支持硬件在线诊断等特点，本文主要以比例阀控制系统谈论优化方案。

　　液压系统控制原理为远程 4～20mA 输入信号与阀位回讯进行比较。比较结果送给放大器板转换成比例阀驱动信号，驱动比例阀动作。比例阀动作会改变液位变送器油路变化，非常终传递到油缸处，使阀门动作。当阀门回讯器检测到阀门位置与 4～20mA 输入信号指令一致时，比例阀停止动作，达到阀位控制要求。

　　液位变送器根据不同生产要求，安装相应的系统组件来实现。

　　（1）液位变送器具有自锁功能：在液压系统主油路上安装1 台自锁电磁阀，在控制板上设定相关自锁条件，条件触发时驱动自锁电磁阀动作切断主油路，油缸油路被截止，达到自锁目的。

　　（2）液位变送器具有复位或联锁功能：在液压系统油路上安装1 台复位电磁阀，在控制板上设定相关复位条件，条件触发时驱动复位电磁阀动作，切换主油路至回油路上，实现紧急泄压，实现复位功能。

　　（3）液位变送器具有紧急联锁动作功能：在油缸油路上安装紧急联锁电磁阀，当紧急联锁信号触发时，电磁阀直接将油缸油压卸到油箱内，配合弹簧实现快速联锁动作。

　　（4）液位变送器具有液压油泵自启自停功能:在液压系统主油路上安装2 台压力开关，一台为液压油压力高报开关，一台为液压油压力低报开关。当系统油压高报时，高报压力开关发出信号，驱动液压系统泄荷阀工作，使液压油泵进行空载运行。当液压系统油压低报时，低报压力开关发出信号，驱动液压系统泄荷阀复位，使液压油泵带载运行，提升液压系统油压。直接使用泄荷阀泄压是为了避免油泵停转后，阀门突然出现大动作时，液压油压力突然下降，阀门无法动作现象。泄荷阀工作状态多设定在控制面板显示，方便观察油压系统状态。

　　（5）液位变送器具有缓开或缓关功能：在液压系统回油路安装电磁阀和配套节流阀，当缓慢动作信号触发时，电磁阀切换油路至节流阀回路，通过对回油进行节流达到缓慢动作目的，缓慢动作命令由安装在阀体上的回讯开关触发。液压系统还有很多其他功能，添加相应液压元件即可。比如油箱有油温变送器或油温开关、液位变送器或液位开关，液压油系统安装多个单向阀，液控单向阀、主油路上安装蓄能器等等。

　　2 滑阀液压控制系统

　　2.1 滑阀控制系统介绍

　　中化泉州石化滑阀应用在反应再生生产系统里，在再生滑阀、待生滑阀、半再生滑阀、外取热器滑阀、烟气出口双动滑阀、MIP 循环滑阀。每个滑阀均安装在重要位置，控制反应再生系统压力温度平衡功能。

　　2.2 滑阀具有三种控制方式

　　仪表室控制：连接远程 DCS 控制，DCS 输出 4～20mA 控制阀门开关动作。

　　现场液压控制：系统投至现场锁定模式，手动操作切换阀，实现阀门大幅度动作；系统投至就地操作模式，通过开关按钮，实现阀门小幅度精确操作。

　　机械手轮控制：将机械手动切换阀切换到增荷或减荷状态，让液压系统控制状态切至回油状态，同时切换离合器，手摇手轮实现阀门开关动作。

　　2.3 仪表室控制模式下

　　DCS 输出 4～20mA 至主控板进行信号处理，与阀位回讯器信号比较后传送给比例放大板，驱动比例阀动作切换油路，阀门动作，回讯器输出改变，直至与 4～20mA 控制信号一致时停止动作。

　　2.4 系统设定检测到回讯器开路或短路时，阀门自锁当阀位回讯器本体未出现故障，输出保持而阀门动作正常的时候，系统会出现失控风险。2017 年10 月14 日，中化泉州石化再生滑阀出现阀门自己打开现象，即是此原因造成。根据反馈控制原理，当阀位回讯保持不变，而4-20mA 输入信号发生变化时，电气控制系统会出现偏差，驱动比例阀动作。而在阀位回讯器输出不变下，控制系统会继续加大偏差来驱动比例阀动作，进而在系统误差范围时间内，阀门失控偏向偏差一向运动，直至阀门全开或全关。液压控制系统阀门一般会设定阀门误差响应时间范围，超出响应时间后阀门自锁，避免损坏阀体现象。

　　3 烟机入口蝶阀液压控制系统

　　3.1 烟机入口蝶阀控制系统控制方式介绍

　　远程控制：连接远程 DCS 控制，DCS 输出 4～20mA 控制阀门开关动作。

　　就地控制：通过开关按钮，实现阀门开关操作。

　　打压泵控制：系统投至手动状态，通过液压泵实现阀门快速打开。

　　联锁控制：远程触发联锁，阀门在1 S内快速关闭。

　　3.2 阀门具有自锁、保位、快速关闭功能

　　当阀位回讯器故障时，阀门自锁。当阀位回讯器本体未出现故障，输出保持而阀门动作正常的时候，系统会出现失控风险。

　　4 阀位回讯器优化方案

　　4.1 更换比例阀

　　将比例阀更换成带阀芯位置负反馈的比例阀及相应的比例放大器，重新设计系统控制电路图，同时在电控系统里增加触发自锁条件：

　　（1）比例阀阀芯反馈不参与电气控制。

　　（2）在比例阀阀芯反馈与阀位反馈存在一定偏差，且偏差逐渐增大时，触发阀门自锁功能。为避免阀门总出现自锁现象，可根据实际工况及设计条件确定设定值大小。此方案成本较高，在线更改控制系统电路及比例电磁阀也较困难。建议在阀门选型初始时，采用此方案较稳妥。

　　4.2 增加1 套阀位回讯器

　　控制系统安装 2 套阀位回讯器，在电气控制器里增加计算和比较模块，计算2 套阀位回讯器输出平均值作为反馈信号，比较模块设定好初始值，用于触发阀门自锁功能。

　　（1）当一套回讯器故障异常时，系统检测到阀位回讯器异常，阀门触发自锁功能，进行在线更换。

　　（2）当一套回讯器故障异常时，系统未检测到阀位回讯器异常，2 套阀位回讯器输出平均值偏差会增大，这时控制系统通过比较2套阀位回讯器偏差值，偏差大时，触发系统自锁功能。

　　（3）阀位回讯器安装方式

　　直行程回讯：在原阀体上增加一套连接支架，将新增阀位回讯器架在原回讯器上或侧面，根据空间安装支架。

　　角行程回讯：在阀杆连接轴处增加一套配套传动轴，用于连接新增阀位回讯器或与设备厂家联系，改造回讯器。增加一套阀位回讯器这种控制方，较更换比例阀更易实现一些。不过在线更换易很难。需重新设计控制板及布线，建议在阀门选型初始时，采用此方案较稳妥。

　　4.3 更换可靠回讯器

　　控制系统检测阀位回讯器异常，通常是检测到开路、短路、电压异常、电流异常或其他参数异常信号。而这些电子元件，易受电子元件质量、环境因素影响。

　　（1）检查控制系统所处环境，避免安装在高温、振动大、阳光暴晒、粉尘超标环境，避免不了需做隔离措施。

　　（2）更换可靠阀位回讯器。阀位回讯器具有质量合格证明，且有 MTBF 符合要求的实验证明。在阀位回讯器未达到使用寿命时，提前进行更换。

　　此方案在源头解决不了问题，但非常易实现。电子元器件需要适宜的工作环境，尤其时暴漏在环境下的重要部件，需加强维护。

　　5 结语

　　文章通过设备故障进行分析，通过参与事故解决及后续元件检测报告，总结出液压控制系统设计存在的一些问题。液压控制系统还有很多知识，本文仅供设计及安装提出一些建议。