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静叶比例阀控制系统改造应用 * 李立奎 莱芜钢铁集团粉末冶金有限公司, 山东 莱芜摇 271104 摘摇 要电炉静叶控制系统工作的稳定性是保证设备调控能力的主要因素之一。 在生产实践中发现,静叶伺服控制 系统出现的一些故障包括控制信号丢失、跟踪滞后等问题。 针对以上问题,采用电液比例阀代替电液伺服阀,有效解 决了以上问题,保证了生产顺行。 关键词静叶比例阀;控制;改造 中图分类号TH12摇 摇 摇 摇 摇 摇 文献标志码A摇 摇 摇 摇 摇 摇 文章编号1007-4414201503-0195-02 Transation and Application of Control System of Stator Blade Proportional Valve LI Li-kui Powder Metallurgy Co. , Ltd, Laiwu Steel Group Co. , Ltd, Laiwu Shandong摇 271104, China Abstract Electric static stability control system is one of the main factors to ensure the regulative ability of control equipment. The failures of stator blade servo control system include control signal loss and tracking lag. In this paper, in view of the above problems, the electro-hydraulic proportional valve instead of the electro-hydraulic servo valve could effectively solve the above problems, and could ensure the smooth production. Key words stator blade proportional valve; control; transation 0摇 引摇 言 静叶控制系统一般采用用电液伺服阀控制方 式[1-3]。 电液伺服阀具有响应时间短、工作可靠等优 点,但在生产实践中发现,静叶伺服控制系统出现的 一些故障包括控制信号丢失、跟踪滞后、位置传感器 故障等,会造成静叶大幅波动甚至全开或全关,严重 影响了设备调控效果。 1摇 存在问题的分析 莱钢集团粉末冶金公司的电炉机组静叶开度均 由电液伺服阀来控制。 其静叶调控系统工作原理为 有自控系统发出的指令信号,在伺服控制器中与油缸 的实际位置信号比较,成为误差信号放大后,送入电 液伺服阀。 伺服阀按一定的比例将电流信号转变成 液压油量推动油缸运动。 由位置传感器发出的反馈 信号不断改变,直至与指令信号相等时,油缸停止运 动。 油缸的直线运动,通过一套曲柄转变成静叶的旋 转运动,改变敬业的开度。 随着系统信号的不断变 化,透平静叶的开度也将不断改变,从而达到控制及 组转速,控制煤气流量、控制高炉顶压的目的[4]。 在熟知其工作原理后,对设备的运行情况进行实 时监控跟踪,记录所有相关数据并一起分析研究,确 认了目前静叶伺服控制系统存在的主要问题如下。 1. 1摇 对动力油油质的要求 当前,对电炉机组所用动力油的油污染等级要求 为 8 级以下NAS1638 标准,而电液伺服厂家提供 的产品说明中要求伺服阀对动力油油质为 6 级或更 好,当前动力油系统达到 6 级的污染登记难度相当 高。 因此,在生产过程中,经常出现伺服阀堵塞现象, 导致伺服阀动作不灵敏,动作过程振动大,莱钢粉末 冶金公司曾出现过因伺服阀振动大导致不锈钢供油 管道振裂的问题。 1. 2摇 电液伺服阀控制系统不具备锁位功能 电液伺服阀控制系统不具备锁位功能。 对于电 液伺服阀控制系统一旦发生电液伺服阀输入或输出 信号丢失、调节器跟踪滞后、静叶位置传感器故障和 电磁失电等情况,电液伺服阀控制系统将出现静叶异 常动作,从而导致机组存在着严重的控制隐患,影响 了设备稳定和生产顺行。 因此,如何有效消除电液伺服阀控制系统缺陷, 确保机组在出现信号故障时能够维持稳定的运行状 态,对于提升设备稳定运行显得非常必要。 2摇 静叶控制改造思路和技术分析 2. 1摇 改造思路的确定 根据静叶伺服控制系统的现状和存在的不足,为 解决此问题,最终选择了用电液比例阀代替电液伺服 阀的技术改造方案。 2. 2摇 伺服阀控制系统与比例控制系统技术比较 采用电液比例阀代替电液伺服阀,主要问题是在 控制精度和响应时间上的区别,采用大流量高品质的 电液比例阀,恰好解决了此问题。 下面将从油质要 591 机械研究与应用2015 年第 3 期 第 28 卷,总第 137 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 检测与控制 *收稿日期2015-05-06 作者简介李立奎1978-,男,山东莱芜人,工程师,研究方向冶金设备管理。 求、结构特点、影响时间等方面进行比较说明。 电液伺服阀与电液比例的参数对比如表 1 所列。 表 1摇 电液伺服阀与电液比例阀参数对比 项目电液伺服阀电液比例阀 结构特点 采用衔铁式力矩马达和喷嘴挡板使伺服阀 结构极为紧凑。 动作灵敏。 由于采用喷嘴 结构,对油质要求较高。 采用比例电磁铁作为控制单元,配有集成电子放大器,由电信号确 定阀芯位置。 因优化了集成电液系统,其优良的动态特性和静态 特性可与伺服阀相比。 同时具有敏感性、油质要求低、易维护,可 靠性高等特点。 油质要求 NAS 1638 标准6 级或更好 ISO 4406 标准 15/12 级或更好 油质过滤要求5 um ISO 4406 标准 18/15相当于 NAS 1638 标准 9 级和 10 级之间 油质过滤要求10 um 相应时间臆20 ms臆15 ms 摇 摇 从表中可以看出,电液伺服阀和电表比例在油质 要求上线相差大,比例阀较伺服阀的油质要求低 3 个 级别,这就给生产中动力油的过滤工作带来几大好 处,大大降低了 TRT 动力油过滤成本,同时也避免了 因油质轻微污染造成了伺服阀堵塞而导致伺服阀动 作不灵敏、工作振动大等问题。 从以上对比分析看 处,在油质要求、工作稳定性等方面,电液比例阀具有 明显的有优秀。 3摇 静叶控制改造实施过程 将原有的电液伺服阀更换为过滤阀台,在现有伺 服阀二级过滤器周围安装电液比例阀集成箱,将过滤 阀台与电液比例阀集成箱通过高压胶管连接,原伺服 阀的供回油管道不做改变[5]。 在 PLC 安装与比例阀配套的智能型控制器来控 制比例阀动作,代替原伺服阀的素服拉制器。 PLC 系 统稍做或调整以适合于比例阀控制模式,控制室到现 场的布线不作任何改变。 第一步,再远阀块附近安装 新的阀台;第二部步,取下伺服阀,安装上相同安装尺 寸的油路过渡阀台,将压力油回油和负载油路通过此 块和高压软管引出道心制作的阀台;第三部步,在控 制室安装 ISA 控制器,连好线路后调校。 4摇 结摇 论 现场试验和运行试验表明,改造后,静叶控制精 度和动态响应、静叶油缸全行程时间,故障锁位功能 均达到或优于改造指标,同时炉顶压波动一直控制在 依1000 兆帕范围内,更好地稳定了高炉生产。 同时具 备自动锁位功能的电液比例阀静叶控制系统,有效解 决了以下难题 1 输入信号丢失锁位功能当位置控制信号超 过正常的信号范围4 20 mA时,控制器将油缸就 地锁位;一旦信号恢复到正常的范围,则锁位自动解 除。 该功能主要是针对信号传输先断开或 PLC 信号 从输出错误时,避免油缸按照错误指令误动作。 2 反馈信号丢失锁位功能一旦静叶位置传感 器的反馈信号超出正常范围则使油缸就地锁位;待信 号回复后侧锁位自动解除。 该功能的设置主要避免 因位置传感器故障而导致的油缸误动作。 3 跟踪信号锁位功能对于控制器发出的信号 进行跟踪,一旦其发亏信号和输出信号在规定时间内 误差超出正常范围时,则使油缸就地锁位;待恢复正 常后则锁位功能在输出和反馈一致时解除。 该功能 的设置主要是避免因油缸的卡涩、比例阀堵塞动作迟 缓的故障时对高炉顶压造成的波动。 4 断电锁位功能在控制系统失去电源后,油 缸立刻就地锁位。 参考文献 [1]摇 许有熊. 新型压电式电-气 PWM 比例阀的研究[J]. 中国机械 工程,20091421-25. [2]摇 田秀平. 冷床裙板比例阀和两级马达液压控制[J]. 液压与气 动,2014342-46. [3]摇 宋宗南. 新型比例阀用动磁式电机械转换器[J]. 微特电机, 20131252-55. [4]摇 郑凯锋. 比例阀控制非对称液压缸系统的非线性建模与仿真 [J]. 液压与气动,2013467-71. [5]摇 严荣松. 工业炉气质转换分析与比例阀应用研究[J]. 工业炉, 2013116-19. 691 检测与控制摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇2015 年第 3 期 第 28 卷,总第 137 期机械研究与应用