摘 要：液位變送器控制方式的應用地點很廣，不同公司設計的液壓控制系統產品結構大同小異，根據不同工況要求，添加相應附件，可實現對應的功能。文章重點以中化泉州石化公司催化裂化裝置的2 款液壓控制閥門為例，介紹液位變送器控制閥控制原理和操控方式，分析閥門液壓系統組成及公用部分附件功能。通過分析現有液位變送器控制系統存在的問題，提出控制優化方案。

 

1 液位變送器控制系統介紹

液位變送器系統主流主要由比例閥或伺服閥、液位變送器系統、閥位回訊器組成。其中比例閥控制較為多見，比例閥相比伺服閥具有抗污染性、頻率響應快、支持硬件在線診斷等特點，本文主要以比例閥控制系統談論優化方案。

 

液壓系統控制原理為遠程 4～20mA 輸入信號與閥位回訊進行比較。比較結果送給放大器板轉換成比例閥驅動信號，驅動比例閥動作。比例閥動作會改變液位變送器油路變化，#終傳遞到油缸處，使閥門動作。當閥門回訊器檢測到閥門位置與 4～20mA 輸入信號指令一致時，比例閥停止動作，達到閥位

控制要求。

 

液位變送器根據不同生產要求，安裝相應的系統組件來實現。

（1）液位變送器具有自鎖功能：在液壓系統主油路上安裝1 臺自鎖電磁閥，在控制板上設定相關自鎖條件，條件觸發時驅動自鎖電磁閥動作切斷主油路，油缸油路被截止，達到自鎖目的。

（2）液位變送器具有復位或聯鎖功能：在液壓系統油路上安裝1 臺復位電磁閥，在控制板上設定相關復位條件，條件觸發時驅動復位電磁閥動作，切換主油路至回油路上，實現緊急泄壓，實現復位功能。

（3）液位變送器具有緊急聯鎖動作功能：在油缸油路上安裝緊急聯鎖電磁閥，當緊急聯鎖信號觸發時，電磁閥直接將油缸油壓卸到油箱內，配合彈簧實現快速聯鎖動作。

（4）液位變送器具有液壓油泵自啟自停功能:在液壓系統主油路上安裝2 臺壓力開關，一臺為液壓油壓力高報開關，一臺為液壓油壓力低報開關。當系統油壓高報時，高報壓力開關發出信號，驅動液壓系統泄荷閥工作，使液壓油泵進行空載運行。當液壓系統油壓低報時，低報壓力開關發出信號，驅動液壓系統泄荷閥復位，使液壓油泵帶載運行，提升液壓系統油壓。直接使用泄荷閥泄壓是為了避免油泵停轉后，閥門突然出現大動作時，液壓油壓力突然下降，閥門無法動作現象。泄荷閥工作狀態多設定在控制面板顯示，方便觀察油壓系統狀態。

（5）液位變送器具有緩開或緩關功能：在液壓系統回油路安裝電磁閥和配套節流閥，當緩慢動作信號觸發時，電磁閥切換油路至節流閥回路，通過對回油進行節流達到緩慢動作目的，緩慢動作命令由安裝在閥體上的回訊開關觸發。液壓系統還有很多其他功能，添加相應液壓元件即可。比如油箱有油溫變送器或油溫開關、液位變送器或液位開關，液壓油系統安裝多個單向閥，液控單向閥、主油路上安裝蓄能器等等。

 

2 滑閥液壓控制系統

2.1 滑閥控制系統介紹

中化泉州石化滑閥應用在反應再生生產系統里，在再生滑閥、待生滑閥、半再生滑閥、外取熱器滑閥、煙氣出口雙動滑閥、MIP 循環滑閥。每個滑閥均安裝在重要位置，控制反應再生系統壓力溫度平衡功能。

 

2.2 滑閥具有三種控制方式

儀表室控制：連接遠程 DCS 控制，DCS 輸出 4～20mA 控制閥門開關動作。

現場液壓控制：系統投至現場鎖定模式，手動操作切換閥，實現閥門大幅度動作；系統投至就地操作模式，通過開關按鈕，實現閥門小幅度精que操作。

機械手輪控制：將機械手動切換閥切換到增荷或減荷狀態，讓液壓系統控制狀態切至回油狀態，同時切換離合器，手搖手輪實現閥門開關動作。

 

2.3 儀表室控制模式下

DCS 輸出 4～20mA 至主控板進行信號處理，與閥位回訊器信號比較后傳送給比例放大板，驅動比例閥動作切換油路，閥門動作，回訊器輸出改變，直至與 4～20mA 控制信號一致時停止動作。

 

2.4 系統設定檢測到回訊器開路或短路時，閥門自鎖

當閥位回訊器本體未出現故障，輸出保持而閥門動作正常的時候，系統會出現失控風險。2017 年10 月14 日，中化泉州石化再生滑閥出現閥門自己打開現象，即是此原因造成。根據反饋控制原理，當閥位回訊保持不變，而4-20mA 輸入信號發生變化時，電氣控制系統會出現偏差，驅動比例閥動作。而在閥位回訊器輸出不變下，控制系統會繼續加大偏差來驅動比例閥動作，進而在系統誤差范圍時間內，閥門失控偏向偏差一向運動，直至閥門全開或全關。液壓控制系統閥門一般會設定閥門誤差響應時間范圍，超出響應時間后閥門自鎖，避免損壞閥體現象。

 

3 煙機入口蝶閥液壓控制系統

3.1 煙機入口蝶閥控制系統控制方式介紹

遠程控制：連接遠程 DCS 控制，DCS 輸出 4～20mA 控制閥門開關動作。

就地控制：通過開關按鈕，實現閥門開關操作。

打壓泵控制：系統投至手動狀態，通過液壓泵實現閥門快速打開。

聯鎖控制：遠程觸發聯鎖，閥門在1 S內快速關閉。

 

3.2 閥門具有自鎖、保位、快速關閉功能

當閥位回訊器故障時，閥門自鎖。當閥位回訊器本體未出現故障，輸出保持而閥門動作正常的時候，系統會出現失控風險。

 

4 閥位回訊器優化方案

4.1 更換比例閥

將比例閥更換成帶閥芯位置負反饋的比例閥及相應的比例放大器，重新設計系統控制電路圖，同時在電控系統里增加觸發自鎖條件：

（1）比例閥閥芯反饋不參與電氣控制。

（2）在比例閥閥芯反饋與閥位反饋存在一定偏差，且偏差逐漸增大時，觸發閥門自鎖功能。為避免閥門總出現自鎖現象，可根據實際工況及設計條件確定設定值大小。此方案成本較高，在線更改控制系統電路及比例電磁閥也較困難。建議在閥門選型初始時，采用此方案較穩妥。

 

4.2 增加1 套閥位回訊器

控制系統安裝 2 套閥位回訊器，在電氣控制器里增加計算和比較模塊，計算2 套閥位回訊器輸出平均值作為反饋信號，比較模塊設定好初始值，用于觸發閥門自鎖功能。

（1）當一套回訊器故障異常時，系統檢測到閥位回訊器異常，閥門觸發自鎖功能，進行在線更換。

（2）當一套回訊器故障異常時，系統未檢測到閥位回訊器異常，2 套閥位回訊器輸出平均值偏差會增大，這時控制系統通過比較2套閥位回訊器偏差值，偏差大時，觸發系統自鎖功能。

（3）閥位回訊器安裝方式

直行程回訊：在原閥體上增加一套連接支架，將新增閥位回訊器架在原回訊器上或側面，根據空間安裝支架。

角行程回訊：在閥桿連接軸處增加一套配套傳動軸，用于連接新增閥位回訊器或與設備廠家聯系，改造回訊器。增加一套閥位回訊器這種控制方，較更換比例閥更易實現一些。不過在線更換易很難。需重新設計控制板及布線，建議在閥門選型初始時，采用此方案較穩妥。

 

4.3 更換可靠回訊器

控制系統檢測閥位回訊器異常，通常是檢測到開路、短路、電壓異常、電流異常或其他參數異常信號。而這些電子元件，易受電子元件質量、環境因素影響。

（1）檢查控制系統所處環境，避免安裝在高溫、振動大、陽光暴曬、粉塵超標環境，避免不了需做隔離措施。

（2）更換可靠閥位回訊器。閥位回訊器具有質量合格證明，且有 MTBF 符合要求的實驗證明。在閥位回訊器未達到使用壽命時，提前進行更換。

此方案在源頭解決不了問題，但#易實現。電子元器件需要適宜的工作環境，尤其時暴漏在環境下的重要部件，需加強維護。

 

5 結語

文章通過設備故障進行分析，通過參與事故解決及后續元件檢測報告，總結出液壓控制系統設計存在的一些問題。液壓控制系統還有很多知識，本文僅供設計及安裝提出一些建議。