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，電液執(zhí)行機構被用作催化裂化裝置中閥門控制的主要設備。然而，由于控制概念的限制，石化行業(yè)的各種電液執(zhí)行機構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)行機構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)行機構對油的抗污染性，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)行機構真正達到了人工智能控制的目的。智能電液執(zhí)行機構的設計促進了石化行業(yè)控制設備的更新，產(chǎn)品已廣泛應用于國內(nèi)外煉油廠。
   2　系統(tǒng)組成及反饋原理圖
   智能型電液執(zhí)行機構由放大部件組成（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)和推動執(zhí)行元件運動的壓力油回路系統(tǒng)。上述元件構成單回路閉環(huán)負反饋系統(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)行機構壓力油回路以中高壓齒輪泵為動力源，以比例閥為核心控制元件。與以往電液執(zhí)行機構常用的葉片泵和柱塞泵不同，智能電液執(zhí)行機構液壓回路簡單，漏點少，檢測故障方便，能更好地滿足石化行業(yè)的控制要求。滑閥電液執(zhí)行機構的液壓流程圖如圖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 點動電磁閥12、14 液壓鎖　13 伺服液壓缸　15 手動換向閥　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　23 液位溫度開關　油箱
圖2　滑閥電液執(zhí)行機構液壓流程圖

   4　泵、電機單元的設計及其技術特點
   智能電液執(zhí)行機構的泵和電機單元設計了間歇運行和連續(xù)運行兩種泵運行模式。同時，還設計了五種泵啟動順序（雙泵配置），即：A泵單獨啟動，B泵單獨啟動，AB泵同時啟動，A泵先于B泵啟動，B泵先于A泵啟動。此外，考慮到泵間歇運行時的控制安全性，泵還設計了強制啟停功能，即根據(jù)設備的控制要求，泵仍可隨時強制啟停。泵的運行模式、泵的啟動順序和強制啟停功能均通過ISA智能伺服放大器遠程控制，啟停方便，操作可靠。特別是泵的間歇運行模式延長了泵和電機的使用壽命，減少了不必要的電力和能源浪費。同時，在泵間歇運行模式下，液壓油源溫升小，液壓油的運動和動力粘度變化不大，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　液壓控制單元的設計及技術特點
   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現(xiàn)閥體控制所需的各種閥門類型，還包括實現(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)量的進口部件，大大保證了智能電液執(zhí)行機構液壓系統(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合，形成強大的液壓控制單元，可實現(xiàn)閥門手動機械操作、自動操作、機械鎖操作、閥點操作和自保操作。
   5.1　手動機械操作
   手動機械操作時，將手動換向閥15切換到手動位置。此時，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入液壓缸13腔，而是通過手動換向閥15和油箱24形成的電路直接返回油箱24。手動換向閥15前后液壓油的流程如圖3所示。

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

   點動操作分為手動（本地）點動和自動（遠程）點動。手動點動時，將放大器控制面板上的調(diào)整/點動按鈕切換開關旋轉至箭頭指向點動位置，如圖4所示。此時，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的壓力油自動切斷。然后短按點動閥按鈕。圖2顯示的流程圖中，點動電磁閥11左側通電，點動電磁閥11閥芯向右移動，電磁閥左腔打開，壓力油進入液壓缸13右側，液壓缸13活塞桿向左移動，閥門打開。相反，當按下點動閥按鈕時，閥門關閉。點動閥和點動閥的局部液壓流程如圖5所示。

   自動點動時間圖2顯示液壓流程圖中比例閥16自動鎖定位置，流經(jīng)比例閥16的壓力油自動切斷。當遠程控制室發(fā)出遠程點動開啟閥指令時，點動電磁閥11左觸點吸合，液壓缸13活塞桿向左移動，閥門打開。相反，當控制室發(fā)出點動關閉閥指令時，閥門關閉。點動操作的優(yōu)點是只要有220VAC即使在電源和足夠的系統(tǒng)壓力下ISA當伺服放大器關閉時，閥門仍然可以打開或關閉。
   5.4　機械鎖位操作
   機械鎖位操作發(fā)生在三種情況下：信號丟失、反饋丟失和跟蹤丟失。當智能伺服放大器檢測到上述三種損失中的一種或多種時，機械鎖位會自動發(fā)生，以確保閥門不被誤操作。此時，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 機械鎖時的局部液壓流程圖如圖6所示。

   需要說明的是：機械鎖位是一種意外情況下的安全保障措施。一旦機械鎖位發(fā)生后閥位被鎖死而不能運動，要恢復閥位的運動必須先解除鎖位，解除鎖位時只需給比例閥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閉的蝶閥電液執(zhí)行機構。根據(jù)自保時閥的位置，可分為自保開閥和自保關閥；根據(jù)自保時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，以實現(xiàn)自?？焖訇P閉閥。自保操作時，點擊電磁閥11，比例電磁閥16同時通電（斷電），使泵3出口的壓力油同時流向液壓缸。此外，當ISA智能伺服放大器接收到自我保護信號后，儲存在蓄能器中的壓力油也流向液壓缸。因此，當自我保護操作發(fā)生時，壓力油從正常操作時的單通道流向液壓缸到自我保護時的三通道流向液壓缸。這樣，當自我保護發(fā)生時，系統(tǒng)的所有壓力油資源都通過自我保護信號進行調(diào)動，并使用所有能夠通向液壓缸的壓力油通道。顯然，在需要快速關閉或打開的閥門控制系統(tǒng)中，自我保護具有重要意義。
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計和技術特點
   ISA智能伺服放大器的設計采用西門子最先進的芯片技術，將數(shù)字控制與電液控制完美結合。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過渡的特點。密碼登錄方法避免了不必要的誤操作，提高了其安全性能。其強大的操作功能促進了催化和裂化裝置控制設備的操作步驟。其語言選擇功能使電液執(zhí)行機構順利進入國際市場。ISA智能伺服放大器的簡單操作模式和強大的數(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
   智能電液執(zhí)行機構的設計是催化裂化裝置上閥門控制設備的創(chuàng)新。它改變了過去的模擬控制概念，將電液執(zhí)行機構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)行機構向國外大中型煉油廠推廣的企業(yè)。制造技術先進，液壓控制回路簡單，數(shù)字調(diào)試簡單易學，數(shù)據(jù)備份微機，USB接口數(shù)據(jù)輸入/輸出和遠紅外遙控操作是該產(chǎn)品智能的體現(xiàn)。