智能电液执行机构在中石化泵罐隔离区

摘要：本文介绍了新型机电液一体化单作用执行机构的背景技术、主要结构、技术创新、系统原理及示例。项目采用新型机电液一体化单作用执行机构是泵罐隔离控制设备逐步替代进口产品的必然结果。
关键词：电液执行机构；单作用；一体化；防火液压放泄阀；液压集成阀块；弹簧；
0 引言
随着石化炼油项目的不断发展及工业自动化控制水平的不断提高，新型机电液一体化单作用执行机构是工业自动化发展的必然产物，同时作为罐底切断阀驱动装置的一种，已经得到大力推广和应用。
它在聚丙烯原料气罐区及泵站、气分原料和商品液化气罐区及泵站得到大量推广应用。通过液压弹簧复位来实现快速切断阀门的目的，在正常生产条件下，要求新型机电液一体化执行机构工作状态稳定、动作平稳、可靠性高，在事故状态下（火灾）动作应灵敏，尤其是快速切断阀门确保罐区及泵站的安全。为了能够更好的证明新型机电液一体化单作用执行机构在石化泵罐隔离的成功应用，现对产品构成及工作原理作进一步阐述。
1 背景技术
传统单作用电液执行机构结构比较复杂（电气控制系统与液压控制系统分离），体积庞大，并且压缩弹簧在长时间压缩后容易导致弹簧变形不易恢复，使得弹簧的复位能力下降，从而降低了弹簧的使用寿命，并很难实现执行机构对阀门的快速复位，从而导致阀门动作不到位的现象。
如果在事故状态下需要对阀门进行快速复位，此时传统单作用电液执行机构是很难实现的，原因在于传统电液执行机构若要实现自动复位必须人为的进行控制（电源信号给定），最终才能实现阀门的快开或快关。当在某些易燃、易爆、火灾等场合，特别是石油化工、天燃气领域，通常会因为火灾、爆炸现场，引起电子控制系统的失灵，导致电液执行机构无法快速关闭阀门，最终加剧了安全事故的发生。
为了克服传统单作用电液执行机构的不足，同时考虑到石化聚丙烯原料气罐区及泵站、气分原料和商品液化气罐区及泵站泵罐的重要性，丽水中德石化设备有限公司研制出一种新型机电液一体化单作用执行机构，具备防火功能的本安型全自动防火液压泄放阀。
2 主要结构及原理
新型机电液一体化单作用执行机构采用一体化式结构，由电子控制系统、液压集成系统、液压手操机构、机械执行机构、防火液压泄放阀等五大部分一体化合理组成。（见图1、图2）
本执行机构采用柱塞密封式氮气弹簧复位，优化了产品结构，确保了阀门正常复位，降低了执行机构快速开阀、关阀不到位的风险。
其中电子控制系统包含控制器、伺服电机;液压系统包含油箱、液压集成阀块、齿轮泵、插装阀、油路等;其中所述液压系统与电子控制系统中的伺服电机以及油箱端盖紧密连接;机械执行机构包含液压缸、活塞、齿轮、柱塞密封式氮气弹簧。当1控制系统信号输入电液执行机构，2电机转动并带动3齿轮泵，此时液压油经过4液压集成块，使油压升高进入6油缸，油缸的活塞在油压作用下产生推力，使7弹簧压缩，执行机构在齿轮与齿条的机械转换作用下做0º～90º转角。当需要复位时，靠7弹簧自身弹力，并使6油缸压力通过4液压集成阀块泄压，并在7弹簧力的作用下，推动活塞与齿轮转动并做90º～0º的转角复位。当现场发生火灾时，执行机构的液压系统中设有8防火液压泄放阀，并在规定的温度下该阀自动打开，使6油缸的油压快速泄放，并在弹簧的作用下使执行机构实现快速关闭或开启。当执行机构在断电情况下需要手动操作时，将9手动阀打至“开”位置，同时关闭5手动开关阀，此时手动操作手动泵到0～90º的位置，复位时打开5手动开关阀，将6油缸压力泄压，在7弹簧力作用下从90º～0º复位。
本新型机电液一体化单作用执行机构通过柱塞密封式氮气弹簧的回弹，来实现对阀门的快速复位，增大了单作用执行机构弹簧的输出力矩，保证了较大的回弹力，使得阀门复位动作快速平稳可靠。

3 技术创新
创新点一：采用插装阀液压集成技术，将液压元件集成于一体，代替了传统电液执行机构的叠加、管路以及板式结构的安装，减少了液压系统元件和管道之间的渗漏。
创新点二：通过内置压力、位移（角度）传感器，采用以单片机控制技术，集成ModbusRtub标准通信接口的实时数据采集和网络化系统控制模块，提高了控制精度，同时也提升了新型机电液一体化执行机构的通信能力。
创新点三：采用直流无刷电机同轴驱动高精度齿轮泵，代替了传统液压控制系统较大的液压伺服阀，简化了结构，提高了可靠性。
创新点四：采用具有本安型的防火液压放泄阀，代替了传统以电磁阀为主的紧急信号控制，节约了成本，增强了安全性。
4 示例
当在火灾现场环境温度达到所规定的危险温度时，要求执行机构必须快速关闭或快速开启阀门，此时新型机电液一体化执行机构的防火液压泄放阀会自动开启进油口和回油口。并在弹簧力的作用下，使液压油快速通过防火液压放泄阀回到油箱进行泄压，从而实现了新型机电液一体化单作用执行机构在紧急事故状态下无需控制信号就能快速关闭或开启阀门的目的。
通过新型机电液一体化单作用执行机构在石家庄炼化泵罐隔离区的成功运行，对安全平稳生产以及生产操作优化过程中起着关键性作用。
5 结束语
通过上述可知新型机电液一体化单作用执行机构是石油炼化泵罐隔离区域的重要控制装置，并运用技术创新
成功的实现阀门快速自动开启或关闭。经过现场长时间运行新型机电液一体化单作用执行机构得以成功应用。