電液比例執行器原理及調試問題分析

李英俊，趙慧慧，宋春雨

（大慶石化公司化工一廠，黑龍江大慶 163714）

0 引言

TM-25 執行器用來替代原伺服閥，其控制精度高，動作響應快，冗余的雙線圈提高了其運行的可靠性。TM-25 執行機構為WOODWARD 公司生產的電液比例執行器，作為透平調速系統的執行機構，現應用于石化公司E1 裂解裝置乙烯壓縮機、丙烯壓縮機的透平轉速控制中。透平轉速的精確控制與透平調試密切相關，良好的調試效果為以后機組平穩運行提供可靠保障，因此TM-25 的結構原理、調試注意事項、關鍵參數的有效掌控對裝置日常生產有著重大意義。

現有TM-25 閥芯與油動機錯油門閥芯相連，從而推動油動機帶動閥門動作進行轉速調節，因此調試過程中應將TM-25、錯油門、油動機、閥門等4 部分看作一個整體進行調試，在調試問題分析過程中也要充分考慮各個環節因素，通過現象看本質來逐一排查，確定問題根源。

1 電液比例執行器TM-25 動作原理

電液比例執行器TM-25 出廠時執行器的輸出偏置校準為：當失去電流控制信號時，閥門關閉。TM-25 的輸出軸通過連接桿與萬向節直接和油動機錯油門閥芯相連，通過調節TM25 的控制電流，輸出軸上下移動，從而帶動錯油門閥芯上下移動（圖1）。向上移動時，壓力油經過錯油門“A”、“B”口，進入油動機下腔，閥門開啟；向下移動時油缸下腔的油接通回油口“C”排出，閥門關閉。一旦閥門達到設定位置，TM-25 將油動機錯油門閥芯控制在中位位置，錯油門閥芯的凸肩將油缸下腔的進油口“A”和回油口“C”都關閉，閥門停在設定位置。

圖1 滑閥內部結構

TM-25 電液比例執行器全行程25.4 mm，控制電流為20～200 mA，運行時平衡電流為110 mA，正常工作時雙線圈同時帶電，滿足控制要求。當有一組線圈故障時（開路或失電），TM-25會向關閥的方向動作，引起閥門波動，但隨之系統會自動將故障線圈的控制電流加載到工作線圈的控制電流上，從而使閥門開度得到滿足。電液比例執行器輸出軸隨力矩馬達控制信號的變化而按照比例變化。在執行器中（圖2），控制電流通過力矩馬達伺服閥產生一個壓差力，推動二級滑閥移動，改變伺服活塞上、下腔內的油壓，從而使輸出軸運動。內部的機械反饋使力矩馬達的擋油板回中（即通過改變噴嘴背壓），作用到二級放大滑閥兩端的壓力相互抵消，此時輸出軸停止動作。

圖2 TM-25 電液比例執行器內部原理

2 調試關鍵參數

TM-25 執行機構通過萬向節與導閥閥芯相連，帶動錯油門閥芯動作對油路進行控制。為滿足平衡電流110 mA 要求，在安裝調試時根據錯油門閥芯的行程首先將萬向節兩端的內六角螺栓距離調整為71.7 mm，此時對執行機構進行動作實驗，看平衡電流是否滿足要求：當平衡電流偏小時，應當將距離繼續調大；當平衡電流偏大時，應當將距離繼續調小，直到滿足平衡電流要求為止。

調試結束后需對油動機行程進行測量，以達到預期效果。由于閥門反饋使用LVDT 線性反饋器（圖3），因此需對LVDT 線性反饋器線圈阻止進行測量，最終當閥門開度為50%時，LVDT線性反饋器2 個次級線圈阻值相同，此時方能進行閥門標定，標定結束后進行閥門實驗，最終調試結束。

圖3 LVDT 內部結構

關鍵控制參數點：丙烯壓縮機EC-351 速關閥LVDT 反饋器全行程203 mm，閥門全關時LVDT 桿頂據LVDT 殼體的距離為38 mm；調速閥LVDT 反饋器全行程305 mm，閥門全關時LVDT 桿頂據LVDT 殼體的距離為50.8 mm；抽汽閥LVDT 反饋器全行程152 mm，閥門全關時LVDT 桿頂據LVDT 殼體的距離為33 mm。乙烯壓縮機EC-341 調速閥反饋器LVDT 全行程152 mm。

3 調試問題分析

3.1 TM-25 動作不穩定

TM-25 電液比例執行器對油品質量要求較高，因此調試前必須保證油品清潔度等級至少達到ISO 4406 20轅18轅15 的要求，否則會導致TM-25 內部滑閥出現卡澀現象，閥芯始終不能達到平衡點，因此波動。在閥門投用前充分進行拉法動作實驗，確保進油、回油油管路內空氣排凈，避免由于空氣在油管路內存留導致油壓不穩定造成輸出波動。

3.2 LVDT 反饋信號與TM-25 輸出信號存在滯后

由于LVDT 反饋信號直接代表油動機的動作行程，因此需要將TM-25、錯油門閥芯、油動機看作一個整體進行分析：將TM-25 與錯油門連接部位分開，通過ITCC 控制系統給定20～200 mA 的控制信號，看TM-25 輸出是否穩定，如果輸出穩定表明TM-25 處于完好狀態，此時需檢查錯油門閥芯及油動機是否存在卡澀現象，直至閥門整體動作平穩消除故障原因。

3.3 防止TM-25 發生卡澀

化工裝置正常生產時一般不做大調整，閥門開度相對固定，因此TM-25 閥芯也相對固定，長時間穩定狀態下TM-25 閥芯易產生卡澀現象。為防止該現象發生需在功能塊圖上將控制信號增加抖動信號（圖4），一般原則為：抖動信號能對TM-25 閥芯產生輕微動作，但是不至于帶動錯油門滑閥產生動作，因此油動機也不會產生動作，這樣既能保證閥門的運行穩定，又可以防止TM-25 出現卡滯現象，一般抖動信號電流為3 mA。

圖4 功能塊中增加3 mA 抖動信號

4 結束語

TM-25 電液比例執行器在機組調速系統中發揮很大作用，精準的調速控制使得裝置平穩運行，通過對結構的了解及調試過程中的問題處理能更好地為裝置服務，在日常巡檢過程中關注閥門運行曲線能更好地掌握閥門運行狀態，力爭做到生產問題早發現、早處理，對機組安穩生產有著重要意義。