靜葉電液比例閥控制系統的研究與應用

鞏鵬

摘要：TRT機組靜葉控制系統工作的穩定性是保證TRT頂壓調控能力的主要因素之一。設計中，銀前2套TRT機組靜葉控制系統采用電液伺服閥控制方式，電液伺服閥具有響應時間短（從0到100%的響應時間小于20ms）、工作可靠等優點，但在生產實踐中也發現，TRT靜葉伺服控制系統出現的一些故障包括信號丟失、傳感器和電源失電故障會造成靜葉大幅波動甚至全開或全關，影響了TRT機組的高爐頂壓調控效果。

關鍵詞：靜葉電液比例閥控制系統；研究；應用

1、TRT靜葉伺服控制系統分析

1.1靜葉伺服控制系統工作原理

伺服控制系統的工作過程為：由自控系統發出的指令信號，在伺服控制器中與油缸的實際位置信號相比較，成為誤差的信號放大后，送入電液伺服閥。伺服閥按一定的比例將電流信號轉變成液壓油量推動油缸運動。由位置傳感器發出的反饋信號不斷改變，直至于指令信號相等時，油缸停止運動。油缸停在指定的位置上，使透平靜葉穩定在一定的開度上。油缸的直線運動、通過一套曲柄轉變成靜葉的旋轉運動，改變靜葉的工作開度。隨著系統信號的不斷變化，透平靜葉的開度也將不斷改變，并通過靜葉開度的變化，從而達到控制機組轉速，控制煤氣流量、控制高爐頂壓的目的。

1.2TRT靜葉伺服控制系統存在的主要問題

1）對動力油油質的要求高

當前我廠對TRT動力油的油質要求為8級以下（按照美國國家航空及宇航工業標準NAS1638），而根據MOOG廠家提供的產品說明，伺服閥對動力油油質的要求為6級或更好，而我們當前動力油系統達到6級的油質難度相當高。

2）原靜葉伺服控制系統不具備鎖位功能。

原TRT靜葉伺服控制系統，不具備鎖位功能，即一旦發生信號丟失、傳感器故障和電源失電情況，將無法保證靜葉開度到安全位置，從而使得TRT機組存在著嚴重的不安全隱患。2011年6月份，銀前2#TRT曾經出現一次靜葉全開現象，原因是靜葉位置傳感器損壞，導致靜葉開度信號丟失，系統會認為靜葉沒有開度，從而會一直給電液伺服閥打開信號，直至靜葉全開，影響了高爐的生產順行。

3）控制高爐頂壓波動相對較大

高爐頂壓的控制主要通過TRT靜葉伺服控制系統控制靜葉的開關來實現，由于目前控制系統的動作不靈敏、信號滯后、誤差等原因，造成高爐頂壓在±3kpa范圍內波動，不能更好的穩定高爐頂壓。

2、靜葉控制系統改造思路和技術分析

2.1改造思路

根據TRT靜葉伺服控制系統的現狀和存在的不足，我們設想是否存在這樣的靜葉伺服控制設備，既對動力油的油質要求較低，又能滿足當前TRT頂壓調控的需要，還能實現靜葉自動鎖位的功能，當靜葉位置反饋信號失常或丟失的情況下，至少能保證TRT靜葉開度鎖定，而不至于靜葉全開，降低TRT對高爐的影響程度。經過多次探討和論證，最終選擇了采用電液比例閥代替電液伺服閥的技術改造方案。

2.2飼服閥控制系統與比例閥控制系統技術性能比較與分析：

采用電液比例閥代替電液伺服閥，完成對靜葉的控制，主要問題是在控制精度和相應時間上的區別，采用大流量高品質的電液比例閥，恰好解決了此問題。下面將從油質要求、結構形式、響應時間等方面進行比較說明。

從表中可以看出，由于結構的不同，電液伺服閥和電液比例閥在油質要求上相差較大，比例閥較伺服閥的油質要求一般低三個級別，這就給生產中油質的過濾工作帶來極大好處，大大降低了TRT動力油過濾成本，同時也避免了因油質輕微污染造成了伺服閥堵塞而導致伺服閥動作不靈敏、工作振動大等難題。從以上對比分析看出，在油質要求、工作穩定性等方面，電液比例閥具有明顯的優點。

3、改造實施過程

將原有的電液伺服閥更換為過渡油路塊，在過渡油路塊上安裝使用帶鎖位功能的大流量電液比例閥，原伺服閥的進出油管道不作改變。在DCS柜安裝智能型控制器來控制比例閥動作。DCS系統除稍增加或調整控制室到現場的布線不外做任何改變。

具體實施過程如圖3所示。

4、改造效果和經濟效益

現場試驗和運行實踐表明，改造后，靜葉控制精度和動態響應、靜葉油缸全行程時間、故障鎖位功能均達到或優于改造指標，使高爐調節頂壓性能大大提高，使用后頂壓能夠提高3kpa運行，并且頂壓控制在±1kpa范圍內波動，不僅能夠穩定了高爐的生產而且能夠使TRT創造更好的效益。

采用電液比例閥技術進行靜葉伺服控制系統改造，約需費用30萬元。若采用原電液伺服閥方式，由于油質污染問題，平均四個月就要更換一次伺服閥，送外地進行清洗。若保證機組正常運行，則每臺機組需備用伺服閥3臺，每臺伺服閥約6萬元，清洗一次費用為5000元，則每年需備件及伺服閥清洗費用為21萬元。電液比例閥技術后頂壓提升了3kpa，每小時比原來提升發電量400kw，一年多發3504000度電，按每度電0.66元計算，每年僅發電量創造價值為230余萬元。使用若因伺服閥振動引起動力油管道出現故障，那給TRT機組造成的損失無法計算，甚至會造成動力油全部損失。因此，采用此種改造方式在經濟上是可行的。

參考文獻：

[1]伺服控制技術在TRT控制系統中的應用[J].李權，梁東芳，李秀英.包鋼科技.2013（05）

[2]TRT液壓伺服控制系統常見故障與處理[J].蔣有軍.通用機械.2012（08）