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电液联动快关蝶阀控制部分的研制与应用

来源: 上海阀门 时间: 2012-05-08 点击: 4,241

1.概述

随着我国冶金和石化行业的飞速发展,阀门行业蝶阀口径不断增大,对蝶阀的驱动方式也提出了更高的要求,控制要求越加严格。要使蝶阀驱动装置以更大扭矩满足大型电厂及冶金行业的使用,就要求装置的控制扭矩可从1000N·m至45000N·m,启闭速度从O.5S至5S。

2.系统结构

电液联动快关阀配套装置是为适应石化工业和冶金行业日益发展的需要而研制开发的新型产品。主要由三偏心蝶阀、驱动装置(机械传动机构)、集成式液压装置、电气控制装置、防爆控制箱(大多用于煤气系统)等组成。

机械传动机构

2.1 三偏心蝶阀

三偏心多层次金属密蝶阀由阀体、蝶板、多层次密封圈、阀杆、支架等组成,三偏心多层次密封蝶阀,在传统的双偏心结构基础上又增加了角偏心设计,使阀门启闭时密封副瞬时接触,瞬时脱离,消除了摩擦和卡挤,密封面无磨损,耐高温,启闭灵活、轻松,密封可靠,使用寿命长。

2.2 驱动装置(机械传动机构)

驱动装置主要由驱动器,液压油缸,而驱动器又包括驱动轴,连杆,拔又,行程开关等组成。液压油缸包括油缸和活塞。当液压系统向油缸提供压力油时,液压缸的活塞杆带动驱动器轴,驱动器轴带动连杆和拔叉,连杆和拔叉又带动蝶阀的蝶板开启和关闭。蝶阀开闭的角度可通过驱动器上指示装置能准确显示。

2.3 集成式液压装置

液压集成装置主要由电机、油箱、油泵、电磁阀、电接点压力表、溢流阀、蓄能器等部件组成。

油箱、油泵和蓄能器组成独立密闭的动力油源系统,在常态下油泵向系统供油,自动保持系统压力,实现阀门开度位置的相对稳定性。在工作状态下,液压执行器受控于电磁阀,依靠系统控制油压和蓄能器的能量释放,控制油缸滑阀,通过机械传动机构驱动阀门,实现电液快关、正常关闭。电磁阀用于换向,蓄能器用于蝶阀的快关动作提供能源。蓄能器规格的选择必须经过严格的计算,从而实现快关的要求。为了保证液压油缸的长久稳定的运行,就需要密封圈具有抗磨性能强,回油性能良好,低摩擦、抗爬行性能好。集成式液压装置主要零件如下图2。

集成式液压装置

2.4 电气控制装置

电气控制装置由操作元件、控制器、显示和报警单元及电控箱组成。

电控箱采用继电器等元件组成。主回路电压AC380V,控制回路由可编程控制器(PLC)控制。所有的输入、输出信号均由PLC来处理,大大增强了系统的可维护性及操作性。

(1)远程控制信号送入控制柜中的接线端子,信号由端子台输送到PLC的模拟量输入端,通过PLC转换成数字信号,此数字信号作为远程控制时的主令信号。

(2)操作单元有自动、手动、远方和就地操作方式,对阀门实现快速关闭、正常开启、正常关闭、阀门停止、阀门活动试验功能。设有与远方操作功能相同的手动就地操作方式,以便调整试验和事故状态下的紧急处理。在自动方式下,接受汽轮机主汽门关闭或油开关跳闸等保护信号,实现阀门快速关闭。留有远方控制接口,I/O点如下,DO1:开阀;D02:关阀;D03:停阀;DO4:快关阀;D05:活动快关阀;D06:事故连锁快关。DIl:阀门故障;D12:阀全开;D13:阀全关;D14:快关阀活动;D15:油压正常;D16:油压过低;D17:油液污染;D18:运行超时。

(3)控制器接受操作单元信息,进行逻辑判断输出功能指令,控制电磁阀,实现各种功能控制。电磁阀为常态失电,带电工作,以保证系统运行的可靠性。控制器还接受系统油压信号,控制油泵的启停,使油系统在规定的压力范围内。

(4)电控箱控制面板的显示和报警单元有:电源指示、开阀门到位、关阀到位、阀门试验、油泵启动、油压正常、油压过低、油液污染、停阀指示、阀门故障。带有就地、自动、远程切换功能。

3.技术特性

3.1 参数

型号EFKGD243H

阀门工称压力0.25MPa

公称通径1400mm

工作温度≤425℃

阀门控制方式 电液联动

阀门连接方式 法兰连接

3.2 特点

(1)阀门输出扭矩22000N·m。

(2)电控箱根据环境可选择防爆控制箱,具有防爆性,安全可靠,电控箱内还可配保安电源继续操纵阀门实现控制功能。

(3)具有远程和就地二种控制方式,符合自动化要求。

(4)传动机构选进,传动精度高,简单易操作。

(5)当电液动故障时,可用手动泵启动,保证系统安全。

(6)主要工作元件采用进口产品,大大提高了其使用寿命。

(7)结构合理,造型美观,分体式结构。即液压站、现场控制箱与阀门分开,避免了因管道震动对控制元件、执行元件的损坏,提高了系统的可靠性,大大延长控制系统的使用寿命。

(8)具有泵与阀的联锁功能。

4.安装组合图

安装组合图

5.工作性能

(1)自动充液接通电源,油泵电机启动,向蓄能器充液,蓄能器的压力上升到压力上限,油泵电机停机,油压正常指示灯亮,当蓄能器的压力下降到压力下限,油泵电机启动,如此循环完成自动充液过程。

(2)开阀或关阀启动运行,PLC收到信号后,通过逻辑处理发出指令,高压油输入到双作用油缸的无杆腔,从而带动拔又及阀门轴,使蝶阀的蝶板开启或关闭,即可实现阀门的开启或关闭。通过液压集成装置上的两对单向节流阀可调节实现阀门开启速度,定范围内的调节,此速度可根据用户的要来定。当PLC接收到全开位置的信号后,PLC仍持续发出指令一段时间,确保阀门达到全开位置。

(3)快关启动运行,PLC接收到快关信号后,通过逻辑处理发出指令,高压油输入到双作用油缸的有杆腔,即可实现阀门的快速关闭,关闭速成度≤O.5S,这时系统也处快关阀门动作状态,防止出现管路蒸汽或水继续倒流事故,确保管网及泵站安全运行。

(4)远控 可利用电控箱本系统的远程控制接口,如用户已接人使用,便可通过用户远程控制室内的开关信号实现与本系统电控箱相同的控制功能。设有远程开阀,远程关阀,远程快关阀。

(5)保位 当PLC未收到任何指令时,也就不能发出任何指令,电机、齿轮泵、油缸活塞杆就不能做任何运动,阀门可停在任意位置,由于设备中的液压元件采用的是进口无泄漏式元件,液压锁锁定执行器油缸开阀与关阀两个工作腔,使阀门能长期保持相对开度位置。

(6)缓冲为了减小阀门在快关过程中形成的冲击,在双作用油缸中设置了单向节流阀,所以在阀门关至10%的行程时,即当阀板接近于全关位置时能减速关闭。

(7)联锁功能 与泵或汽机联锁,开阀时可延时3~6秒,便于泵的启动。当泵断电或其他事故时,快关阀可迅速关闭阀门,防止介质倒流对泵的水击。

(8)阀门的活动试验功能 为防止阀门在长期全开状态下出现卡涩,影响机组安全运行,阀门设有在线活动试验功能,活动试验范围为阀门全行程的15%。

(9)状态显示及故障报警对阀门开启、关闭及快关等工作状态进行显示,同时对驱动器错误、开关阀时间过长、油压过低等故障进行监测和报警。

6.结语及应用

电液联动快关蝶阀装置可安装在冶金行业高炉煤气管网系统,防止管内煤气回火,电力行业汽轮机抽气管路上和给水系统上,当系统出危急工况时,实现抽汽管路或泵站的紧急切断,快速关闭时间小于O.5S,阻止管路系统的蒸汽倒人汽轮机,保护汽轮机发电机组的安全运行,或阻止管路系统中的水倒人泵内,确保泵站安全运行。

我公司开发研制的DNl400mm,压力为O.25MPa带防爆控制箱的电液联动蝶阀装置,已广泛投入某钢厂使用,钢厂系统运行稳定,给用户带来了良好的经济效益。该产品在2008北京阀门博览会上受到国内外专家和用户的一致好评,市场前景广阔。

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