1、問題的提出
我公司濕法生產(chǎn)線有幾十臺電動執(zhí)行機構,大多數(shù)通過手操器、伺服放大器來實現(xiàn)對工藝閥門的控制。由于工況條件差、電子元器件易老化,伺服放大器容易發(fā)生故障,影響了整個執(zhí)行機構的性能。如伺服放大器振蕩,引起執(zhí)行器振蕩,導致伺服電動機抱閘失靈,增加了執(zhí)行器伺服電動機的故障率,造成工藝參數(shù)的波動,影響了生產(chǎn)。
2、原控制原理
原控制原理框圖如圖1。手操器給定前置磁放大器4~20mA信號,前置磁放大器的線路是直流輸出內(nèi)反饋推挽線路,給定信號經(jīng)過和電動執(zhí)行器位置發(fā)送器反饋的4~20mA信號比較后,由電子開關與觸發(fā)器控制電動執(zhí)行器伺服電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn);同時,電動執(zhí)行器位置發(fā)送器反饋的4~20mA信號,也隨之發(fā)生變化,并把反饋信號送回前置磁放大器進行比較,直到給定與反饋信號平衡為止。由于反饋信號與手操器的顯示和伺服前置磁放大器串聯(lián),因此反饋與給定信號比較的同時,也在手操器上顯示反饋信號的變化過程。
圖1伺服放大控制原理
伺服前置磁放大器中“調(diào)零”電位器和“穩(wěn)定”電位器,是電動執(zhí)行機構能否產(chǎn)生振蕩的關鍵,也是故障易發(fā)點;伺服電子開關與觸發(fā)器回路中可控硅、二極管、限流電感、單結晶管,也是故障易發(fā)點。
3、利用“無伺服”技術控制執(zhí)行機構
在1999年11月開始的3號窯技改中,建立了3號窯系統(tǒng)的DCS系統(tǒng)。同時,根據(jù)我們長期使用執(zhí)行器和無伺服改造的經(jīng)驗,在3號煤磨對袋除塵排風機入口閥、冷風閥等5臺執(zhí)行器進行了帶RC滅弧和RV壓敏電阻的無伺服控制改造。
利用梯形圖程序(圖2),對220V和380V電動執(zhí)行器,模擬實現(xiàn)了伺服放大器的比較、放大功能,用開關量輸出模塊實現(xiàn)了電動執(zhí)行器的驅(qū)動控制,利用模擬量輸入模塊完成工藝閥門位置反饋量采集。
圖2無伺服控制梯形圖程序
梯形圖程序中400101的值由操作員給定,經(jīng)除法與乘法運算取整后賦值給400135;同理300019為反饋值,經(jīng)除法與乘法運算取整后賦值給400140。400135與400140比較后分別驅(qū)動相應的000033線圈,使硬線路(見圖3)中的中間繼電器K1吸合,交流接觸器KM1動作,電動機正轉(zhuǎn);反之驅(qū)動000034線圈,使硬線路中的中間繼電器K2吸合,交流接觸器KM2動作,電動機反轉(zhuǎn),從而實現(xiàn)了現(xiàn)場電動執(zhí)行器伺服電動機的無伺服正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。
圖3電動執(zhí)行器控制原理
DCS:控制系統(tǒng);ESR:執(zhí)行器位置發(fā)送器;Q:電源低壓斷路器;Q1、Q2:維護、維修開關;RC:滅弧裝置;RV:壓敏電阻
梯形圖程序中“#100”是取整運算值。“100”實際是控制閥門開度的精度,即死區(qū)控制范圍。在精度要求高的控制中可取“#50”或更小,它相當于伺服前置磁放大器中“穩(wěn)定”電位器的作用。000581為程序中的復位線圈。“#40”為驅(qū)動輸出保持40s后,自動斷開輸出。
改造后硬線路可同時適用220V和380V。
選用220V或380V執(zhí)行器,由于是集中控制,每臺電動執(zhí)行器須增加兩只中間繼電器和1臺機旁控制箱;若能與生產(chǎn)廠協(xié)商,將接觸器及RC滅弧裝置和壓敏電阻安裝于電動執(zhí)行器內(nèi)部,則可方便安裝與操作。我公司已對生產(chǎn)線上的西門子執(zhí)行器進行了如上改造。
4、使用效果
改造后的5臺無伺服控制執(zhí)行機構已投運半年多,自控性能大大提高,完全適應水泥生產(chǎn)現(xiàn)場的惡劣工作環(huán)境,無需人為干預,運行可靠,故障率低,維護量大大減少,降低了維修成本,同時節(jié)省了手操器和伺服放大器的投入費用。RC滅弧裝置、RV壓敏電阻可以抑制驅(qū)動回路拉弧現(xiàn)象的產(chǎn)生,保證控制回路安全有效的長期運行。為工藝操作提供了穩(wěn)定、準確的參數(shù),方便了操作,完善了系統(tǒng)功能。
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