電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的無(wú)伺服控制

水泥行業(yè)中,執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)合很廣。但原有的控制模式故障率偏高,對(duì)生產(chǎn)均衡穩(wěn)定地進(jìn)行以及工藝參數(shù)的調(diào)整極為不利,控制作用不能很好地發(fā)揮。本文介紹利用“無(wú)伺服”控制概念對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。 

1 問(wèn)題的提出 
  
我公司濕法生產(chǎn)線有幾十臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),大多數(shù)通過(guò)手操器、伺服放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能。如伺服放大器振蕩,引起執(zhí)行器振蕩,導(dǎo)致伺服電動(dòng)機(jī)抱閘失靈,增加了執(zhí)行器伺服電動(dòng)機(jī)的故障率,造成工藝參數(shù)的波動(dòng),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(hào),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(hào)經(jīng)過(guò)和電動(dòng)執(zhí)行器位置發(fā)送器反饋的4~20mA信號(hào)比較后,由電子開(kāi)關(guān)與觸發(fā)器控制電動(dòng)執(zhí)行器伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn);同時(shí),電動(dòng)執(zhí)行器位置發(fā)送器反饋的4~20mA信號(hào),也隨之發(fā)生變化,并把反饋信號(hào)送回前置磁放大器進(jìn)行比較,直到給定與反饋信號(hào)平衡為止。由于反饋信號(hào)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(hào)比較的同時(shí),也在手操器上顯示反饋信號(hào)的變化過(guò)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能否產(chǎn)生振蕩的關(guān)鍵,也是故障易發(fā)點(diǎn);伺服電子開(kāi)關(guān)與觸發(fā)器回路中可控硅、二極管、限流電感、單結(jié)晶管,也是故障易發(fā)點(diǎn)。 

3 利用“無(wú)伺服”技術(shù)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu) 

  在1999年11月開(kāi)始的3號(hào)窯技改中,建立了3號(hào)窯系統(tǒng)的DCS系統(tǒng)。同時(shí),根據(jù)我們長(zhǎng)期使用執(zhí)行器和無(wú)伺服改造的經(jīng)驗(yàn),在3號(hào)煤磨對(duì)袋除塵排風(fēng)機(jī)入口閥、冷風(fēng)閥等5臺(tái)執(zhí)行器進(jìn)行了帶RC滅弧和RV壓敏電阻的無(wú)伺服控制改造。 
  
利用梯形圖程序(圖2),對(duì)220V和380V電動(dòng)執(zhí)行器,模擬實(shí)現(xiàn)了伺服放大器的比較、放大功能,用開(kāi)關(guān)量輸出模塊實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)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(wú)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(yùn)算取整后賦值給400135;同理300019為反饋值,經(jīng)除法與乘法運(yùn)算取整后賦值給400140。400135與400140比較后分別驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的000033線圈,使硬線路(見(jiàn)圖3)中的中間繼電器K1吸合,交流接觸器KM1動(dòng)作,電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn);反之驅(qū)動(dòng)000034線圈,使硬線路中的中間繼電器K2吸合,交流接觸器KM2動(dòng)作,電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)執(zhí)行器伺服電動(dòng)機(jī)的無(wú)伺服正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。 
    
    



  圖3 電動(dòng)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(hù)、維修開(kāi)關(guān);RC:滅弧裝置;RV:壓敏電阻 

  梯形圖程序中“#100”是取整運(yùn)算值?!?00”實(shí)際是控制閥門開(kāi)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(dāng)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(fù)位線圈?!?40”為驅(qū)動(dòng)輸出保持40s后,自動(dòng)斷開(kāi)輸出。 
  
改造后硬線路可同時(shí)適用220V和380V。 
  
選用220V或380V執(zhí)行器,由于是集中控制,每臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行器須增加兩只中間繼電器和1臺(tái)機(jī)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(dòng)執(zhí)行器內(nèi)部,則可方便安裝與操作。我公司已對(duì)生產(chǎn)線上的西門子執(zhí)行器進(jìn)行了如上改造。 

4 使用效果 

  改造后的5臺(tái)無(wú)伺服控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)已投運(yùn)半年多,自控性能大大提高,完全適應(yīng)水泥生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣工作環(huán)境,無(wú)需人為干預(yù),運(yùn)行可靠,故障率低,維護(hù)量大大減少,降低了維修成本,同時(shí)節(jié)省了手操器和伺服放大器的投入費(fèi)用。RC滅弧裝置、RV壓敏電阻可以抑制驅(qū)動(dòng)回路拉弧現(xiàn)象的產(chǎn)生,保證控制回路安全有效的長(zhǎng)期運(yùn)行。為工藝操作提供了穩(wěn)定、準(zhǔn)確的參數(shù),方便了操作,完善了系統(tǒng)功能。 

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