電動執(zhí)行機構的無伺服控制

水泥行業(yè)中，執(zhí)行機構應用場合很廣。但原有的控制模式故障率偏高，對生產(chǎn)均衡穩(wěn)定地進行以及工藝參數(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“無伺服”控制概念對電動執(zhí)行機構進行控制。 

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(jié)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?！?00”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。