摘要：本文介紹了新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的背景技術(shù)、主要結(jié)構(gòu)、技術(shù)創(chuàng)新、系統(tǒng)原理及示例。項目采用新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是泵罐隔離控制設(shè)備逐步替代進(jìn)口產(chǎn)品的必然結(jié)果。
關(guān)鍵詞：電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)；單作用；一體化；防火液壓放泄閥；液壓集成閥塊；彈簧；
0 引言
隨著石化煉油項目的不斷發(fā)展及工業(yè)自動化控制水平的不斷提高，新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是工業(yè)自動化發(fā)展的必然產(chǎn)物，同時作為罐底切斷閥驅(qū)動裝置的一種，已經(jīng)得到大力推廣和應(yīng)用。
它在聚丙烯原料氣罐區(qū)及泵站、氣分原料和商品液化氣罐區(qū)及泵站得到大量推廣應(yīng)用。通過液壓彈簧復(fù)位來實現(xiàn)快速切斷閥門的目的，在正常生產(chǎn)條件下，要求新型機(jī)電液一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)穩(wěn)定、動作平穩(wěn)、可靠性高，在事故狀態(tài)下（火災(zāi)）動作應(yīng)靈敏，尤其是快速切斷閥門確保罐區(qū)及泵站的安全。為了能夠更好的證明新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在石化泵罐隔離的成功應(yīng)用，現(xiàn)對產(chǎn)品構(gòu)成及工作原理作進(jìn)一步闡述。
1 背景技術(shù)
傳統(tǒng)單作用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜（電氣控制系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)分離），體積龐大，并且壓縮彈簧在長時間壓縮后容易導(dǎo)致彈簧變形不易恢復(fù)，使得彈簧的復(fù)位能力下降，從而降低了彈簧的使用壽命，并很難實現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對閥門的快速復(fù)位，從而導(dǎo)致閥門動作不到位的現(xiàn)象。
如果在事故狀態(tài)下需要對閥門進(jìn)行快速復(fù)位，此時傳統(tǒng)單作用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)是很難實現(xiàn)的，原因在于傳統(tǒng)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)若要實現(xiàn)自動復(fù)位必須人為的進(jìn)行控制（電源信號給定），最終才能實現(xiàn)閥門的快開或快關(guān)。當(dāng)在某些易燃、易爆、火災(zāi)等場合，特別是石油化工、天燃?xì)忸I(lǐng)域，通常會因為火災(zāi)、爆炸現(xiàn)場，引起電子控制系統(tǒng)的失靈，導(dǎo)致電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)無法快速關(guān)閉閥門，最終加劇了安全事故的發(fā)生。
為了克服傳統(tǒng)單作用電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不足，同時考慮到石化聚丙烯原料氣罐區(qū)及泵站、氣分原料和商品液化氣罐區(qū)及泵站泵罐的重要性，麗水中德石化設(shè)備有限公司研制出一種新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具備防火功能的本安型全自動防火液壓泄放閥。
2 主要結(jié)構(gòu)及原理
新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用一體化式結(jié)構(gòu)，由電子控制系統(tǒng)、液壓集成系統(tǒng)、液壓手操機(jī)構(gòu)、機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)、防火液壓泄放閥等五大部分一體化合理組成。（見圖1、圖2）
本執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用柱塞密封式氮氣彈簧復(fù)位，優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，確保了閥門正常復(fù)位，降低了執(zhí)行機(jī)構(gòu)快速開閥、關(guān)閥不到位的風(fēng)險。
其中電子控制系統(tǒng)包含控制器、伺服電機(jī);液壓系統(tǒng)包含油箱、液壓集成閥塊、齒輪泵、插裝閥、油路等;其中所述液壓系統(tǒng)與電子控制系統(tǒng)中的伺服電機(jī)以及油箱端蓋緊密連接;機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)包含液壓缸、活塞、齒輪、柱塞密封式氮氣彈簧。當(dāng)1控制系統(tǒng)信號輸入電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)，2電機(jī)轉(zhuǎn)動并帶動3齒輪泵，此時液壓油經(jīng)過4液壓集成塊，使油壓升高進(jìn)入6油缸，油缸的活塞在油壓作用下產(chǎn)生推力，使7彈簧壓縮，執(zhí)行機(jī)構(gòu)在齒輪與齒條的機(jī)械轉(zhuǎn)換作用下做0o～90o轉(zhuǎn)角。當(dāng)需要復(fù)位時，靠7彈簧自身彈力，并使6油缸壓力通過4液壓集成閥塊泄壓，并在7彈簧力的作用下，推動活塞與齒輪轉(zhuǎn)動并做90o～0o的轉(zhuǎn)角復(fù)位。當(dāng)現(xiàn)場發(fā)生火災(zāi)時，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)中設(shè)有8防火液壓泄放閥，并在規(guī)定的溫度下該閥自動打開，使6油缸的油壓快速泄放，并在彈簧的作用下使執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)快速關(guān)閉或開啟。當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在斷電情況下需要手動操作時，將9手動閥打至“開”位置，同時關(guān)閉5手動開關(guān)閥，此時手動操作手動泵到0～90o的位置，復(fù)位時打開5手動開關(guān)閥，將6油缸壓力泄壓，在7彈簧力作用下從90o～0o復(fù)位。
本新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過柱塞密封式氮氣彈簧的回彈，來實現(xiàn)對閥門的快速復(fù)位，增大了單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)彈簧的輸出力矩，保證了較大的回彈力，使得閥門復(fù)位動作快速平穩(wěn)可靠。
3 技術(shù)創(chuàng)新
創(chuàng)新點一：采用插裝閥液壓集成技術(shù)，將液壓元件集成于一體，代替了傳統(tǒng)電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的疊加、管路以及板式結(jié)構(gòu)的安裝，減少了液壓系統(tǒng)元件和管道之間的滲漏。
創(chuàng)新點二：通過內(nèi)置壓力、位移（角度）傳感器，采用以單片機(jī)控制技術(shù)，集成ModbusRtub標(biāo)準(zhǔn)通信接口的實時數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)控制模塊，提高了控制精度，同時也提升了新型機(jī)電液一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)的通信能力。
創(chuàng)新點三：采用直流無刷電機(jī)同軸驅(qū)動高精度齒輪泵，代替了傳統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)較大的液壓伺服閥，簡化了結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。
創(chuàng)新點四：采用具有本安型的防火液壓放泄閥，代替了傳統(tǒng)以電磁閥為主的緊急信號控制，節(jié)約了成本，增強(qiáng)了安全性。
4 示例
當(dāng)在火災(zāi)現(xiàn)場環(huán)境溫度達(dá)到所規(guī)定的危險溫度時，要求執(zhí)行機(jī)構(gòu)必須快速關(guān)閉或快速開啟閥門，此時新型機(jī)電液一體化執(zhí)行機(jī)構(gòu)的防火液壓泄放閥會自動開啟進(jìn)油口和回油口。并在彈簧力的作用下，使液壓油快速通過防火液壓放泄閥回到油箱進(jìn)行泄壓，從而實現(xiàn)了新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在緊急事故狀態(tài)下無需控制信號就能快速關(guān)閉或開啟閥門的目的。
通過新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在石家莊煉化泵罐隔離區(qū)的成功運行，對安全平穩(wěn)生產(chǎn)以及生產(chǎn)操作優(yōu)化過程中起著關(guān)鍵性作用。
5 結(jié)束語
通過上述可知新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是石油煉化泵罐隔離區(qū)域的重要控制裝置，并運用技術(shù)創(chuàng)新成功的實現(xiàn)閥門快速自動開啟或關(guān)閉。經(jīng)過現(xiàn)場長時間運行新型機(jī)電液一體化單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)得以成功應(yīng)用。
