REXA执行器在主风机静叶调节系统中的应用

钟 海 李闽燕 王 健 果 硕 赵仁辉 唐艳伶

(中国石油华北石化公司)

REXA执行器在主风机静叶调节系统中的应用

钟 海 李闽燕 王 健 果 硕 赵仁辉 唐艳伶

(中国石油华北石化公司)

针对二催化主风机原电液伺服静叶调节系统存在的动力油系统泄漏严重、伺服马达拒动、伺服阀卡涩及静叶漂移等问题，对该系统进行了改造。将原电液执行器更换为REXA执行器。改造后，极大地减少了液压油管路，解决了原系统的伺服阀卡涩、静叶漂移及渗漏等问题。

REXA执行器 主风机静叶调节系统 改造 电液执行器

中国石油华北石化公司二催化主风机是装置扩能改造时由三催化搬迁过来的，其中风机静叶调节系统采用的是液压站式伺服调节系统，由独立的动力油站、伺服放大器、伺服阀和双伺服马达组成[1～4]。风机静叶调节系统自开工以来，存在动力油系统泄漏严重、伺服马达拒动、伺服阀卡涩及静叶漂移等诸多安全隐患。为解决上述问题，提高风机静叶调节系统的安全性和可靠性，中国石油华北石化公司决定在装置大检修期间，对原系统进行改造，采用REXA执行器代替原液压伺服调节系统作为新的静叶调节用执行器。

1 REXA执行器的构成与工作原理

1.1 REXA执行器的构成

REXA执行器是一种智能型机电液一体化执行器，由控制箱、动力模块和两个动力油缸组成。两个动力油缸分别固定在原伺服油缸的位置，与风机静叶连杆刚性连接。动力模块固定在一侧动力油缸上，通过不锈钢管与两个动力油缸连接。控制箱就近安装在易于操作和维护的地方。

1.2 REXA执行器的选型

根据现场测量并与技术资料比对可知：风机静叶的双侧出力合计约42kN，实际行程45mm，全行程时间约20s。故可选择GL20000-2-0.5D-P-2S型REXA执行器作为该风机静叶调节用执行器，其技术参数为：最大出力90kN，实际行程50mm，全行程时间约15s，满足原设计参数要求。

1.3 工作原理

REXA执行器接收控制器的控制指令，将当前位置信号与控制指令进行比较，若偏差大于设定死区，则输出指令，使电机旋转，通过液压油泵和动力模块控制液压油流动，利用油缸的线性位移驱动风机静叶；当偏差小于死区时，电机停转，动力油缸自动保持位置，完成调节过程[3，4]。

REXA执行器工作原理如图1所示。在油泵停止工作的情况下，执行器依靠流量配比阀FMV1、FMV2来封闭液压缸两侧的进、排油，使之处于保位状态；当REXA接收到左移信号时，智能可控电机驱动油泵顺时针转动。在高压油路中，FMV-2的A口压力升高，FMV-2中的阀杆被压力推动向左移动，使FMV2的A口和E口导通，FMV2中的止回阀也被打开，使得B口和D口导通，油缸回流通道导通。高压油通过FMV1的止回阀进入双作用油缸的右腔。由于油缸是密闭的，进入油缸右腔的油推动活塞向左侧移动，并将同等数量的油从油缸左腔排出。排出的油通过FMV2打开的止回阀经B口流回油泵处。同理，当REXA接收到右移信号时，双向泵逆时针转动，液压油向相反的方向流动，使A1和E1导通，B1和D1导通，高压油通过FMV2的止回阀进入双作用油缸的左腔，推动活塞向右移动。活塞右侧的油通过FMV1流回油泵处。当泵停止时，两个止回阀均关闭，液压油被锁在油缸中。

图1 REXA执行器工作原理

1.4 特点

REXA执行器的特点有：

a. 采用机电液一体化设计，取消了庞大的液压站系统；

b. 液压油在全封闭的环境内流动，彻底解决了因液压系统开式循环导致的油液污染问题；

c. 采用集成型模块化设计，结构紧凑、体积小、重量轻、维护维修方便；

d. 流量配对系统(获得美国专利)使得执行机构内部的流体压力不随介质压力的波动而变化，执行机构在不需要动作时保持原位，电机不工作，延长了电机的使用寿命[3,4]。

2 改造方案

2.1 改造前状况

原二催化主风机静叶调节系统动力油站由两台交流电机、两台柱塞泵、油箱、两个蓄能器、一台冷却器、一台电加热器、一个油过滤器、一个空气滤清器及一个溢流阀等组成。油站采用分体式结构，元件多、结构复杂且故障点多，导致现场多处出现液压油渗漏现象。另外，由于油液在液压管道和油箱之间不断循环(开放式)，导致油液易老化、氧化，需经常过滤并定期更换；电机需连续工作以保持系统压力。伺服阀受伺服放大板的控制，易零漂、喷嘴易堵塞并且卡涩时会造成静叶调节失控[2]。

2.2 改造方案

首先，拆除动力油站(包括油箱、油泵及电磁阀组等)，动力油站位于主风机一层地面，油站体积约2300mm×1700mm×1500mm，油箱容积为500L，各种油管路合计约100m；拆除伺服阀和伺服马达；拆除液压锁、伺服放大模块和伴热带。

然后，在主风机南侧和北侧分别安装动力油缸，动力模块固定在南侧动力油缸上；因现场安装位置较小，所以控制箱安装在机房南侧立柱上；控制箱电缆穿钢管连接至动力模块(图2)。

最后，采用厂家提供的专用电缆将控制箱与动力模块、控制箱与阀位传感器相连；控制箱至DCS共4个信号，分别是静叶控制信号、静叶阀位回讯信号、静叶故障信号、自动/远程状态信号，前两者为4～20mA模拟量信号，后两者是数字量信号。

3 REXA执行器与原电液执行器对比

REXA执行器与原电液执行器的性能对比见表1。

图2 静叶调节系统结构示意图

表1 REXA执行器与原电液执行器的性能对比

(续表1)

4 结束语

中国石油华北石化公司二催化主风机静叶调节系统在改造前，由于动力油系统引起的装置波动共6次，其中造成装置停机两次，对装置的长周期运行造成了极大影响。改造后REXA执行器占地小，极大地减少了液压油管路，解决了原系统的伺服阀卡涩、静叶漂移、渗漏问题，电机功率小，运行时间短，液压油使用量大幅降低，每年水电费和液压油费节约十余万元。目前，系统控制平稳准确，达到了改造目的，实现了催化装置的长周期安全、平稳运行。

[1] 赵斌,郭俊杰.比例阀控制电液执行机构在主风机导叶系统的应用[J].化肥设计,2009,47(5):54～56.

[2] 兰石保.轴流风机静叶控制系统原理及应用[J].化工自动化及仪表,2012,39(11):153～155.

[3] 王连军,李晓晨.新型静叶调节系统在轴流风机的应用[J].石油和化工设备,2016,19(12):54～57.

[4] 吴世权,王会刚.机组静叶控制系统几种电液执行器对比分析[J].设备管理与维修,2016,(1):51～53.

TH862+.77

B

1000-3932(2017)09-0895-04

2017-04-10，

2017-05-02)

钟海(1975-)，工程师，从事自控设计工作，1770243@qq.com。