静叶电液比例阀控制系统的研究与应用

巩鹏

摘要：TRT机组静叶控制系统工作的稳定性是保证TRT顶压调控能力的主要因素之一。设计中，银前2套TRT机组静叶控制系统采用电液伺服阀控制方式，电液伺服阀具有响应时间短（从0到100%的响应时间小于20ms）、工作可靠等优点，但在生产实践中也发现，TRT静叶伺服控制系统出现的一些故障包括信号丢失、传感器和电源失电故障会造成静叶大幅波动甚至全开或全关，影响了TRT机组的高炉顶压调控效果。

关键词：静叶电液比例阀控制系统；研究；应用

1、TRT静叶伺服控制系统分析

1.1静叶伺服控制系统工作原理

伺服控制系统的工作过程为：由自控系统发出的指令信号，在伺服控制器中与油缸的实际位置信号相比较，成为误差的信号放大后，送入电液伺服阀。伺服阀按一定的比例将电流信号转变成液压油量推动油缸运动。由位置传感器发出的反馈信号不断改变，直至于指令信号相等时，油缸停止运动。油缸停在指定的位置上，使透平静叶稳定在一定的开度上。油缸的直线运动、通过一套曲柄转变成静叶的旋转运动，改变静叶的工作开度。随着系统信号的不断变化，透平静叶的开度也将不断改变，并通过静叶开度的变化，从而达到控制机组转速，控制煤气流量、控制高炉顶压的目的。

1.2TRT静叶伺服控制系统存在的主要问题

1）对动力油油质的要求高

当前我厂对TRT动力油的油质要求为8级以下（按照美国国家航空及宇航工业标准NAS1638），而根据MOOG厂家提供的产品说明，伺服阀对动力油油质的要求为6级或更好，而我们当前动力油系统达到6级的油质难度相当高。

2）原静叶伺服控制系统不具备锁位功能。

原TRT静叶伺服控制系统，不具备锁位功能，即一旦发生信号丢失、传感器故障和电源失电情况，将无法保证静叶开度到安全位置，从而使得TRT机组存在着严重的不安全隐患。2011年6月份，银前2#TRT曾经出现一次静叶全开现象，原因是静叶位置传感器损坏，导致静叶开度信号丢失，系统会认为静叶没有开度，从而会一直给电液伺服阀打开信号，直至静叶全开，影响了高炉的生产顺行。

3）控制高炉顶压波动相对较大

高炉顶压的控制主要通过TRT静叶伺服控制系统控制静叶的开关来实现，由于目前控制系统的动作不灵敏、信号滞后、误差等原因，造成高炉顶压在±3kpa范围内波动，不能更好的稳定高炉顶压。

2、静叶控制系统改造思路和技术分析

2.1改造思路

根据TRT静叶伺服控制系统的现状和存在的不足，我们设想是否存在这样的静叶伺服控制设备，既对动力油的油质要求较低，又能满足当前TRT顶压调控的需要，还能实现静叶自动锁位的功能，当静叶位置反馈信号失常或丢失的情况下，至少能保证TRT静叶开度锁定，而不至于静叶全开，降低TRT对高炉的影响程度。经过多次探讨和论证，最终选择了采用电液比例阀代替电液伺服阀的技术改造方案。

2.2饲服阀控制系统与比例阀控制系统技术性能比较与分析：

采用电液比例阀代替电液伺服阀，完成对静叶的控制，主要问题是在控制精度和相应时间上的区别，采用大流量高品质的电液比例阀，恰好解决了此问题。下面将从油质要求、结构形式、响应时间等方面进行比较说明。

从表中可以看出，由于结构的不同，电液伺服阀和电液比例阀在油质要求上相差较大，比例阀较伺服阀的油质要求一般低三个级别，这就给生产中油质的过滤工作带来极大好处，大大降低了TRT动力油过滤成本，同时也避免了因油质轻微污染造成了伺服阀堵塞而导致伺服阀动作不灵敏、工作振动大等难题。从以上对比分析看出，在油质要求、工作稳定性等方面，电液比例阀具有明显的优点。

3、改造实施过程

将原有的电液伺服阀更换为过渡油路块，在过渡油路块上安装使用带锁位功能的大流量电液比例阀，原伺服阀的进出油管道不作改变。在DCS柜安装智能型控制器来控制比例阀动作。DCS系统除稍增加或调整控制室到现场的布线不外做任何改变。

具体实施过程如图3所示。

4、改造效果和经济效益

现场试验和运行实践表明，改造后，静叶控制精度和动态响应、静叶油缸全行程时间、故障锁位功能均达到或优于改造指标，使高炉调节顶压性能大大提高，使用后顶压能够提高3kpa运行，并且顶压控制在±1kpa范围内波动，不仅能够稳定了高炉的生产而且能够使TRT创造更好的效益。

采用电液比例阀技术进行静叶伺服控制系统改造，约需费用30万元。若采用原电液伺服阀方式，由于油质污染问题，平均四个月就要更换一次伺服阀，送外地进行清洗。若保证机组正常运行，则每台机组需备用伺服阀3台，每台伺服阀约6萬元，清洗一次费用为5000元，则每年需备件及伺服阀清洗费用为21万元。电液比例阀技术后顶压提升了3kpa，每小时比原来提升发电量400kw，一年多发3504000度电，按每度电0.66元计算，每年仅发电量创造价值为230余万元。使用若因伺服阀振动引起动力油管道出现故障，那给TRT机组造成的损失无法计算，甚至会造成动力油全部损失。因此，采用此种改造方式在经济上是可行的。

参考文献：

[1]伺服控制技术在TRT控制系统中的应用[J].李权，梁东芳，李秀英.包钢科技.2013（05）

[2]TRT液压伺服控制系统常见故障与处理[J].蒋有军.通用机械.2012（08）