关于多回转电动执行机构在苯酐盐阀中的应用

关于多回转电动执行机构在苯酐盐阀中的应用
 山东宏信化工股份有限公司  田永贤

目前，我公司是亚州苯酐年产量最大（18万吨/年）的生产厂家，苯酐装置中最重要的核心设备是苯酐反应发生器，而苯酐反应发生器中最重要的控制系统就是熔盐控制系统。虽然它仅是一个单回路PID控制系统，但却发挥着重要作用。我公司单套苯酐反应器的生产能力由原来的5千吨/年，逐渐增加到现在的2万吨/年。在原来的盐阀中，执行机构一直使用西安仪表机床厂的ZSL型气动长行程执行机构，但在2万吨/年反应发生器的熔盐循环系统中使用时，却发生了调节阀执行机构无法定位，上下严重振荡的情况，致使反应器无法正常生产。
1 原因分析
振荡原因来自苯酐反应器的熔盐循环。熔盐通常是指硝酸钾、硝酸钠按一定比例混合，温度在140℃～400℃之间形成的液体。
苯酐是邻二甲苯和氧气（在高温和催化剂的条件下）反应生成，同时产生大量的热能。轴流泵带动熔盐循环带走多余热量，盐阀开启大小控制熔盐循环量的大小。熔盐的循环情况为：大功率电机带动轴流泵转动，使熔盐液体在其间循环。蒸汽发生器也就是给高温的熔盐液体降温的冷却器，采用注入无离子脱氧水遇到高温变成蒸气后熔盐降温，较高温度的熔盐由蒸汽发热器下端进入，注水降温后，较底温度的熔盐又循环回到反应器，达到了带走反应后多余热量的目的，而盐阀开度的大小直接决定了熔盐带走热量的多少，从而进一步影响了反应的过程。由于生产能力扩大，熔盐的循环量加大，熔盐对阀体的冲击力加大，造成阀体上下振荡。盐阀所控制的参数是熔盐进口的温度，控制的温度波动在正常温度±1℃范围内。如果反应器盐温控制不平稳，温度过低则物料反应不完全，温度过高则烧坏催化剂甚至反应器内发生爆炸事故，所以盐阀的平稳控制在苯酐的生产中有着关键的作用。
原来使用的是西安仪表机床厂生产的2SL型气动长行程机构，以压缩空气为动力，输出与控制信号成线性比例的直行程，以一定行程的推力推动盐阀调节装置。阀体的上下振动，直接带动了气缸活塞的上下动作，导致滑阀无法准确定位，以至于控制系统产生了严重振荡，使反应器无法正常工作。
2 解决办法
第一次解决办法是换成面积大的气缸来控制，结果推力越大，产生的振荡也越大，解决方案遭到失败。后来根据实际情况，我公司采用了扬州电力设备修造厂利用德国西门子技术生产的2SA3521多回转电动执行机构，配用智能型功率换向模块（LU）来控制盐阀，解决了问题，收到了良好的效果。
其电动执行机构工作原理如下。
电动机输出动力，通过蜗杆传至蜗轮及离合器，最终至输出轴套。蜗杆可以做轴向移动，由于碟簧组件的预紧力使蜗杆处于蜗轮的中心位置，当作用于输出轴套上的负载大于碟簧紧力时，蜗杆将会做轴向位移动作并偏离中心位置，此时曲拐将摆动，传递位移至传控制机构，若超过设定力矩则开关动作，切断电源，电动执行机构停止运行。
电动执行机构工作原理如下。
输出轴套和连接盐阀的丝杠咬合。DCS控制系统发出4mA～20mA电流讯号，控制电动执行机构的输出，轴套转动带动丝杠上下运动，实现了盐阀的控制，轴套的转动圈数，由盐阀的行程确定，在相当大的范围内，可以通过LU来任意确定转动圈数，达到调节行程的目的，更重要的是利用轴套和丝杆的紧密咬合解决盐阀的振荡，实现了平稳控制。CPU板是采用微处理器80C535对电动执行机构以及自动系统的参数进行调整，其程序储存在EPROM内，以保证最重要的参数在矢电期间不丢失，固态继电器（ELR）的通与断是由与电源板相连的电子器件输出的二进制信号来控制的。
和其它执行机构相比2SA35有如下特点。
（1）行程任意确定。
（2）输出力矩大。
（3）开、关力矩保护。
（4）通过LU单元，可以查看故障显提示，并可以任意组态，确定正反转，没有讯号时的开关位置等。
（5）万一出现各种故障执行机构保持原来的位置，不会全开或全关，危及安全生产，并可以现场手动.电动控制。
我公司的苯酐装置控制系统是采用浙大中控公司的DCSSUPCONJX-300系列，其组态工作通过SCKEY来完成，操作方便，充分支持各种控制方案，就单回路PID调节而言，其组态只须注意阀体是正作用还是负作用，调节器是正作用还是负作用两个方面。它的历史趋势的观察相当方便直观，调节设定好PID三个参数，能够实现盐阀平稳控制。
3 注意事项
（1）我们所控制温度范围在所控制温度±1℃，不仅需要执行机构动作精确，还得准确设置PID参数，才能快速响应，平稳控制。
（2）输出轴套和丝杠长时间工作产生磨损，造成咬合不紧，容易造成不能快速定位，所以在连续使用大约两年时间后，可更换新的轴套和丝杠。
（3）2SA3521电动执行机构和其它执行机构相比不足之处是价格比较高。
（4）2SA3521电动执行机构的维修及保养：一般情况下，电动执行机构无需维修（除了输出推力的连接部分要定期润滑歪），通常每3个月进行一次例行检查，以确定①是否符合规定的技术参数。②电动执行机构的运行情况是否正常（如振动与噪音等）。③紧固零件是否松动。④是否有油渗漏。
3 结语
我公司现有十多套2SA35多回转电动执行机构，其中五套2SA35多回转电动执行机构用与熔盐控制系统，从运行情况看，运行平稳、控制准确，完全满足了生产工艺的要求。随着工业自动化水平的提高，各种电动调节阀逐渐得到了广泛的应用，作为工程控制技术人员，应了解多种调节阀阀体的功能，选着更好的产品。