1 前言
由于液压控制具有输出力（扭矩）大、稳定性好、控制性能不受外部条件限制的特点，电液执行机构被用作催化裂化装置中阀门控制的主要设备。然而，由于控制概念的限制，石化行业的各种电液执行机构大多以电液伺服阀为核心控制元件，采用电液伺服的模拟控制系统。然而，电液伺服控制系统的抗污染性较差，模拟信号的输出性能受到很大的干扰。为避免电液伺服控制系统控制不足，智能电液执行机构采用电液比例阀作为核心控制元件，采用现代数字控制理念，提高了电液执行机构对油的抗污染性，提高了电液控制系统的输出特性。智能伺服放大器丰富的数据接口和方便的红外遥控操作，使电液执行机构真正达到了人工智能控制的目的。智能电液执行机构的设计促进了石化行业控制设备的更新，产品已广泛应用于国内外炼油厂。
2 系统组成及反馈原理图
智能型电液执行机构由放大部件组成（ISA智能伺服放大器)、执行元件(伺服液压缸)、测量元件(安装在液压缸内的磁滞伸缩位移传感器)和推动执行元件运动的压力油回路系统。上述元件构成单回路闭环负反馈系统，系统反馈框图如图1所示。
3 压力油回路系统组成及液压流程图
智能电液执行机构压力油回路以中高压齿轮泵为动力源，以比例阀为核心控制元件。与以往电液执行机构常用的叶片泵和柱塞泵不同，智能电液执行机构液压回路简单，漏点少，检测故障方便，能更好地满足石化行业的控制要求。滑阀电液执行机构的液压流程图如图2所示。
1 过滤器 2、19 截止阀 3 定量齿轮泵 4、7 单向阀5 高压过滤器 6 溢流阀 8、9 蓄能器
10 压力表 11 点动电磁阀12、14 液压锁 13 伺服液压缸 15 手动换向阀 16 电液比例阀
17 压力传感器 18 泄荷电磁阀 20 液控单向阀 21 热交换器22 液位计 23 液位温度开关 油箱
图2 滑阀电液执行机构液压流程图
4 泵、电机单元的设计及其技术特点
智能电液执行机构的泵和电机单元设计了间歇运行和连续运行两种泵运行模式。同时，还设计了五种泵启动顺序（双泵配置），即：A泵单独启动，B泵单独启动，AB泵同时启动，A泵先于B泵启动，B泵先于A泵启动。此外，考虑到泵间歇运行时的控制安全性，泵还设计了强制启停功能，即根据设备的控制要求，泵仍可随时强制启停。泵的运行模式、泵的启动顺序和强制启停功能均通过ISA智能伺服放大器远程控制，启停方便，操作可靠。特别是泵的间歇运行模式延长了泵和电机的使用寿命，减少了不必要的电力和能源浪费。同时，在泵间歇运行模式下，液压油源温升小，液压油的运动和动力粘度变化不大，有利于液压油的质量稳定，延缓O橡胶密封件的老化周期，如圆圈。
5 液压控制单元的设计及技术特点
液压控制单元由集成块组装和油源组装两部分组成。集成块组装部分集成了实现阀体控制所需的各种阀门类型，还包括实现阀体控制特殊要求所需的电子和液压附件。各种阀门和液压附件如图2所示。值得一提的是，这些液压元件基本上采用高质量的进口部件，大大保证了智能电液执行机构液压系统的可靠性。油源组装部分包括装有足够液压油的油箱、连接液压油路的油管和连接两个油管端头的夹套螺纹接头部件。集成块组装和油源组装有效结合，形成强大的液压控制单元，可实现阀门手动机械操作、自动操作、机械锁操作、阀点操作和自保操作。
5.1 手动机械操作
手动机械操作时，将手动换向阀15切换到手动位置。此时，液压缸13前后腔与回油通道连接。泵3至主油路的压力油不再进入液压缸13腔，而是通过手动换向阀15和油箱24形成的电路直接返回油箱24。手动换向阀15前后液压油的流程如图3所示。
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5.2 自动操作
自动操作时，比例阀16通电，比例阀16根据电流信号的大小给出比例电磁铁与电流信号成正比的电磁力，电磁力驱动（拉伸）阀芯移动。当电流消失时，电磁铁失去电磁力，与电磁铁相反的弹簧驱动（拉伸）比例阀芯返回位置，形成自动控制过程。
5.3 点动操作
点动操作分为手动（本地）点动和自动（远程）点动。手动点动时，将放大器控制面板上的调整/点动按钮切换开关旋转至箭头指向点动位置，如图4所示。此时，图2显示了液压流程图中比例阀16锁的位置，流经比例阀16的压力油自动切断。然后短按点动阀按钮。图2显示的流程图中，点动电磁阀11左侧通电，点动电磁阀11阀芯向右移动，电磁阀左腔打开，压力油进入液压缸13右侧，液压缸13活塞杆向左移动，阀门打开。相反，当按下点动阀按钮时，阀门关闭。点动阀和点动阀的局部液压流程如图5所示。
自动点动时间图2显示液压流程图中比例阀16自动锁定位置，流经比例阀16的压力油自动切断。当远程控制室发出远程点动开启阀指令时，点动电磁阀11左触点吸合，液压缸13活塞杆向左移动，阀门打开。相反，当控制室发出点动关闭阀指令时，阀门关闭。点动操作的优点是只要有220VAC即使在电源和足够的系统压力下ISA当伺服放大器关闭时，阀门仍然可以打开或关闭。
5.4 机械锁位操作
机械锁位操作发生在三种情况下：信号丢失、反馈丢失和跟踪丢失。当智能伺服放大器检测到上述三种损失中的一种或多种时，机械锁位会自动发生，以确保阀门不被误操作。此时，如图2所示，液压工艺图中的比例阀16断电，比例阀16处于锁定位置。通过比例阀进入液压缸13的压力油被切断，泵3出口压力油与液压缸13之间的电路被损坏，系统被压缩，系统压力立即升高。ISA智能放大器检测到系统压力升高后，排放电磁阀18通电，泵3出口压力油通过排放电磁阀18打开液孔单向阀20，使泵3出口压力油直接返回油箱24 机械锁时的局部液压流程图如图6所示。
需要说明的是：机械锁位是一种意外情况下的安全保障措施。一旦机械锁位发生后阀位被锁死而不能运动，要恢复阀位的运动必须先解除锁位，解除锁位时只需给比例阀16通电即可。
5.5 自保操作
自保操作功能主要用于需要快速关闭的蝶阀电液执行机构。根据自保时阀的位置，可分为自保开阀和自保关阀；根据自保时自保电磁阀的通断电情况，可分为通电自保和断电自保。如图7所示，蝶阀在虚线框中增加了额外的快速电磁阀和液压附件，以实现自保快速关闭阀。自保操作时，点击电磁阀11，比例电磁阀16同时通电（断电），使泵3出口的压力油同时流向液压缸。此外，当ISA智能伺服放大器接收到自我保护信号后，储存在蓄能器中的压力油也流向液压缸。因此，当自我保护操作发生时，压力油从正常操作时的单通道流向液压缸到自我保护时的三通道流向液压缸。这样，当自我保护发生时，系统的所有压力油资源都通过自我保护信号进行调动，并使用所有能够通向液压缸的压力油通道。显然，在需要快速关闭或打开的阀门控制系统中，自我保护具有重要意义。
图7 智能电液蝶阀自保操作液压流程图
6 ISA智能伺服放大器的设计和技术特点
ISA智能伺服放大器的设计采用西门子最先进的芯片技术，将数字控制与电液控制完美结合。螺钉紧固端操作灵活方便，接线箱高低压分离，避免高低压之间的电磁干扰。USB数据输出/输入插座和红外遥控操作反映了它向微机过渡的特点。密码登录方法避免了不必要的误操作，提高了其安全性能。其强大的操作功能促进了催化和裂化装置控制设备的操作步骤。其语言选择功能使电液执行机构顺利进入国际市场。ISA智能伺服放大器的简单操作模式和强大的数字操作功能使其成为真正的人工智能伺服放大器。
7 总结
智能电液执行机构的设计是催化裂化装置上阀门控制设备的创新。它改变了过去的模拟控制概念，将电液执行机构的控制模式更新为数字控制。本产品的出现是国内电液执行机构向国外大中型炼油厂推广的企业。制造技术先进，液压控制回路简单，数字调试简单易学，数据备份微机，USB接口数据输入/输出和远红外遥控操作是该产品智能的体现。
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