摘要：本文介紹了新型機電液一體化單作用執行機構的背景技術、主要結構、技術創新、系統原理及示例。項目采用新型機電液一體化單作用執行機構是泵罐隔離控制設備逐步替代進口產品的必然結果。
關鍵詞：電液執行機構；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展及工業自動化控制水平的不斷提高，新型機電液一體化單作用執行機構是工業自動化發展的必然產物，同時作為罐底切斷閥驅動裝置的一種，已經得到大力推廣和應用。
它(ta)在(zai)聚丙烯原(yuan)料氣(qi)罐(guan)(guan)區及(ji)泵站(zhan)、氣(qi)分(fen)原(yuan)料和商品液化氣(qi)罐(guan)(guan)區及(ji)泵站(zhan)得到大量推廣應用(yong)。通過液壓彈簧(huang)復位來實(shi)現(xian)快速切斷閥(fa)門(men)的(de)目(mu)的(de)，在(zai)正常(chang)生產條(tiao)件下(xia)，要求新(xin)型(xing)機(ji)電(dian)(dian)液一(yi)體(ti)化執(zhi)行機(ji)構(gou)工(gong)作(zuo)(zuo)狀態穩(wen)定、動(dong)作(zuo)(zuo)平穩(wen)、可靠性(xing)高，在(zai)事故狀態下(xia)（火災）動(dong)作(zuo)(zuo)應靈敏，尤其是快速切斷閥(fa)門(men)確保罐(guan)(guan)區及(ji)泵站(zhan)的(de)安全。為了能夠更好的(de)證明新(xin)型(xing)機(ji)電(dian)(dian)液一(yi)體(ti)化單作(zuo)(zuo)用(yong)執(zhi)行機(ji)構(gou)在(zai)石(shi)化泵罐(guan)(guan)隔離的(de)成功應用(yong)，現(xian)對產品構(gou)成及(ji)工(gong)作(zuo)(zuo)原(yuan)理作(zuo)(zuo)進一(yi)步闡述。
1 背景技術
傳統單作用電液執行機構結構比較復雜（電氣控制系統與液壓控制系統分離），體積龐大，并且壓縮彈簧在長時間壓縮后容易導致彈簧變形不易恢復，使得彈簧的復位能力下降，從而降低了彈簧的使用壽命，并很難實現執行機構對閥門的快速復位，從而導致閥門動作不到位的現象。
如果在事故狀態下需要對閥門進行快速復位，此時傳統單作用電液執行機構是很難實現的，原因在于傳統電液執行機構若要實現自動復位必須人為的進行控制（電源信號給定），最終才能實現閥門的快開或快關。當在某些易燃、易爆、火災等場合，特別是石油化工、天燃氣領域，通常會因為火災、爆炸現場，引起電子控制系統的失靈，導致電液執行機構無法快速關閉閥門，最終加劇了安全事故的發生。
為了克服傳統單作用電液執行機構的不足，同時考慮到石化聚丙烯原料氣罐區及泵站、氣分原料和商品液化氣罐區及泵站泵罐的重要性，麗水中德石化設備有限公司研制出一種新型機電液一體化單作用執行機構，具備防火功能的本安型全自動防火液壓泄放閥。
2 主要結構及原理
新型機電液一體化單作用執行機構采用一體化式結構，由電子控制系統、液壓集成系統、液壓手操機構、機械執行機構、防火液壓泄放閥等五大部分一體化合理組成。（見圖1、圖2）
本執行機構采用柱塞密封式氮氣彈簧復位，優化了產品結構，確保了閥門正常復位，降低了執行機構快速開閥、關閥不到位的風險。
其中(zhong)電子控(kong)制系(xi)統(tong)包(bao)含(han)控(kong)制器、伺服(fu)電機(ji)(ji);液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)包(bao)含(han)油(you)(you)(you)箱、液(ye)(ye)壓(ya)集成閥(fa)(fa)(fa)(fa)塊、齒輪(lun)(lun)泵(beng)、插裝閥(fa)(fa)(fa)(fa)、油(you)(you)(you)路等;其中(zhong)所(suo)述(shu)液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)與電子控(kong)制系(xi)統(tong)中(zhong)的(de)(de)伺服(fu)電機(ji)(ji)以(yi)及油(you)(you)(you)箱端(duan)蓋緊(jin)密連接;機(ji)(ji)械執行機(ji)(ji)構(gou)(gou)包(bao)含(han)液(ye)(ye)壓(ya)缸(gang)(gang)、活(huo)塞(sai)(sai)、齒輪(lun)(lun)、柱塞(sai)(sai)密封式氮氣彈簧(huang)(huang)(huang)。當1控(kong)制系(xi)統(tong)信號輸入(ru)電液(ye)(ye)執行機(ji)(ji)構(gou)(gou)，2電機(ji)(ji)轉(zhuan)動(dong)并帶動(dong)3齒輪(lun)(lun)泵(beng)，此時(shi)液(ye)(ye)壓(ya)油(you)(you)(you)經過(guo)4液(ye)(ye)壓(ya)集成塊，使(shi)油(you)(you)(you)壓(ya)升高進(jin)入(ru)6油(you)(you)(you)缸(gang)(gang)，油(you)(you)(you)缸(gang)(gang)的(de)(de)活(huo)塞(sai)(sai)在(zai)(zai)油(you)(you)(you)壓(ya)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下產生推力(li)(li)(li)，使(shi)7彈簧(huang)(huang)(huang)壓(ya)縮，執行機(ji)(ji)構(gou)(gou)在(zai)(zai)齒輪(lun)(lun)與齒條的(de)(de)機(ji)(ji)械轉(zhuan)換作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下做0o～90o轉(zhuan)角(jiao)。當需要(yao)復(fu)(fu)位時(shi)，靠7彈簧(huang)(huang)(huang)自身彈力(li)(li)(li)，并使(shi)6油(you)(you)(you)缸(gang)(gang)壓(ya)力(li)(li)(li)通(tong)過(guo)4液(ye)(ye)壓(ya)集成閥(fa)(fa)(fa)(fa)塊泄(xie)壓(ya)，并在(zai)(zai)7彈簧(huang)(huang)(huang)力(li)(li)(li)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下，推動(dong)活(huo)塞(sai)(sai)與齒輪(lun)(lun)轉(zhuan)動(dong)并做90o～0o的(de)(de)轉(zhuan)角(jiao)復(fu)(fu)位。當現場(chang)發生火災時(shi)，執行機(ji)(ji)構(gou)(gou)的(de)(de)液(ye)(ye)壓(ya)系(xi)統(tong)中(zhong)設有8防火液(ye)(ye)壓(ya)泄(xie)放閥(fa)(fa)(fa)(fa)，并在(zai)(zai)規定的(de)(de)溫度下該閥(fa)(fa)(fa)(fa)自動(dong)打開(kai)，使(shi)6油(you)(you)(you)缸(gang)(gang)的(de)(de)油(you)(you)(you)壓(ya)快速泄(xie)放，并在(zai)(zai)彈簧(huang)(huang)(huang)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下使(shi)執行機(ji)(ji)構(gou)(gou)實現快速關閉或開(kai)啟。當執行機(ji)(ji)構(gou)(gou)在(zai)(zai)斷電情況下需要(yao)手(shou)(shou)動(dong)操作(zuo)(zuo)時(shi)，將9手(shou)(shou)動(dong)閥(fa)(fa)(fa)(fa)打至“開(kai)”位置，同時(shi)關閉5手(shou)(shou)動(dong)開(kai)關閥(fa)(fa)(fa)(fa)，此時(shi)手(shou)(shou)動(dong)操作(zuo)(zuo)手(shou)(shou)動(dong)泵(beng)到0～90o的(de)(de)位置，復(fu)(fu)位時(shi)打開(kai)5手(shou)(shou)動(dong)開(kai)關閥(fa)(fa)(fa)(fa)，將6油(you)(you)(you)缸(gang)(gang)壓(ya)力(li)(li)(li)泄(xie)壓(ya)，在(zai)(zai)7彈簧(huang)(huang)(huang)力(li)(li)(li)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)下從90o～0o復(fu)(fu)位。
本(ben)新型機電(dian)液(ye)一體化(hua)單(dan)作(zuo)用執(zhi)行(xing)(xing)機構通過柱塞密(mi)封式氮氣彈(dan)簧的(de)回彈(dan)，來實(shi)現對閥門(men)的(de)快速復(fu)位(wei)，增大了單(dan)作(zuo)用執(zhi)行(xing)(xing)機構彈(dan)簧的(de)輸出(chu)力矩，保證了較大的(de)回彈(dan)力，使(shi)得閥門(men)復(fu)位(wei)動(dong)作(zuo)快速平穩可靠。
3 技術創新
創新點一：采用插裝閥液壓集成技術，將液壓元件集成于一體，代替了傳統電液執行機構的疊加、管路以及板式結構的安裝，減少了液壓系統元件和管道之間的滲漏。
創(chuang)新點二：通過內置(zhi)壓(ya)力、位移（角度）傳感(gan)器，采(cai)用(yong)以單片機(ji)控制技(ji)術(shu)，集(ji)成(cheng)ModbusRtub標準通信接口的實時數(shu)據采(cai)集(ji)和網絡化(hua)系統控制模(mo)塊，提(ti)(ti)高了控制精度，同(tong)時也(ye)提(ti)(ti)升了新型(xing)機(ji)電液一(yi)體化(hua)執行(xing)機(ji)構的通信能力。
創新點(dian)三：采用(yong)直流無刷電機同(tong)軸驅動高(gao)精度(du)齒輪泵，代替了傳統(tong)液壓(ya)控制系統(tong)較大的液壓(ya)伺(si)服(fu)閥(fa)，簡化了結構，提高(gao)了可靠性。
創新點(dian)四(si)：采(cai)用具有本安型的防火液壓放(fang)泄(xie)閥，代(dai)替了(le)傳統以(yi)電(dian)磁閥為主的緊急信號控制(zhi)，節約了(le)成本，增(zeng)強了(le)安全性。
4 示例
當在火災現場環境溫度達到所規定的危險溫度時，要求執行機構必須快速關閉或快速開啟閥門，此時新型機電液一體化執行機構的防火液壓泄放閥會自動開啟進油口和回油口。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行泄壓，從而實現了新型機電液一體化單作用執行機構在緊急事故狀態下無需控制信號就能快速關閉或開啟閥門的目的。
通過新型機電液一體化單作用執行機構在石家莊煉化泵罐隔離區的成功運行，對安全平穩生產以及生產操作優化過程中起著關鍵性作用。
5 結束語
; 通過上述可知新型機電液一體化單作用執行機構是石油煉化泵罐隔離區域的重要控制裝置，并運用技術創新成功的實現閥門快速自動開啟或關閉。經過現場長時間運行新型機電液一體化單作用執行機構得以成功應用。
