BDY9D技术说明书解读.docx

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BDY9D技术说明书解读

BDY9-D电液控制机构

技术说明书

JYF118-00SS

编制:

校对：

审核：

批准：

九江中船仪表有限责任公司（四四一厂）

二〇一一年五月

一、概述：

　　BDY9-D电液控制机构是我厂开发研制成的一种新型自动控制机构，专门代替原来落后BDY9-B等电液控制机构，用于炼油厂催化装置中的阀门的自动控制。

该机构按国家标准GB3836.2－2000《爆炸性环境用防爆电气设备隔爆型电气设备“d”》有关规定生产制造成隔爆型装置，防爆标志dⅡBT4可用于石化企业具有ⅡB级T1-T4组爆炸性气体混合物存在的场所，已经国家指定的检验机关检验合格。

该机构接受主控室4～20mADC主令输入信号和高精度位移传感器采集信号通过A/D模块EM231经西门子SIMATIC-S7系列可编程控制器（PLC）及D/A模块EM232输出控制信号，控制比例阀或射流管电液伺服阀，组成电液位置控制闭环系统，使伺服油缸活塞杆按输入信号作直线位移，从而实现位置伺服控制。

该机构电控箱采用西门子可编程控制器及模块进行信号采集及处理，系统的显示部分采用AT公司目前较先进的AT89S52单片机为核心元件。

产品具有通用性、数字化、高可靠性、高精度、高稳定性、快速响应等特点。

产品的主要技术特点：

1.通用性设计

产品除自身优异性能外，产品具有充分的适用性和兼容性，在产品接口（位移传感器、压力传感器、阀等）、产品的操作功能、报警功能（含接口电路）及不同流量的（速度）的液压系统等方面，适用目前炼油厂所采用的任何一款电液控制系统。

2.高可靠性设计

a）产品硬件，系统控制部分采用工业控制主流产品西门子SIMATICS7系列PLC作为核心器件，显示部分采用AT公司目前较先进的AT89S52单片机为核心器件，看门狗设计保证系统安全。

b）产品调试数据采用FLASH存储，系统停电后数据保持十年。

c）系统各项操作：

“仪表室操作”、“现场锁定”、“现场就地”、“投自保运行”、“点动解锁”以及各项故障报警都经过缜密严格的逻辑关系设计，最大限度防止和避免了使用中误操作。

d）系统加入能量吸收元件并可靠接地，保护关键器件。

e）仪器面板“操作部位选择”按钮，只选择“仪表室”、“现场锁定”两个部位操作，将“现场就地”操作作为辅助功能内置在仪器内部的调试面板上。

f）仪表室4～20mA信号和送仪表室4～20mA阀位信号与仪器之间完全隔离设计（达到输入输出之间1500VAC，1分钟无击穿）；由于仪表室信号输入和输出与系统电源三者不共地，完全隔离，交流220V电源采用双极滤波，线路的抗干扰设计，保证了仪器具有极好的电磁兼容特性。

g）进入“现场就地”操作时自动捕捉当时阀位并从这点开始操作，保证其它操作切换到“现场就地”操作时，油缸完全不会误动作。

h）系统具有油缸跑反判断功能，当油缸反方向动作时，系统立即自锁（电磁阀YV1失电），防止故障扩大。

i）比例阀或伺服阀输出短路保护功能，保证长时间短路不会造成比例阀或伺服阀和线路元件损坏。

j）显示板LED指示灯和数码管短路保护功能，保证单个和多个LED短路不会影响其它功能显示。

k）仪器操作面板两只按钮不锈钢防护盖设计，可防止误操作和防止烟尘对按钮污染。

3.系统高精度、高稳定性

a）西门子PLC数据高速采集及处理，保证了系统精度（最高±0.1%），满足25mm～80mm/S速度要求。

b）系统整定功能，根据系统要求可以整定系统精度和灵敏度，从而满足系统动态特性（一次超调）要求。

4.显示和通讯功能

a）操作面板同时显示误差值和其它项目双组数据，方便使用和操作。

b）遥控调试显示。

c）所有调试数据在调试面板上直接用△▽键键入，电压、电流、压力值、时间实际（实测）值数字显示。

d）所有报警指示灯报警发生时红色提示。

e）显示面板与PLC通讯检查功能，当显示面板与PLC之间发生通讯故障时，面板“未建立通讯”故障指示灯红色闪烁提示。

5.产品具有较好的可维性

产品线路板均采用接线端子和插头座方式（采用德国菲尼克斯产品），现场更换备件，可以不使用电烙铁进行检修。

6.其它功能

a）BDY9-D电控箱内部带有电辅加热功能，当仪器电加热手动开启，仪器内部温度≥20℃（±3℃）时，电加热自动关闭。

保证仪器在极寒冷地区使用的可靠性（南方地区不配此功能）。

b）调试面板“阀零位调节”功能，能修正系统（主要比例阀或伺服阀）零位偏差，保证了系统控制精度。

c）“就地操作”在调试面板用△▽键精确给定位置信号，步进操作。

二、产品使用环境

　　1、环境温度：

-40℃～55℃

　　2、适用于二类二区ⅡB级防爆场所，防爆标志dⅡBT4。

三、产品主要技术参数

1.仪表电源:

单相220×（1±10%）VAC50HzUPS功率0.2KVA。

2.报警触点:

自锁、综合报警各一对无源常开触点、触点容量DC24V1A

3.控制精度：

≤1/300

4.位置分辨率：

≤1/600

5.输入信号：

（4～20）mA

6.阀位输出信号：

（4～20）mA

7.系统压力报警值：

≤5.5×（1±10%）MPa（可设定）

8.过滤器压差大报警值：

≥0.45×（1±10%）MPa

9.油温高报警值：

≥65×（1±10%）℃

10.液位低报警值：

低于设定值（-10～20）mm

11.现场调试输入信号：

0～100%

12.工作状态触点信号：

　　1）　就地操作指示（无源）

2）　仪表室操作指示（无源）

3）自保运行指示（无源）

4）现场锁定操作指示（无源）

四、主要操作方式及功能：

　1、操作方式

（1）仪表室4～20mA操作（4）自保运行

（2）现场锁定（5）点动操作（解锁操作）

（3）现场调试（6）调试状态（输入参数）

　　2、显示功能

1）偏差显示：

-100%～+100%（当输入信号与反馈信号未消失时）

0%±0.2%（静止时）

2）选择显示：

（1）输入信号0～100.0％（输入信号没有消失时）

（2）阀位信号0～100.0％（阀位信号没有消失时）

（3）射流管阀信号0V±0.5V（静止时）

（4）系统压力9.0×（1±10%）MPa

3、调节功能（在调试面板上输入）

1）压力类型2）点动方式

3）投自保类型4）输入信号0%存储

5）输入信号100%存储6）阀零位调节

7）阀行程调节　　8）送仪表室4mA调节

9）送仪表室20mA调节　10）正反比调节

11）系统精度给定0.1%～1.0%12）跟踪失调带宽调节0.3～5％

13）跟踪失调延时调节1～30s14）投自保运行方式

15）手动阀零位调节　　　　16）系统压力报警点设定

17）蓄压器压力报警点设定　18）灵敏度调节

4、自锁功能

　1）手动自锁功能；

2）自动自锁功能：

（1）输入消失：

当输入信号开路时自锁

（2）反馈消失：

当传感器信号开路时自锁

（3）跟踪失调：

在给定的自锁延时时间内，系统误差仍大于给定的自锁带宽，系统自锁。

当阀位向给定信号位置反方向运动时，立即自锁

（4）系统压力低：

当系统压力低于报警值时自锁

（5）动力失电：

当油源机组失电，动力失电报警触点闭合时，系统自锁报警

以上任一种故障出现时执行机构立即自动就地自锁，保持阀位不变，保护现场，同时通往仪表室一对不带电常开触点闭合，现场对应红灯亮报警。

　5、综合报警功能：

1）油箱液面低于报警值；

2）精滤器压差超过报警值；

3）油箱油温超过报警值。

以上任一种故障出现时执行机构仍然正常工作，同时通往仪表室一对不带电常开触点闭合，现场对应红灯亮报警。

6、自保功能：

当装置紧急投用自保时，执行机构即刻按设定的自保方式实现全开或全关。

7、点动功能：

当系统发生跟踪失调自锁，在输入消失、反馈消失、动力失电、系统压力等故障均未发生时，按“点动”按钮自动解锁。

五、工作原理：

该控制机构是由电气控制系统，比例阀或电液射流管伺服阀、伺服油缸、油泵以及作为反馈元件的位移传感器组成的典型电液伺服位置自动控制系统。

当电气控制系统输入端接受4～20mA输入信号，经I/V变换器隔离的主控信号，同时位移传感器测得现场实际阀位信号，二者在伺服放大器中比较得其差值经PLC、功率放大后为±5V的控制信号驱动比例阀或电液射流管伺服阀，控制油缸的运动方向，通过机械连杆传动带动阀杆运动，直到主控信号和反馈信号之差值为零，这时比例阀或伺服阀的控制电流也接近于零，比例阀或伺服阀的阀芯处于中位，无液压油输出，油缸中的活塞停留在与输入信号相对应的位置上，从而达到电液位置自动控制的目的。

（如图１）　

图1a）电液位置控制系统方框图

图1b）电气控制系统原理方框图

1、液压控制系统

参照液压系统原理图（见图2）和JYF118-00控制柜图可知液压系统由油箱、油泵、蓄压器、射流管电液伺服阀及伺服油缸等组成，主要液压元件功能如下：

图2液压系统原理图

1）　油泵电机机组P、M

油泵电机机组，提供液压控制系统压力油源。

　　2）　蓄压器A1、A2

　　蓄压器用于消除液压系统压力脉动和用于液压系统液压能源。

　　3）　YV1二位四通电磁换向阀

　用于控制YC3、YC5、YC6液控单向阀，正常工作时长期通电，用于伺服阀主油路的锁定功能，当出现锁定信号时YV1失电。

YC3、YC5、YC6液控单向阀关闭，锁定执行油缸的液压油路。

　　4）　电液伺服阀YS

　　CSDY1-60或CSDY1-80射流管式电液伺服阀；电器控制操作的关键液压控制元件。

电液伺服阀YS受控制信号的极性与幅值变化，改变液压油的流向和流量，控制伺服油缸C活塞杆的运动方向。

5）伺服油缸C

用于液压能转换成机械能，通过机械连杆传动，推动控制机构移动。

6）　截止球阀YM1

用于隔离油箱与油泵吸油通路，正常工作时打开，更换油泵时，关闭球阀。

7）截止阀YM2

用于更换F2过滤器滤芯用，在更换F2过滤器滤芯时，关闭截止阀。

8）　截止阀YM3（压力表开关）

用于接通或截止液压主油路与压力表G的压力油。

9）单向阀YC4

用于隔离油箱与油泵泄油通路，防止油箱油倒流。

10）截止阀YM4

用于蓄压器A1、A2的卸荷，正常时关闭。

11）手动换向阀YM8

　用于就地手动换向操作，可将节流开关YM7微开，调整油缸C运行速度，正常工作时置于“停”。

12）YM7节流开关

用于调整手动换向阀YM8的液压油流量，防止油缸C快速工作引起误动作，正常工作时将YM7打开。

13）单向阀YC1

用于防止蓄压器的压力油回流。

14）液控单向阀YC3

　电液伺服阀YS的液压油路控制阀，受电磁换向阀YV1控制，正常工作时导通。

YV1失电时YC3截止。

15）双液控单向阀（简称液压锁）YC5、YC6

　　受电磁换向阀YV1控制，正常工作时导通。

当系统发生自锁时,用于锁紧油缸C及隔开电液伺服阀YS与伺服油缸C的油路。

16）YR溢流阀

也称安全阀，当液压系统压力值超过额定压力时，开始溢流保护液压控制系统液压元件。

17）G压力表

用于系统压力指示。

18）压力变送器KP1

把系统压力（0～9MPa）转换成相应的电压信号，用于显示系统压力和设定系统压力低报警值。

19）压力变送器KP2

把备用蓄压器压力（0～9MPa）转换成相应的电压信号，用于显示备用蓄压器压力和设定备用蓄压器压力低报警值。

　20）压差继电器KP3

　　当精滤器F2的压差高于0.45MPa时报警，应及时更换F2滤芯。

21）粗过滤器F1

用于系统液压油的粗过滤，保护油泵，在油箱隔板上。

　22）精过滤器F2

　　用于系统油路的精过滤，滤芯精度为5μm。

23）液位继电器KY

　　当油箱液位低于设定值时，综合报警器报警。

24）温度继电器TG

显示油箱液压油的温度，并在液压油高于或低于设定值时，报警。

　　25）冷却器

　　作为调节油箱的油温，保证系统油温在30～50℃之间运行，当油温低于20℃时，应及时加入适量的热水进行加热，当油温高于50℃时，应及时加入适量的冷却水进行冷却。

　　26）L液位计

　作为油箱液位的显示。

27）空气过滤器

用于空气过滤和油箱加油。

28）手动换向阀YM6

用于液压操作转机械手动操作时，旁路伺服油缸两路工作腔。

29）三位四通电磁换向阀YV2

系统自保时提供大流量液压油，提高自保速度。

由液压系统原理图图2可知，由电机M驱动压力补偿变量泵P，提供液压能源，其中一路为安全阀油路，当油泵压力超过9.5MPa时，溢流阀YR溢流卸压，另一路进入液压系统主通道，压力油经过精密过滤器F2，使油液清洁度达NAS7级，经单向阀YC1到蓄压器A1保存起来，另一部分液压油到备用蓄压器A2保存起来，作为手动换向阀YM8的液压能源用，此时部分液压油受电磁换向阀YV1控制，作为主油路油源。

当YV1失电时，液控单向阀YC4、YC5、YC6锁定，主油路截止；当YV1得电时，液控单向阀YC4、YC5、YC6处于导通，主油路打开；仪表室遥控操作时，射流管电液伺服阀YS受控制信号的极性与幅值变化，改变液压油的流向和流量，从而达到控制伺报油缸C活塞杆和控制机构运动的目的。

当出现输入信号、反馈信号、跟踪失调、动力失电和系统压力低故障时，电磁换向阀YV1失电，液控单向阀YC4、YC5、YC6关闭，使主油路截止，此时油缸C锁定，若将节流开关YM7稍微打开，操动YM8手动换向阀，也可达到油缸的控制要求。

2、电气控制系统

1）仪器操作面板说明

如图所示，面板显示部分分为四个区域，两个不锈钢按钮，左按钮为操作部位选择，按下按钮可进行“仪表室”和“现场锁定”两个部位的操作，右按钮为四项和一隐含项（蓄压器压力MPa）显示功能选择，如果压力传感器设定压力继电器类型，显示只选择前三项，两只按钮各有不锈钢防护盖，在使用完毕后，应将防护盖归位，防止误操作和烟尘对按钮的污染，尤其是操作部位选择按钮。

2）仪器调试面板说明

就地操作：

如图所示，在调试面板上可以进行“现场就地”操作，按下“就地”按钮，数据显示当前阀位信号，用△▽键给定信号大小，即可以单步操作，步长0.5%，也可以按下按钮不松手，系统按1.0%步长修改给定信号。

“就地”操作通过单步和连续操作，精确给定信号大小，操作完毕后，按下“就地”按钮，系统退到“现场锁定”操作状态。

调试操作方法：

在调试面板上可以进行共18个项目的调试，对于一个系统不是所有参数都要进行调整，系统已存储一套标准值，用户可根据实际情况进行调试。

设备在投入使用前根据系统要求对所有调试数据进行检查和调试，开始调试时，长按“调试”按钮3秒钟左右，即进入调试状态，如果调试完毕，长按调试按钮3秒钟左右，系统自动退到“现场锁定”状态。

在调试中用△▽键选择所要调试项目，前面板偏差显示器指示所选择的项目，前面板数据显示器内容变为原存储数据，再按“调试”键，表示可以进行数据的存储和修改。

用△▽键进行数据修改，当数据修改完毕，再按“存储”键，新的数据被保存后退出，如果需要调试其它项目，可以通过△▽键继续进行选择。

在调试项目中第4、5、6、7项——输入信号0%、输入信号100%、阀位信号0%、阀位信号100%等四项调试项目的存储方式不同，当选中该四项中其中一项时，此时前面板数据显示器内容变为原存储数据，再按“调试”键，前面板数据显示器内容为实测的电流值，如果该数据不准备存储，再按“调试”键退出，保持原存储数据，如果需要存储新的显示数据，按“存储”键新的数据被存储。

调试操作步骤：

根据系统要求，对照“调试项目注释”表可以对调试项目检查和修改，如果第1项“压力类型”设定为“1”—压力继电器，系统自动取消第16、17项。

附：

主要项目调试方法（用遥控器键和后面内置键都可）

1、压力类型设定

1.1操作按键置锁定。

按后面调试键进入调试状态。

1.2按△▽键进入压力类型调试项目，按调试键要求调试，按△▽键调节使调试项目参数显示为需要类型0或1。

按存储键存储。

2、调节阀位零位和量程

2.1操作按键置锁定。

按后面调试键进入调试状态。

2.2用液压或机械手轮操作使传感器在需要的零位位置上，按△▽键进入阀位信号0%调试项目，按调试键要求调试，按存储键存储。

2.3用液压或机械手轮操作使传感器在需要的量程位置上，按△▽键进入阀位信号100%调试项目，按调试键要求调试，按存储键存储。

3、调节输入信号零位和量程

3.1操作按键置锁定。

按后面调试键进入调试状态。

3.2输入信号给定4±0.003mA，按△▽键进入输入信号0%调试项目，按调试键要求调试，按存储键存储。

3.3输入信号给定20±0.003mA，按△▽键进入输入信号100%调试项目，按调试键要求调试，按存储键存储。

4、调节阀位信号零位和量程

4.1操作按键置锁定。

按后面调试键进入调试状态。

4.2用液压或机械手轮操作使传感器在需要的零位位置上，按△▽键进入送仪表室调节4mA调试项目，按调试键要求调试，按△▽键调节使80（+）、81输出4±0.16mA。

按存储键存储。

4.3用液压或机械手轮操作使传感器在需要的量程位置上，按△▽键进入送仪表室调节20mA调试项目，按调试键要求调试，按△▽键调节使80（+）、81输出20±0.16mA。

按存储键存储。

5、压力报警值设定

5.1操作按键置锁定。

按后面调试键进入调试状态。

5.2按△▽键进入系统压力报警点设定调试项目，按调试键要求调试，按△▽键调节使调试项目参数显示为5.5MPa。

按存储键存储。

5.3按△▽键进入蓄压器压力报警点设定调试项目，按调试键要求调试，按△▽键调节使调试项目参数显示为0.0MPa。

按存储键存储（对BDY9-D型）。

（若使用BDY9-D型电控箱配老BDY9-B、BDY9-B（G）液压系统则按△▽键调节使调试项目参数显示为7.0MPa。

按存储键存储。

）

六、隔爆装置

　　BDY9-D型电液控制机构的隔爆装置，防爆类型为隔爆型“d”,隔爆结构符合GB3836.2-83的有关规定，其防爆原理是通过使用具有足够机械强度的隔爆壳体及盖等零件之间符合规定参数的隔爆间隙长度螺纹隔爆结构，将壳体内可发生的爆炸限制在内部，而不至于引起周围环境产品爆炸事故，同时通过限制外壳的最高表面温度，来防止环境中爆炸性气休混合物的自燃。

　　以上装置的引入线和引出线，电缆通过密封圈压紧螺母后构成耐压密封结构，装置隔爆外壳上及接线盒内均设置了接地螺栓用来防止因漏电事故产生火花，外壳上的警告牌上注有“断电后开盖”的字样，告诫人们由于修理而需要开盖时，首先要切断电源，然后再开盖，防止因不小心碰到内部带电部件引起火花造成爆炸事故。

隔爆装置，有隔爆型电控箱（JYF118-01-04-00），隔爆型液压综合板（JYF118-01-03-00），隔爆型反馈机构（JYF118-02-00）和隔爆型液位温度计（JYF118-01-01-05-00）。