CN101413406A - 基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机 - Google Patents

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姜继海
陈建华
苏文海
万保中
常虹
何寥
刘庆和
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Harbin Institute of Technology
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Abstract

基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机。它涉及油动机，它克服现有油动机由于电液伺服阀长期工作不可避免地产生卡滞，故障率高且效率低的缺点，它包括直驱式电液伺服动力源，直驱式电液伺服动力源包括闭式油罐、交流伺服电机、双向定量泵、补油阀和双向液压锁；交流伺服电机动力输出轴与双向定量泵动力输入轴连接，双向定量泵通过双向液压锁与液压缸连接，双向定量泵与液压缸之间的两条油路组成闭式回路，补油阀的两个进出油口分别连接在双向定量泵与液压缸之间的两条油路上，补油阀的第三进出油口连接闭式油罐的进出油口。本发明应用于汽轮机调节保安系统中的执行机构，它具有可靠性好、节能高效的优点。

Description

基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机
技术领域
本发明涉及汽轮机调节系统，具体涉及一种油动机。
背景技术
油动机是汽轮机调节保安系统的执行机构，它接受数字电液控制系统(DEH)发出的指令，操纵汽轮机进气阀门的开启、关闭和开度，从而达到控制机组转速、负荷以及保护机组安全的目的。
传统汽轮机油动机系统结构示意图如图1所示。油动机由伺服放大器1、电液伺服阀、液压缸3和位移传感器4(LVDT)组成。其中，输入油动机的行程信号和位移传感器4反馈信号经伺服放大器1比较、放大后输出到电液伺服阀，电液伺服阀接受电控信号后驱动液压缸3运动，操纵汽轮机阀门的开启、关闭及阀门的开度。当反馈信号与输入油动机行程信号之间的误差为零，电液伺服阀返回中位，切断油缸进油侧与供油装置之间的联系，使油缸活塞稳定在预设位置上，从而控制汽阀的开度。
传统油动机的缺点是采用电液伺服阀作为液压缸3行程的控制元件。电液伺服阀对油液污染特别敏感，虽然油动机的油源采用精密过滤器保证进入系统油液的清洁度，但由于汽轮机电液调节系统普遍采用磷酸酯抗燃油，其稳定性较差，汽轮机油动机调节控制系统经过一段使用时间后，油液污染颗粒度的增加容易造成电液伺服阀的卡滞现象。这对汽轮机组来说是很危险的一种工况，存在重大安全隐患。另一方面，现有油动机由单只电液伺服阀控制液压缸3，一旦电液伺服阀发生故障，必将造成停机事故。而且，电液伺服阀提供的负载压力最大只有油源压力的三分之二，且在阀门开度稳定后，电液伺服阀回到中位时油源电机仍持续工作，造成能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是克服现有油动机由于电液伺服阀长期工作不可避免地产生卡滞，故障率高且效率低的缺点，提供一种基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机。
本发明包括直驱式电液伺服动力源，直驱式电液伺服动力源包括闭式油罐、交流伺服电机、双向定量泵、补油阀和双向液压锁；交流伺服电机动力输出轴与双向定量泵动力输入轴连接，双向定量泵通过双向液压锁与液压缸连接，双向定量泵与液压缸之间的两条油路组成闭式回路，补油阀的两个进出油口分别连接在双向定量泵与液压缸之间的两条油路上，补油阀的第三进出油口连接闭式油罐的进出油口。
本发明的有益效果是：相对于传统的油动机，本发明具有可靠性好、节能高效的优点。本发明的具体优点主要表现在以下几个方面：直驱式油动机去除了对油液颗粒度敏感的电液伺服阀，减少了发生故障的几率，同时直驱式电液伺服动力源采用冗余配置，系统自动检测动力源的工况，当一套动力源发生故障时，自动切换到第二套动力源，使得油动机的可靠性大大提高。直驱式电液伺服动力源通过调整交流伺服电机转速控制油动机液压缸的速度，避免了采用电液伺服阀控制时的溢流损失，而且交流伺服电机可以在汽轮机气阀开度达到要求时停止运转，依靠电液伺服动力源内的双向液压锁稳定保持油动机液压缸的位置，这是本发明节能效果显著的关键所在。另外，在突发情况需要快速关闭气阀的时候，可以控制两套动力源同时工作，加快进气阀门的关闭速度，为汽轮机的安全提供有力保障。
附图说明
图1是传统汽轮机油动机系统结构示意图；图2是基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机系统结构示意图；图3是直驱式电液伺服动力源2的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图2和图3说明本实施方式，本实施方式由伺服放大器1、直驱式电液伺服动力源2、液压缸3和位移传感4组成；数字电液控制系统将设定的油动机行程信号输入油动机的伺服放大器1，位移传感4测量液压缸3实时位移的反馈信号到伺服放大器1，伺服放大器1对这两个信号比较、放大后输出到直驱式电液伺服动力源2，直驱式电液伺服动力源2接受伺服放大器1电控信号后驱动液压缸3运动，操纵汽轮机阀门的开启、关闭及阀门的开度。当位置传感器4反馈的液压缸3的位置信号与输入油动机行程信号之间的误差为零时，电液伺服动力源电机停止运转，使油缸活塞稳定在预设位置上，从而控制汽阀的开度。直驱式电液伺服动力源2由闭式油罐20、交流伺服电机21、联轴器22、双向定量泵23、补油阀24和双向液压锁25组成；交流伺服电机21动力输出轴通过联轴器22与双向定量泵23动力输入轴连接，接收伺服放大器1的控制信号控制交流伺服电机21顺时针或逆时针旋转，并通过联轴器22带动双向定量泵23转动，双向定量泵23通过双向液压锁25与液压缸3连接，双向定量泵23与液压缸3之间的两条油路组成闭式回路30，可以实现油源正常双向出油，又能在油源停止工作时封闭液压回路30；其功用是当汽轮机阀门达到指定开度时，交流伺服电机21停止运转，双向液压锁25能使液压缸3活塞稳定在预设位置上。由于此时交流伺服电机21停止运转，可起到显著的节能效果；补油阀24的两个进出油口分别连接在双向定量泵23与液压缸3之间的两条油路上，补油阀24的第三进出油口连接闭式油罐20的进出油口，由闭式油罐20和补油阀24组成的无动力补油装置；其作用是闭式回路30中油液不足时从闭式油罐20中向闭式回路中补充油液和将闭式回路30中多余的油液排回闭式油罐20。
具体实施方式二：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于采用两套直驱式电液伺服动力源2连接在液压缸3上。两套直驱式电液伺服动力源2并联在液压缸3的进出口处，实现冗余配置；当汽轮机阀门开启和调整开度时，采用一套直驱式电液伺服动力源2工作，当气阀关闭时，两套直驱式电液伺服动力源2同时工作，加快气阀的关闭速度。当一套直驱式电液伺服动力源2发生故障时，系统自动切换到第二套直驱式电液伺服动力源2，保证油动机的正常工作，这就避免了汽轮机组停机事故的可能性。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于补油阀24由两个液控单向阀组成，两个液控单向阀分别为第一液控单向阀和第二液控单向阀；第一液控单向阀的一个油口和控制油口分别与双向定量泵23与液压缸3之间的两条油路连接，第二液控单向阀的一个油口和控制油口连接方式与第一液控单向阀的的一个油口和控制油口连接方式相反，第一液控单向阀的另一个油口和第二液控单向阀的另一个油口同时与闭式油罐20的进出油口连接。由两个液控单向阀构成的补油阀24连接在闭式回路中，能可靠地保证双向定量泵23的油口与闭式油罐20内液压油相通，补偿双向定量泵2和液压缸3的泄漏，保证油管内的压力大于空气分离压，防止气穴现象和空气渗入。双向液压锁25由两个液控单向阀组成，两个液控单向阀分别为第三液控单向阀和第四液控单向阀组成，双向液压锁25的两个液控单向阀连接方式与补油阀24相同。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。
本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。
本发明的节能型油动机是交流调速技术和液压伺服技术结合的产物。其工作原理是：数字电液控制系统将设定的油动机行程信号输入油动机的伺服放大器1，位移传感4测量液压缸3实时位移的反馈信号到伺服放大器1，伺服放大器1对这两个信号比较、放大后输出到直驱式电液伺服动力源2，直驱式电液伺服动力源2接受伺服放大器1电控信号后驱动液压缸3运动，操纵汽轮机阀门的开启、关闭及阀门的开度，进而达到控制机组转速、负荷以及保护机组安全的目的。当位置传感器反馈的液压缸3的位置信号与输入油动机行程信号之间的误差为零时，电液伺服动力源电机停止运转，使油缸活塞稳定在预设位置上，从而控制汽阀的开度。只需调整直驱式电液伺服动力源中交流伺服电机的运转方向、运转速度和运转时间就可以实现对进气阀门的开启和关闭、开启或关闭的速度和阀门的开度进行精确地控制。

Claims (5)

1、基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机，其特征在于它包括直驱式电液伺服动力源(2)，直驱式电液伺服动力源(2)包括闭式油罐(20)、交流伺服电机(21)、双向定量泵(23)、补油阀(24)和双向液压锁(25)；交流伺服电机(21)动力输出轴与双向定量泵(23)动力输入轴连接，双向定量泵(23)通过双向液压锁(25)与液压缸(3)连接，双向定量泵(23)与液压缸(3)之间的两条油路组成闭式回路(30)，补油阀(24)的两个进出油口分别连接在双向定量泵(23)与液压缸(3)之间的两条油路上，补油阀(24)的第三进出油口连接闭式油罐(20)的进出油口。
2、根据权利要求1所述的基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机，其特征在于还包括联轴器(22)，交流伺服电机(21)动力输出轴通过联轴器(22)与双向定量泵(23)动力输入轴连接。
3、根据权利要求1所述的基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机，其特征在于采用两套直驱式电液伺服动力源(2)连接在液压缸(3)上。
4、根据权利要求1所述的基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机，其特征在于补油阀(24)由两个液控单向阀组成。
5、根据权利要求1所述的基于直驱式电液伺服动力源的直驱式油动机，其特征在于双向液压锁(25)由两个液控单向阀组成。
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