CN104089064B - 一种阀门的光伏液压控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于阀门控制技术领域，具体涉及一种阀门的光伏液压控制装置。它包括光伏液压驱动箱，所述光伏液压驱动箱内部沿纵向分成彼此相邻的三个分隔区，第一分隔区内设有液压系统，所述第二分隔区内设有光伏蓄电池，所述第三分隔区内设有充电控制器、逆变器、变频器和控制系统；所述液压系统包括液压蓄能器、液压控制回路、油箱和电机油泵。本发明能够实现远程监控，可以满足在没有电网的条件下管线流量或压力的调节控制，控制方式灵活；采用光伏作为主要能源，液压油作为二级储能，能够在有电及无电的情况下工作，能量利用效率高。

Description

一种阀门的光伏液压控制装置

技术领域

本发明属于阀门控制技术领域，具体涉及一种阀门的光伏液压控制装置。

背景技术

在长距离调水工程中(如南水北调工程)，由于地理位置条件限制或者布线成本限制，有相当长的一部分管线是没有电网覆盖的区域，这部分的管线阀门的开启和关闭都靠手动控制，因此无法实现自动化的管线调节。同时由于水锤效应，长距离输水管线上的阀门运行控制有严格的要求，包括开关方式和速度(例如要求阀门分阶段关闭，每级速度大范围可调)，现有的手动控制将打开的阀门突然关闭时，水流对阀门会产生一定压力，从而导致阀门损坏。并且常规的光伏系统有电网覆盖的区域仅仅采用光伏电控制，当电能不足时就无法满足调水项目阀门运行的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阀门的光伏液压控制装置，它能实现阀门的开关速度多级可调，实现远程监控，并能够使阀门在没有电的情况下工作。

本发明的技术方案是：一种阀门的光伏液压控制装置，包括光伏液压驱动箱，所述光伏液压驱动箱内部沿纵向分成彼此相邻的第一分隔区、第二分隔区和第三分隔区，所述第一分隔区内设有液压系统，所述第二分隔区内设有光伏蓄电池，所述第三分隔区内设有充电控制器、逆变器、变频器和控制系统；所述充电控制器、逆变器、变频器和液压系统依次电连接，所述光伏蓄电池连接充电控制器，所述控制系统分别与充电控制器、逆变器、变频器和液压系统电连接，所述液压系统包括液压蓄能器、液压控制回路、油箱和可为液压蓄能器提供压力的电机油泵，所述电机油泵输入端分别与变频器和油箱连接，电机油泵输出端通过管道连接液压蓄能器输入端，液压蓄能器输出端连接液压控制回路。

进一步的，所述液压控制回路包括电磁换向阀和双液控单向阀；所述液压蓄能器输出端通过管道与电磁换向阀的进油口连接；所述电磁换向阀输出端连接双液控单向阀，所述双液控单向阀的两个出口分别连接有第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道为连接液压油缸的控制端，所述第一管道和第二管道上均设有单向节流阀。

进一步的，所述液压控制回路还包括高压过滤器和阀组，所述电机油泵和液压蓄能器的输出端均连接高压过滤器的输入端，所述高压过滤器输出端分别连接电磁换向阀的进油口和阀组，所述阀组另一端连接到控制端和油箱。

进一步的，所述阀组包括第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀和第五截止阀，所述第五截止阀输入端连接高压过滤器输出端，第五截止阀输出端连接第一截止阀和第三截止阀的输入端，第一截止阀和第三截止阀的输出端分别与第一管道和第二管道连接，所述第二截止阀和第四截止阀的输入端分别与第一管道和第二管道连接、输出端均连接油箱。

进一步的，所述第一截止阀和第三截止阀的输入端还连接有手动泵。当电控液压回路和储能器控制回路都没有动力不能工作时，还可以通过手动泵来驱动液压油缸继续工作。

更进一步的，所述液压系统还包括溢流阀和回油过滤器，所述溢流阀输入端连接电机油泵的输出端、输出端通过回油过滤器连接油箱。

本发明通过光伏发电技术、液压驱动技术和电气控制技术的结合，实现了在无电网覆盖区域的管线流量压力调节控制，满足管线安全运行消除水锤的需求。在管线中加装单向节流阀，通过调节单向节流阀，能够实现远程监控，可以满足在没有电网的条件下管线流量或压力的调节控制；同时通过调节单向节流阀的节流截面或节流长度，即可实现极慢或极快、匀速或变速的开关速度，全行程开关时间慢速可以延长到1小时以上，快速可以短至几秒内，控制方式灵活。

采用光伏作为主要能源，液压油作为二级储能，能够在有电及无电的情况下工作，能量利用效率高；光伏液压驱动系统中接入液压蓄能器和手动泵，能够在光伏蓄电池无电的情况下作为应急使用，保证阀门在任何情况下都能够正常工作；此外，整个光伏液压驱动系统采用高度模块化设计及标准接口，外形紧凑，安装使用方便。

附图说明

图1为本发明立体图。

图2为本发明主视图。

图3为本发明侧视图。

图4为本发明俯视图。

图5为本发明工作时的连接示意图。

图6为本发明的控制原理框图。

图7为本发明液压驱动原理图。

其中：1-光伏电池板；2-光伏液压驱动箱；3-液压油缸；3.1-无杆出油口；3.2-有杆出油口；4-阀门；5-第一分隔区；6-第二分隔区；7-第三分隔区；8-充电控制器；9-逆变器；10-变频器；11-液压系统；12-光伏蓄电池；13-控制系统；14-液压蓄能器；15-电机油泵；16-溢流阀；17-高压过滤器；18-电磁换向阀；19-双液控单向阀；20-单向节流阀；21.1-第一管道；21.2-第二管道；22-阀组；22.1-第一截止阀；22.2-第二截止阀；22.3-第三截止阀；22.4-第四截止阀；22.5-第五截止阀；23-手动泵；24-油箱；25-回油过滤器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1-4所示，光伏液压驱动箱2内部沿纵向分为彼此相邻的三个分隔区，即第一分隔区5、第二分隔区6和第三分隔区7，其中第一分隔区5内设有液压系统11，第二分隔区6内设有光伏蓄电池12，第三分隔区7内设有充电控制器8、逆变器9、变频器10和控制系统13。所述充电控制器8、逆变器9、变频器10和液压系统11依次电连接，所述光伏蓄电池12连接充电控制器8，所述控制系统13分别与充电控制器8、逆变器9、变频器10和液压系统11电连接，控制系统13为常规的集成控制芯片。

应用时，如图5所示，充电控制器8连接光伏电池板1，液压系统11通过管道连接液压油缸3，液压油缸3输出端连接阀门4，工作时光伏电池板1为光伏液压驱动箱2提供电能，液压系统11内控制液压油缸3活塞杆动作，进而控制阀门4的关闭，其控制原理框图如图6所示。

图7为液压系统的原理图，具体的连接关系如下：

液压系统11包括液压蓄能器14、液压控制回路、油箱24和电机油泵15，所述电机油泵15输入端分别与变频器10和油箱24连接，电机油泵15输出端通过管道连接液压蓄能器14输入端，液压蓄能器14输出端连接液压控制回路。

液压控制回路包括电磁换向阀18、双液控单向阀19和单向节流阀20，其中电磁换向阀18为三位四通换向阀。液压蓄能器14输出端通过管道与电磁换向阀18的进油口连接，电磁换向阀18输出端即两个工作油口分别连接双液控单向阀19的两个进油口，双液控单向阀19的两个出油口分别连接第一管道21.1和第二管道21.2，第一管道21.1和第二管道21.2为连接液压油缸3的控制端，即工作时第一管道21.1和第二管道21.2分别连接液压油缸3的无杆出油口3.1和有杆出油口3.2。为控制液压油缸3活塞杆的回位或推出速度，进而控制阀门4的关闭或开启速度，在第一管道21.1和第二管道21.2上还分别设置有第一单向节流阀20.1和第二单向节流阀20.2。同时为保证电机油泵15工作的安全性，在电机油泵15输出端还连接有溢流阀16，溢流阀16输出端与电磁换向阀18的回油口一起通过回油过滤器25连接到油箱24。

液压控制回路还包括高压过滤器17和阀组22，高压过滤器17用于过滤高压油中的杂质，保证液压系统工作更顺畅，液压蓄能器14的输出端连接高压过滤器17的输入端，所述高压过滤器17输出端分别连接电磁换向阀18的进油口和阀组22，所述阀组22另一端连接到控制端和油箱24，形成回路。

所述阀组22包括第一截止阀22.1、第二截止阀22.2、第三截止阀22.3、第四截止阀22.4和第五截止阀22.5，其中第五截止阀22.5输入端连接高压过滤器17的输出端，第五截止阀22.5输出端分别连接第一截止阀22.1和第三截止阀22.3的输入端，第一截止阀22.1和第三截止阀22.3的输出端分别连接第一管道21.1和第二管道21.2；所述第二截止阀22.2和第四截止阀22.4的输入端分别连接第一管道21.1和第二管道21.2、输出端均连接油箱24；第一截止阀22.1和第三截止阀22.3的输入端还连接有手动泵23，手动泵23输入端连接至油箱。

如图6、图7所示，本发明的工作原理如下：光伏电池板1吸收太阳能，并通过充电控制器8、逆变器9、光伏蓄电池12将太阳能转化为电能为整个装置供电，为保护电机油泵15，在逆变器9与电机油泵15之间接入一个变频器10；控制系统13作为整个装置的控制中枢，与装置中的各集成模块均连接，用于控制装置内部各模块协同工作。

光伏蓄电池12内有电能时，关闭液压控制回路中的第五截止阀22.5，同时保持电磁换向阀18断电，则经光伏蓄电池12转化后的交流电先提供到电机油泵15，驱使电机油泵15做功，电机油泵15中打出的高压油全部储存到液压蓄能器14中，当液压蓄能器14中存满高压油后，电机油泵15停止工作；当液压蓄能器14中的高压油不足时，电机油泵15再次做功，如此反复。需控制阀门4开启或关闭时，电磁换向阀18通电，液压蓄能器14中的高压油通过高压过滤器17流向电磁换向阀18，然后通过管道流经双液控单向阀19、单向节流阀20，最后流向液压油缸3的有杆出油口3.2(无杆出油口3.1)，使液压油缸3的活塞杆回位(推出)，进而带动与液压油缸3连接的阀门4关闭(打开)，做功完毕的高压油则通过液压油缸3的无杆出油口3.1(有杆出油口3.2)经过第一管道(第二管道)回流至油箱24，这样就完成了整个阀门的开关运动。通过调节单向节流阀20的节流截面大小来调节高压油的流量，从而调节液压油缸3运动的速度，达到阀门4的开关速度可调。

当光伏蓄电池12内没有电能，而液压蓄能器14中有足够的高压油时，手动打开第五截止阀22.5，液压蓄能器14中流出的高压油流过第五截止阀22.5，此时打开第一截止阀22.1关闭第三截止阀22.3，则高压油通过第一管道21.1流入液压油缸3的无杆出油口3.1，使液压油缸3作推出运动，带动阀门4打开，做功后的高压油通过液压油缸3的有杆出油口3.2经过第二管道21.2、第四截止阀22.4回流至油箱24；反之，关闭第一截止阀22.1打开第三截止阀22.3，则高压油使液压油缸3作回位运动，带动阀门4关闭，做功后的高压油通过液压油缸3的无杆出油口3.1经过第二截止阀22.2回流至油箱24。

当光伏蓄电池12内没有电能，而液压蓄能器14中也没有高压油时，还可以通过与第一截止阀22.1、第三截止阀22.3连接的手动泵23来驱动液压油缸3继续工作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，应当指出，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种阀门的光伏液压控制装置，包括光伏液压驱动箱(2)，其特征在于：所述光伏液压驱动箱(2)内部沿纵向分成彼此相邻的第一分隔区(5)、第二分隔区(6)和第三分隔区(7)，所述第一分隔区(5)内设有液压系统(11)，所述第二分隔区(6)内设有光伏蓄电池(12)，所述第三分隔区(7)内设有充电控制器(8)、逆变器(9)、变频器(10)和控制系统(13)；所述充电控制器(8)、逆变器(9)、变频器(10)和液压系统(11)依次电连接，所述光伏蓄电池(12)连接充电控制器(8)，所述控制系统(13)分别与充电控制器(8)、逆变器(9)、变频器(10)和液压系统(11)电连接，所述液压系统(11)包括液压蓄能器(14)、液压控制回路、油箱(24)和可为液压蓄能器提供压力的电机油泵(15)，所述电机油泵(15)输入端分别与变频器(10)和油箱(24)连接，电机油泵(15)输出端通过管道连接液压蓄能器(14)输入端，液压蓄能器(14)输出端连接液压控制回路。

2.根据权利要求1所述的一种阀门的光伏液压控制装置，其特征在于：所述液压控制回路包括电磁换向阀(18)和双液控单向阀(19)；所述液压蓄能器(14)输出端通过管道与电磁换向阀(18)的进油口连接；所述电磁换向阀(18)输出端连接双液控单向阀(19)，所述双液控单向阀(19)的两个出口分别连接有第一管道(21.1)和第二管道(21.2)，所述第一管道和第二管道为连接液压油缸的控制端，所述第一管道和第二管道上均设有单向节流阀。

3.根据权利要求2所述的一种阀门的光伏液压控制装置，其特征在于：所述液压控制回路还包括高压过滤器(17)和阀组(22)，所述液压蓄能器(14)的输出端连接高压过滤器(17)的输入端，所述高压过滤器(17)输出端分别连接电磁换向阀(18)的进油口和阀组，所述阀组(22)另一端连接到控制端和油箱。

4.根据权利要求3所述的一种阀门的光伏液压控制装置，其特征在于：所述阀组(22)包括第一截止阀(22.1)、第二截止阀(22.2)、第三截止阀(22.3)、第四截止阀(22.4)和第五截止阀(22.5)，所述第五截止阀(22.5)输入端连接高压过滤器(17)输出端，第五截止阀输出端连接第一截止阀(22.1)和第三截止阀(22.3)的输入端，第一截止阀(22.1)和第三截止阀(22.3)的输出端分别与第一管道和第二管道连接，所述第二截止阀(22.2)和第四截止阀(22.4)的输入端分别与第一管道和第二管道连接、输出端均连接油箱。

5.根据权利要求4所述的一种阀门的光伏液压控制装置，其特征在于：所述第一截止阀(22.1)和第三截止阀(22.3)的输入端还连接有手动泵(23)。

6.根据权利要求1所述的一种阀门的光伏液压控制装置，其特征在于：所述液压系统(11)还包括溢流阀(16)和回油过滤器(25)，所述溢流阀(16)输入端连接电机油泵(15)的输出端、输出端通过回油过滤器(25)连接油箱(24)。