CN105257889B - 一种闸阀电液驱动系统及闸阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种闸阀电液驱动系统及闸阀，其中闸阀电液驱动系统，包括电机，液压泵，集成控制阀，油缸，蓄能器，液压油箱，监测及控制系统；所述集成控制阀包括溢流阀，单向阀，快速接头，两位三通电磁球阀，节流阀，压力传感器，两位四通电磁换向阀，液控单向阀；本发明主要特征为带蓄能器应急功能，油路设计保证蓄能器充液不影响系统工作；同时应用缓冲油缸，可以实现紧急关阀后段缓闭功能，有效防止水锤现象。同时带压力检测功能，根据压力检测结果及运算，能提供在线故障诊断及过载保护。
Description
技术领域
本发明属矿山排水技术领域，具体涉及一种闸阀电液驱动系统及闸阀。
背景技术
闸阀由于其结构简单，密封性好等优势，广泛应用于矿山等给排水系统。市场上闸阀执行机构比较常见的为手轮开关。随着闸阀向高压，大通径及自动化方向发展。手轮开关执行机构已不能满足需求。目前，出现了电动执行方案，通过电机旋转运动及减速机增扭，替代手轮机构，一方面可以较少劳动强度，另一方面易于实现远程控制；但其存在问题较多：主要是带载启动困难，过载保护不易实现，往往造成结构冲击损坏，另外，停电紧急情况下的应急开阀或应急关阀功能难以实现。为克服电动执行器的问题，市场上出现了部分液动执行器方案，目前已有的几种方案如下：
专利CN202012516U及CN201110057860《一种煤矿自动排水用液动执行器》，存在的问题：1、虽然解决了应急开/关动力问题，但无法实现执行机构在任意位置对蓄能器进行充液，仅油缸伸到头或缩到头后才能对蓄能器进行充液，极大限制了该机构功能扩展，如闸阀在保持半开的状态下，需要对蓄能器进行充液时，无法实施；2、无系统检测报警，故障自诊断功能，安全应急设备可靠性要求高，应急蓄能器充气压力是否满足要求，无法提供实时动态检测判断；3、根据其提供的两个原理，应急功能在电磁铁得电时才有效，而所需的应该是断电的紧急情况下能实现紧急关阀功能；4、双杠驱动，容易产生不同步从而导致油缸或结构憋坏的问题，在实际使用中不实用。
专利CN200510048257《液压可控闸阀》采用液压马达替代电机直接驱动丝杠旋转运动从而实现阀门开闭，本质上仍然输出旋转运动，与直接电机驱动类似，且无应急功能。
专利CN201110075968《一种矿用潜水电液控制闸阀》采用双向齿轮泵正反转来驱动油缸进行闸阀开关，控制简单，但无应急功能。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种闸阀电液驱动系统及闸阀，可以有效解决上述问题。本发明的技术方案如下：
一种闸阀电液驱动系统，包括电机，液压泵，集成控制阀，油缸，蓄能器，液压油箱，监测及控制系统；所述集成控制阀包括溢流阀，单向阀，快速接头，两位三通电磁球阀，节流阀，压力传感器，两位四通电磁换向阀，液控单向阀，其中液控单向阀包含两个，与油缸上下腔各连接1个；
液压泵由电机驱动，其吸油口与油箱相连，压力油口并联保护溢流阀，溢流阀回油口接油箱，液压泵出油口同时连接单向阀，液压泵压力油路通过单向阀后，连接在两位三通电磁球阀的p口；在单向阀与两位三通电磁球阀之间的压力油路中间，设置保压蓄能器，保压蓄能器出口与压力油路通过节流阀连接；压力传感器连接在单向阀与两位三通电磁球阀间压力油路上。两位三通电磁球阀的A口与两位四通电磁换向阀的P口相连，两位四通电磁换向阀的A、B口分别连接两个液控单向阀的A口，油缸的上下腔分别连接到两个液控单向阀的B口。
进一步的，在油缸内部设有位置传感器，用于判定油缸活塞的位置，从而实时显示闸阀的开启或关闭状态；根据传感器位置信号，判断开/关是否到位， 到位后停止动作。所述位置传感器也可以用位置检测开关代替。
进一步的，油缸带末端缓冲。阀门关闭时，油缸前段80％行程在蓄能器作用下，流量迅速释放，阀门快速运动；至关闭末端时，油缸进入缓冲段，最终实现阀门缓慢关闭，有效防止水锤现象。
本发明同时提供一种闸阀，具有上述的闸阀电液驱动系统。本发明的有益效果如下：
1、提供应急关闭方案，蓄能器在正常工作时同样起中间‘能量储存’作用，这样可以有效减小电机的功率，且开关的速度更快；
2、系统具有自诊断功能，安全可靠。系统可根据压力传感器检测的实时信号，来判定系统工作是否正常；
3、执行机构带末端缓冲，防止水锤现象。阀门关闭时，前段行程在蓄能器作用下，流量迅速释放，阀门快速运动，至关闭末端时，油缸进入缓冲段，最终实现阀门缓慢关闭，有效防止水锤现象；
4、专用集成控制阀，所有控制元件集成于专用集成块，结构紧凑，系统布置方便；
5、实现任意位置下充液保压，实现阀门开度的调整；
6、方便实现压力监测和过载保护功能：压力传感器采集压力信号，位移传感器采集位移信号，综合开/关阀工况；设定动作时的保护压力，当压力达到或超过安全压力时，关闭动作，机构卸荷，实现对开关力的准确控制，对闸阀及执行机构进行保护，防止超载造成损坏；(同时，开发自学习功能，系统根据各自阀不同工况的开关力的监测及学习，自动优化、精确控制正常开启和关闭的力，对闸板卡滞等异常情况进行报警提示。
附图说明
图1是本发明的系统原理图。
附图标号说明 ：1电机，2液压油箱，3液压泵，4集成控制阀，5油缸，6位置传感器；41溢流阀，42单向阀，43快速接头，44两位三通电磁球阀，45节流阀，46压力传感器，47两位四通电磁换向阀，48液控单向阀，61蓄能器 。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明，如图1所示，一种闸阀电液驱动系统，包括电机1，液压泵3，集成控制阀4，油缸5，蓄能器61，液压油箱及管路辅件2，监测及控制系统；集成控制阀4包括溢流阀41，单向阀42，快速接头43，两位三通电磁球阀44，节流阀45，压力传感器46，两位四通电磁换向阀47，液控单向阀48，其中液控单向阀48包含两个，与油缸上下腔各连接1个；
液压泵3由电机1驱动，其吸油口与油箱2相连，压力油口并联保护溢流阀4a，溢流阀41回油口接油箱，液压泵3出油口同时连接单向阀42，液压泵3压力油路通过单向阀42后，连接在两位三通电磁球阀44的p口；在单向阀42与电磁球阀44之间的压力油路中间，设置保压蓄能器61，蓄能器61出口与压力油路通过节流阀45连接；压力传感器46连接在单向阀42与两位三通电磁球阀44之间压力油路上。电磁球阀44的A口与两位四通电磁换向阀47的P口相连，两位四通电磁换向阀47的A、B口分别连接液控单向阀48的A口，油缸5的上下腔分别连接到液控单向阀48的B口。
进一步的，在油缸5内部设有位置传感器6，用于判定油缸活塞的位置，从而实时显示闸阀的开启或关闭状态；根据传感器位置信号，判断开/关是否到位，到位后停止动作。所述位置传感器6也可以用位置检测开关代替。进一步的，油缸带末端缓冲。阀门关闭时，油缸前段80％行程在蓄能器作用下，流量迅速释放，阀门快速运动；至关闭末端时，油缸进入缓冲段，最终实现阀门缓慢关闭，有效防止水锤现象。本系统的工作原理如下：
系统工作分为‘充液’，‘动作’及‘紧急’工况。 充液工况：系统启动时，DT01得电，电机1启动，驱动油泵3工作，压力油经单向阀4b对蓄能器6进行充液；当压力传感器4f压力达到设定压力Pmax时，电机1停止，系统进入‘保压’工况；系统压力传感器4f在线监测压力信号，当压力信号小于Pmin时，电机启动，继续对蓄能器6充液，直至压力达到Pmax，电机停止。
动作工况：执行机构需要动作时，系统进入动作工况。执行关阀动作时，DT01失电，DT02失电，蓄能器6中的压力油通过电磁阀2左位进入油缸5无杆腔，推动活塞杆伸出，实现闸板关闭；当闸板关闭到要求位置时，控制系统发出信号，DT01得电，油缸在液控单向阀4f的保持下，锁定在固定位置。需要执行开阀动作时，DT01失电，DT02得电，蓄能器6中压力油通过电磁阀2右位进入油缸有杆腔，推动活塞杆回缩，当闸板开启到要求位置时，控制系统发出信号，DT01得电，DT02失电，油缸锁定在固定位置。紧急工况：系统失电或发出紧急指令时，DT01，DT02失电，蓄能器6中的压力油通过电磁阀2左位进入油缸5无杆腔，推动活塞杆伸出，实现闸阀紧急关闭。
本发明的采用集成的液压系统设计，油路设计保证蓄能器充液不影响系统工作，油缸处于任意位置时，电磁阀DT01可控制蓄能器充液；油缸正常动作时，蓄能器中的‘预充’油液可与齿轮泵同时供油，较少关阀时间，提高工作效率，减小电机功率。同时本系统带压力检测功能：根据压力检测结果及运算，能提供在线故障诊断及过载保护。以上是对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种闸阀电液驱动系统，其特征在于，包括电机，液压泵，集成控制阀，油缸，蓄能器，液压油箱，监测及控制系统；所述集成控制阀包括溢流阀，单向阀，快速接头，两位三通电磁球阀，节流阀，压力传感器，两位四通电磁换向阀，液控单向阀，其中液控单向阀包含两个，与油缸上下腔各连接1个；所述液压泵由所述电机驱动，其吸油口与油箱相连，出油口并联溢流阀，溢流阀回油口接油箱，液压泵出油口同时连接单向阀，液压泵压力油路通过单向阀后，连接在两位三通电磁球阀的p口；在单向阀与两位三通电磁球阀之间的压力油路中间，设置保压蓄能器，保压蓄能器出口与压力油路通过节流阀连接；压力传感器连接在单向阀与两位三通电磁球阀间压力油路上；两位三通电磁球阀的A口与两位四通电磁换向阀的P口相连，两位四通电磁换向阀的A、B口分别连接两个液控单向阀的A口，油缸的上下腔分别连接到两个液控单向阀的B口。
2.根据权利要求1所述的一种闸阀电液驱动系统，其特征在于，在油缸内部设有位置传感器，用于判定油缸活塞的位置，从而实时显示闸阀的开启或关闭状态。
3.根据权利要求1所述的一种闸阀电液驱动系统，其特征在于，所述油缸带末端缓冲，阀门关闭时，油缸前段80％行程在蓄能器作用下，流量迅速释放，阀门快速运动；至关闭末端时，油缸进入缓冲段，实现阀门缓慢关闭。
4.一种闸阀，其特征在于，具有权利要求1-3任一项所述的闸阀电液驱动系统。
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