CN107939457A - 一种新型油动机系统及所采用的控制方法 - Google Patents

一种新型油动机系统及所采用的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型油动机系统及所采用的控制方法，该系统包括液压控制阀和油动机；所述油动机仅由缸体、活塞及活塞杆组成，所述活塞设置在缸体内，且活塞将缸体的内部空间分割为两个腔体，所述活塞杆固定于活塞上；还包括设置于缸体上的两个油孔，且其中一个油孔与其中一个腔体相通，另一个油孔与另一个腔体相通；所述液压控制阀上具有至少两个控制油口，两个油孔分别通过单独的油管与液压控制阀的不同控制油口相连，且两个控制油口的液压油流动方向可切换。所述方法为以上结构的控制方法，本方案提供了一种高质量、低成本、通用性强的油动机系统涉及和控制方案。

Description

一种新型油动机系统及所采用的控制方法
技术领域
本发明涉及汽轮机进汽量控制技术领域，特别是涉及一种新型油动机系统及所采用的控制方法。
背景技术
大型火力发电厂汽轮机的进汽量通过开度可调的阀门来调节，这种调节都是采用油动机带动阀门开或关，目前使用的主要有以下两种油动机。
其中一种为低压透平油油动机，其结构及工作原理为：油动机主体有连在一起的两部分，油动机和错油阀，通过同步器或电液伺服阀调节可调控制油压，来控制错油阀滑阀移动，从而带动油动机上下移动。这种油动机系统的特点是利用汽轮机本身的润滑油作为油源，不需要单独投资建设额外的油源油站，因为油压较低油动机本身就体积较大、结构也复杂，常见于小型汽轮机上，一台汽轮机只有一个油动机，通过配汽机构实现同时控制多个进汽汽门，因此总体投资较小。
另一种为运用在大型汽轮机上的油动机，常采用专门的高压抗燃油油源。这种油动机没有了错油阀，通过电液伺服阀调节可调控制油压，直接作用在油动机下油缸，并克服弹簧力来推动油动机活塞移动。其特点是本身结构比较简单、体积较小。在大型汽轮机上使用时，各个进汽阀需要单独控制，一台机组油动机数量较多，油动机本身结构简单和体积小巧，有利于成本降低，但需要专门的高压抗燃油系统，投资建设高压抗燃油源油站的成本相对可以接受。
简化现有油动机系统的结构及优化油动机系统的性能，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述提出的简化现有油动机系统的结构及优化油动机系统的性能，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题，本发明提供了一种新型油动机系统及所采用的控制方法，采油动机系统结构简单，通用性强。
为解决上述问题，本发明提供的一种新型油动机系统及所采用的控制方法通过以下技术要点来解决问题：一种新型油动机系统，该系统包括液压控制阀和油动机；
所述油动机仅由缸体、活塞及活塞杆组成，所述活塞设置在缸体内，且活塞将缸体的内部空间分割为两个腔体，所述活塞杆固定于活塞上；
还包括设置于缸体上的两个油孔，且其中一个油孔与其中一个腔体相通，另一个油孔与另一个腔体相通；
所述液压控制阀上具有至少两个控制油口，两个油孔分别通过单独的油管与液压控制阀的不同控制油口相连，且两个控制油口的液压油流动方向可切换。
现有技术中的两种油动机虽然能够满足汽轮机的控制要求，但现有的两种油动机系统分别存在以下问题：低压油动机系统采用了比较复杂的结构来适应油压低和油质较差的应用环境，需要设置错油阀，单台成本较高；
高压油动机系统为了简化结构、缩小体积降低成本，却需要清洁、高压的供油系统。
同时两种油动机系统均存在共同问题：油动机上至少有1个无压力回油口，都只需控制1个油路的压力，即针对低压油动机系统，错油阀上具有经过液压控制阀的无压回油和直接排除的无压回油；针对高压油动机系统，油动机活塞一侧的缸体空间长期为常压，油动机工作过程中任意时刻均存在无压回油。
本方案中，通过液压控制阀直接控制进出油动机的液压油，以上液压油使得活塞两侧的腔体产生一定的压差后，达到驱动活塞杆运动的目的。相对于现有高压油动机系统和低压油动机系统，省去了油动机上的弹簧以及油动机系统中的错油阀，使得本结构相对于现有技术在结构上更为简单；由于在本油动机系统中活塞在缸体中位置确定后，通过液压控制阀切断了两根油管，使得滞留于液压控制阀、油管、油动机中的液压油无泄漏或仅有微小泄漏，腔体之间漏流量几乎为零，使得本系统的运行更加稳定、工作耗油量更小；本系统区别于现有技术，活塞两侧腔体压差更小，可使得本系统中油动机的动作对其上腔体压差更为灵敏，便于实现更高的油动机动作控制精度；本系统活塞两侧腔体压差更小，长期运行后活塞的冲刷磨损更小，使得本系统性能更加稳定；由于本系统在满足相应功能的前提下，采用到了更少的构件，这样在一定程度上可降低本系统对零件的材质、加工和装配精度的要求；由于油动机的动作所需要活塞两侧腔体的压差更小，故作为本系统动力源的液压油可以是品质一般的低压透平油，也可以是高压抗燃油。
综上，本方案提供了一种高质量、低成本、通用性强的油动机系统涉及和控制方案。
作为以上所述的一种新型油动机系统进一步的技术方案：
作为液压控制阀的具体实现方式，所述液压控制阀为电液伺服阀。由于现在的汽轮机控制系统普遍采用了数字电液控制系统(DEH)，通过电液伺服阀来控制油动机的开度，电液伺服阀最常用的是美国MOOG公司的伺服阀，即本方案取消了直接回油，从原来只控制1个油路压力，变成了同时控制2个油路压力，看似增加了一个油路需要控制，实际上从控制设备的增加和控制难度的增加上，可直接利用现有汽轮机控制系统，在现有汽轮机上设置采用本方案并不会涉及到控制设备的增加。
作为具体的液压控制阀实现方案，所述液压控制阀为四通换向阀。现有技术中，四通换向阀包括一个液压油源油口、一个卸油口，两个控制油口，通过阀芯的移动，达到改变液压油源油口、卸油口两者与两个控制油口连通关系的目的。
作为可检测油动机工作状态的实现方案，还包括用于检测油动机活塞位置的位移传感器。以上位移传感器优选采用LVDT位移传感器。
为实现在断油或断电时，可以实现油动机全关或全开操作，至少有一根油管上设置有泄压口。
为使得油动机全关或全开操作可任选，两根油管上均设置有泄压口。本方案中，以上泄压口在本系统正常工作时关闭，在事故情况下，通过打开对应泄压口，实现油动机全关或全开操作。
同时，本发明还公开了一种新型油动机系统所采用的控制方法，该控制方法适用于以下形式的油动机：所述油动机仅由缸体、活塞及活塞杆组成，所述活塞设置在缸体内，且活塞将缸体的内部空间分割为两个腔体，所述活塞杆固定于活塞上；
还包括设置于缸体上的两个油孔，且其中一个油孔与其中一个腔体相通，另一个油孔与另一个腔体相通；
该控制方法为：采用液压控制阀及油管分别通过所述油孔向不同腔体中补入或输出液压油，通过活塞两侧腔体内压的变化，达到驱动油动机动作目的。
本控制方法即为以上所提供的系统的控制方法，由于该控制方法中使得油动机系统的工作不再依赖于错油阀、弹簧等附件，同时可使得活塞两侧腔体中的压力在两者压差更小的情况下满足油动机的工作需要，无需设置直接回油口，相较于现有技术，该方法提供了一种高质量、低成本、通用性强的油动机系统控制方案。
作为以上所述的一种新型油动机系统所采用的控制方法进一步的技术方案，所述液压控制阀采用电液伺服阀。
所述电液伺服阀包括四通换向阀。
至少有一根油管上设置有泄压口，以在发生断油或断电事故时，通过对应泄压口卸载对应区域内的压力。
本发明具有以下有益效果：
以上结构方案中，通过液压控制阀直接控制进出油动机的液压油，以上液压油使得活塞两侧的腔体产生一定的压差后，达到驱动活塞杆运动的目的。相对于现有高压油动机系统和低压油动机系统，省去了油动机上的弹簧以及油动机系统中的错油阀，使得本结构相对于现有技术在结构上更为简单；由于在本油动机系统中活塞在缸体中位置确定后，通过液压控制阀切断了两根油管，使得滞留于液压控制阀、油管、油动机中的液压油无泄漏或仅有微小泄漏，腔体之间漏流量几乎为零，使得本系统的运行更加稳定、工作耗油量更小；本系统区别于现有技术，活塞两侧腔体压差更小，可使得本系统中油动机的动作对其上腔体压差更为灵敏，便于实现更高的油动机动作控制精度；本系统活塞两侧腔体压差更小，长期运行后活塞的冲刷磨损更小，使得本系统性能更加稳定；由于本系统在满足相应功能的前提下，采用到了更少的构件，这样在一定程度上可降低本系统对零件的材质、加工和装配精度的要求；由于油动机的动作所需要活塞两侧腔体的压差更小，故作为本系统动力源的液压油可以是品质一般的低压透平油，也可以是高压抗燃油。
以上方法方案中，本控制方法即为以上所提供的系统的控制方法，由于该控制方法中使得油动机系统的工作不再依赖于错油阀、弹簧等附件，同时可使得活塞两侧腔体中的压力在两者压差更小的情况下满足油动机的工作需要，无需设置直接回油口，相较于现有技术，该方法提供了一种高质量、低成本、通用性强的油动机系统控制方案。
综上，本方案提供了一种高质量、低成本、通用性强的油动机系统涉及和控制方案。
附图说明
图1为本发明所述的一种新型油动机系统一个具体实施例的结构示意图。
图1中标记分别为：1、液压控制阀，2、油动机，3、缸体，4、活塞，5、腔体，6、活塞杆，7、油管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种新型油动机系统的具体实现方式，该系统包括液压控制阀1和油动机2；
所述油动机2仅由缸体3、活塞4及活塞杆6组成，所述活塞4设置在缸体3内，且活塞4将缸体3的内部空间分割为两个腔体5，所述活塞杆6固定于活塞4上；
还包括设置于缸体3上的两个油孔，且其中一个油孔与其中一个腔体5相通，另一个油孔与另一个腔体5相通；
所述液压控制阀1上具有至少两个控制油口，两个油孔分别通过单独的油管7与液压控制阀1的不同控制油口相连，且两个控制油口的液压油流动方向可切换。
现有技术中的两种油动机2虽然能够满足汽轮机的控制要求，但现有的两种油动机2系统分别存在以下问题：低压油动机2系统采用了比较复杂的结构来适应油压低和油质较差的应用环境，需要设置错油阀，单台成本较高；
高压油动机2系统为了简化结构、缩小体积降低成本，却需要清洁、高压的供油系统。
同时两种油动机2系统均存在共同问题：油动机2上至少有1个无压力回油口，都只需控制1个油路的压力，即针对低压油动机2系统，错油阀上具有经过液压控制阀1的无压回油和直接排除的无压回油；针对高压油动机2系统，油动机2活塞4一侧的缸体3空间长期为常压，油动机2工作过程中任意时刻均存在无压回油。
本方案中，通过液压控制阀1直接控制进出油动机2的液压油，以上液压油使得活塞4两侧的腔体5产生一定的压差后，达到驱动活塞杆6运动的目的。相对于现有高压油动机2系统和低压油动机2系统，省去了油动机2上的弹簧以及油动机2系统中的错油阀，使得本结构相对于现有技术在结构上更为简单；由于在本油动机2系统中活塞4在缸体3中位置确定后，通过液压控制阀1切断了两根油管7，使得滞留于液压控制阀1、油管7、油动机2中的液压油无泄漏或仅有微小泄漏，腔体5之间漏流量几乎为零，使得本系统的运行更加稳定、工作耗油量更小；本系统区别于现有技术，活塞4两侧腔体5压差更小，可使得本系统中油动机2的动作对其上腔体5压差更为灵敏，便于实现更高的油动机2动作控制精度；本系统活塞4两侧腔体5压差更小，长期运行后活塞4的冲刷磨损更小，使得本系统性能更加稳定；由于本系统在满足相应功能的前提下，采用到了更少的构件，这样在一定程度上可降低本系统对零件的材质、加工和装配精度的要求；由于油动机2的动作所需要活塞4两侧腔体5的压差更小，故作为本系统动力源的液压油可以是品质一般的低压透平油，也可以是高压抗燃油。
综上，本方案提供了一种高质量、低成本、通用性强的油动机2系统涉及和控制方案。
同时，本实施例还提供了一种新型油动机2系统所采用的控制方法，该控制方法适用于以下形式的油动机2：所述油动机2仅由缸体3、活塞4及活塞杆6组成，所述活塞4设置在缸体3内，且活塞4将缸体3的内部空间分割为两个腔体5，所述活塞杆6固定于活塞4上；
还包括设置于缸体3上的两个油孔，且其中一个油孔与其中一个腔体5相通，另一个油孔与另一个腔体5相通；
该控制方法为：采用液压控制阀1及油管7分别通过所述油孔向不同腔体5中补入或输出液压油，通过活塞4两侧腔体5内压的变化，达到驱动油动机2动作目的。
本控制方法即为以上所提供的系统的控制方法，由于该控制方法中使得油动机2系统的工作不再依赖于错油阀、弹簧等附件，同时可使得活塞4两侧腔体5中的压力在两者压差更小的情况下满足油动机2的工作需要，无需设置直接回油口，相较于现有技术，该方法提供了一种高质量、低成本、通用性强的油动机2系统控制方案。
实施例2：
本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1所示，作为液压控制阀1的具体实现方式，所述液压控制阀1为电液伺服阀。由于现在的汽轮机控制系统普遍采用了数字电液控制系统(DEH)，通过电液伺服阀来控制油动机2的开度，电液伺服阀最常用的是美国MOOG公司的伺服阀，即本方案取消了直接回油，从原来只控制1个油路压力，变成了同时控制2个油路压力，看似增加了一个油路需要控制，实际上从控制设备的增加和控制难度的增加上，可直接利用现有汽轮机控制系统，在现有汽轮机上设置采用本方案并不会涉及到控制设备的增加。
作为具体的液压控制阀1实现方案，所述液压控制阀1为四通换向阀。现有技术中，四通换向阀包括一个液压油源油口、一个卸油口，两个控制油口，通过阀芯的移动，达到改变液压油源油口、卸油口两者与两个控制油口连通关系的目的。图1中，所述P口为液压油源油口，T口为卸油口，A口和B口分别为控制油口。
作为可检测油动机2工作状态的实现方案，还包括用于检测油动机2活塞4位置的位移传感器。以上位移传感器优选采用LVDT位移传感器。
为实现在断油或断电时，可以实现油动机2全关或全开操作，至少有一根油管7上设置有泄压口。
为使得油动机2全关或全开操作可任选，两根油管7上均设置有泄压口。本方案中，以上泄压口在本系统正常工作时关闭，在事故情况下，通过打开对应泄压口，实现油动机2全关或全开操作。
实施例3：
本实施例在实施例1提供的技术方案上作进一步的限定：作为以上所述的一种新型油动机2系统所采用的控制方法进一步的技术方案，所述液压控制阀1采用电液伺服阀。
所述电液伺服阀包括四通换向阀。
至少有一根油管7上设置有泄压口，以在发生断油或断电事故时，通过对应泄压口卸载对应区域内的压力。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型油动机系统，其特征在于，该系统包括液压控制阀和油动机；
所述油动机仅由缸体、活塞及活塞杆组成，所述活塞设置在缸体内，且活塞将缸体的内部空间分割为两个腔体，所述活塞杆固定于活塞上；
还包括设置于缸体上的两个油孔，且其中一个油孔与其中一个腔体相通，另一个油孔与另一个腔体相通；
所述液压控制阀上具有至少两个控制油口，两个油孔分别通过单独的油管与液压控制阀的不同控制油口相连，且两个控制油口的液压油流动方向可切换。
2.根据权利要求1所述的一种新型油动机系统，其特征在于，所述液压控制阀为电液伺服阀。
3.根据权利要求1所述的一种新型油动机系统，其特征在于，所述液压控制阀为四通换向阀。
4.根据权利要求1所述的一种新型油动机系统，其特征在于，还包括用于检测油动机活塞位置的位移传感器。
5.根据权利要求1所述的一种新型油动机系统，其特征在于，至少有一根油管上设置有泄压口。
6.根据权利要求5所述的一种新型油动机系统，其特征在于，两根油管上均设置有泄压口。
7.一种新型油动机系统所采用的控制方法，其特征在于，该控制方法适用于以下形式的油动机：所述油动机仅由缸体、活塞及活塞杆组成，所述活塞设置在缸体内，且活塞将缸体的内部空间分割为两个腔体，所述活塞杆固定于活塞上；
还包括设置于缸体上的两个油孔，且其中一个油孔与其中一个腔体相通，另一个油孔与另一个腔体相通；
该控制方法为：采用液压控制阀及油管分别通过所述油孔向不同腔体中补入或输出液压油，通过活塞两侧腔体内压的变化，达到驱动油动机动作目的。
8.根据权利要求7所述的一种新型油动机系统所采用的控制方法，其特征在于，所述液压控制阀采用电液伺服阀。
9.根据权利要求8所述的一种新型油动机系统所采用的控制方法，其特征在于，所述电液伺服阀包括四通换向阀。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的一种新型油动机系统所采用的控制方法，其特征在于，至少有一根油管上设置有泄压口，以在发生断油或断电事故时，通过对应泄压口卸载对应区域内的压力。
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