CN109307093B - 大型球阀开度精确控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型球阀开度精确控制系统。本发明包括电位器、A放大器、三位三通电磁阀、液压缸、拨叉机构和角位移传感器。所述的电位器用于检测球阀阀杆的转动角度，液压缸中的活塞杆可以左右往复运动，从而带动拨叉机构运动，拨叉机构带动球阀的阀杆转动，使球阀的开度变小或变大，A放大器的输入来自电位器，经过分压之后分别输入两个比较器，通过与指令电压的大小比较判断，从而决定三位三通电磁阀的状态，进而控制液压缸动作。本发明结构简单、性能可靠、成本低，且易于控制。

Description

大型球阀开度精确控制系统
技术领域
本发明属于机电装备领域，具体涉及一种大型球阀开度精确控制系统。
背景技术
石化行业是国民经济重要支柱产业和基础产业，石化行业资金、资源、技术密集，产品应用范围广，产业关联度高，经济总量大，在国民经济中占有十分重要的地位。
我国石化业正朝着大型化、规模化和国际化方向发展，未来5年内仍将保持可持续发展。国内数十套千万吨级炼油装置和百万吨级乙烯装置将进行新建和改扩建，为石化用阀门的需求开辟了广阔的市场。此外，目前国内各炼厂运行的各种类型泵阀已经陈旧老化，急需更新和改造。
中国石化用阀门正在朝着大口径、高精度流量控制的方向发展。传统的电动、气动驱动装置已较难满足上述应用的需求，针对大型阀门大扭矩驱动装置的比例控制研究已越来越受到重视。
发明内容
本发明的目的是设计出一种大型球阀开度精确控制系统，能实现大型球阀开度的精确比例控制，从而精确控制球阀的过流流量。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为：
本发明包括电位器、A放大器、三位三通电磁阀、液压缸、拨叉机构和角位移传感器。
所述的电位器的一端接地，另一端接电源+V，用于检测球阀阀杆的转动角度。
所述的A放大器的输入是电位器滑动触头的电压Ua，A放大器输出电压Ub1至A电压比较器的一个输入端，A放大器输出经电阻R1、电阻R2分压产生的电压Ub2至B电压比较器的一个输入端；A电压比较器的另一个输入端和B电压比较器的另一个输入端均接入指令电压Ui；当Ui> Ub1时，A电压比较器输出电压Uc1，经过B放大器后，会使三位三通电磁阀的A电磁铁得电；当Ui<Ub2时，B电压比较器输出电压Uc2，经过C放大器后，会使三位三通电磁阀的B电磁铁得电。
所述的三位三通电磁阀的阀口A接液压缸的无杆腔，阀口P接液压缸的有杆腔，O口通过阻尼孔接油箱。
所述的液压缸中的活塞杆可以左右往复运动，从而带动拨叉机构运动，拨叉机构带动球阀的阀杆转动，使球阀的开度变小或变大。
所述的角位移传感器实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器，实现对球阀开度的闭环控制。
当要求球阀的开度变大时，即将指令电压Ui变大；当Ui> Ub1时，A电压比较器输出电压Uc1，再经B放大器放大，使A电磁铁得电，三位三通电磁阀换向，液压缸的活塞向左移动，液压缸无杆腔中的液压油通过三位三通电磁阀的A、O口及阻尼孔流入油箱，同时液压缸活塞杆通过拨叉机构，带动球阀的阀杆转动，球阀的开度变大，通过球阀的流体流量加大，角位移传感器实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器；直到Ui= Ub1为止，此时A电磁铁失电，三位三通电磁阀恢复到中位，液压缸活塞无运动，球阀的阀杆停止转动，球阀的开度调整结束。
当要求球阀的开度变小时，即将指令电压Ui变小；当Ui<Ub2时，B电压比较器输出电压Uc2，再经C放大器放大，使B电磁铁得电，三位三通电磁阀换向，液压缸的无杆腔通过三位三通电磁阀的A、P口接入压力为PS 的液压油，液压缸的活塞向右移动，液压缸有杆腔中的液压油通过溢流阀流入油箱中，同时液压缸的活塞通过拨叉机构，带动球阀的阀杆转动，球阀的开度变小，通过球阀的流体流量变小，角位移传感器实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器；直到Ui= Ub2为止，此时B电磁铁失电，三位三通电磁阀恢复到中位，液压缸的活塞无运动，球阀的阀杆停止转动，球阀的开度调整结束。
本发明具有的性能及优点是：
1、将数字式电液比例控制技术应用到大型球阀开度的比例控制中，实现了大型球阀开度的精确比例控制，从而精确控制球阀的过流流量；
2、本发明大型球阀开度精确控制系统的结构简单、性能可靠、成本低，且易于控制。
附图说明
图1为大型球阀开度精确控制系统原理图；
图中：1-电位器，2-电阻R2，3-电阻R1，4-A放大器，5-A电压比较器，6-B电压比较器，7-B放大器，8-C放大器，9-阻尼孔，10-B电磁铁，11-三位三通电磁阀，12-A电磁铁，13-液压缸，14-拨叉机构，15-阀杆，16-球阀，17-角位移传感器，18-压力表，19-油箱，20-蓄能器，21-齿轮泵，22-过滤器，23-单向阀，24-溢流阀。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步说明。
本实施例包括电位器1、A放大器4、三位三通电磁阀11、液压缸13、拨叉机构14和角位移传感器17。
所述的电位器1的一端接地，另一端接+V，用于检测球阀16的阀杆15的转动角度。
所述的A放大器4的输入是电位器1滑动触头的电压Ua，A放大器4输出Ub1至A电压比较器5的输入端，A放大器4输出经电阻R1 3、电阻R2 2分压产生的Ub2至B电压比较器6的输入端。A电压比较器的另一个输入端和B电压比较器的另一个输入端均接入指令电压Ui，Ui为指令电压。当Ui> Ub1时，A电压比较器输出电压Uc1，经过B放大器7后，会使三位三通电磁阀的A电磁铁12得电；当Ui<Ub2时，B电压比较器输出电压Uc2，经过C放大器8后，会使三位三通电磁阀的B电磁铁10得电。
所述的三位三通电磁阀的阀口A接液压缸的无杆腔，阀口P接液压缸的有杆腔，O口通过阻尼孔接油箱9。
所述的液压缸为差动液压缸，液压缸有杆腔与无杆腔有效作用面积为1：2，液压缸的有杆腔常通高压PS，初始状态时液压缸的无杆腔压力为0.5PS，有杆腔与无杆腔保持平衡。
所述的液压缸活塞及活塞杆可以左右往复运动，从而带动拨叉机构运动，拨叉机构带动球阀的阀杆转动，使球阀的开度变小或变大。
所述的角位移传感器17实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器，实现对球阀开度的闭环控制。
齿轮泵21从油箱19中吸入液压油，经过过滤器22、单向阀23，输出压力为PS 的液压油到系统中，同时系统中配置压力表18和溢流阀24。
蓄能器20储存液压能，在供油压力不足或泵站停止工作时补充油液，避免球阀启闭过程中出现波动。
系统正常情况下Ub2≤Ui≤Ub1，此时A电压比较器、B电压比较器、B放大器与C放大器都无输出，A电磁铁与B电磁铁都失电，三位三通电磁阀处于中位，液压缸活塞无运动，球阀保持原角度不变。
本实施例的工作过程为：
启动泵站，通过齿轮泵从油箱中吸入液压油，经过过滤器、单向阀，输出压力为PS的液压油到系统。蓄能器储存液压能，在供油压力不足或泵站停止工作时补充油液，避免球阀启闭过程中出现波动。
当要求球阀的开度变大，即将指令电压Ui变大，当Ui> Ub1时，A电压比较器输出电压Uc1，再经B放大器放大，使A电磁铁得电，三位三通电磁阀换向，液压缸的活塞向左移动，液压缸无杆腔中的液压油通过三位三通电磁阀的A、O口及阻尼孔流入油箱，同时液压缸活塞杆通过拨叉机构，带动球阀的阀杆转动，球阀的开度变大，通过球阀的流体流量加大，角位移传感器实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器。直到Ui= Ub1为止，此时A电磁铁失电，三位三通电磁阀恢复到中位，液压缸活塞无运动，球阀的阀杆停止转动，球阀的开度调整结束。
当要求球阀的开度变小，即将指令电压Ui变小，当Ui<Ub2时，B电压比较器输出电压Uc2，再经C放大器放大，使B电磁铁得电，三位三通电磁阀换向，液压缸的无杆腔通过三位三通电磁阀的A、P口接入压力为PS 的液压油，液压缸的活塞向右移动，液压缸有杆腔中的液压油通过溢流阀流入油箱中，同时液压缸的活塞通过拨叉机构，带动球阀的阀杆转动，球阀的开度变小，通过球阀的流体流量变小，角位移传感器实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器。直到Ui= Ub2为止，此时B电磁铁失电，三位三通电磁阀恢复到中位，液压缸的活塞无运动，球阀的阀杆停止转动，球阀的开度调整结束。

Claims (2)

1.大型球阀开度精确控制系统，包括电位器、A放大器、三位三通电磁阀、液压缸、拨叉机构和角位移传感器，其特征在于：
所述的电位器的一端接地，另一端接电源+V，用于检测球阀阀杆的转动角度；
所述的A放大器的输入是电位器滑动触头的电压Ua，A放大器输出电压Ub1至A电压比较器的一个输入端，A放大器输出经电阻R1、电阻R2分压产生的电压Ub2至B电压比较器的一个输入端；A电压比较器的另一个输入端和B电压比较器的另一个输入端均接入指令电压Ui；当Ui> Ub1时，A电压比较器输出电压Uc1，经过B放大器后，会使三位三通电磁阀的A电磁铁得电；当Ui<Ub2时，B电压比较器输出电压Uc2，经过C放大器后，会使三位三通电磁阀的B电磁铁得电；
所述的三位三通电磁阀的阀口A接液压缸的无杆腔，阀口P接液压缸的有杆腔，O口通过阻尼孔接油箱；
所述的液压缸中的活塞杆可以左右往复运动，从而带动拨叉机构运动，拨叉机构带动球阀的阀杆转动，使球阀的开度变小或变大；
所述的角位移传感器实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器，实现对球阀开度的闭环控制；
当要求球阀的开度变大时，即将指令电压Ui变大；当Ui> Ub1时，A电压比较器输出电压Uc1，再经B放大器放大，使A电磁铁得电，三位三通电磁阀换向，液压缸的活塞向左移动，液压缸无杆腔中的液压油通过三位三通电磁阀的A、O口及阻尼孔流入油箱，同时液压缸活塞杆通过拨叉机构，带动球阀的阀杆转动，球阀的开度变大，通过球阀的流体流量加大，角位移传感器实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器；直到Ui= Ub1为止，此时A电磁铁失电，三位三通电磁阀恢复到中位，液压缸活塞无运动，球阀的阀杆停止转动，球阀的开度调整结束；
当要求球阀的开度变小时，即将指令电压Ui变小；当Ui<Ub2时，B电压比较器输出电压Uc2，再经C放大器放大，使B电磁铁得电，三位三通电磁阀换向，液压缸的无杆腔通过三位三通电磁阀的A、P口接入压力为PS 的液压油，液压缸的活塞向右移动，液压缸有杆腔中的液压油通过溢流阀流入油箱中，同时液压缸的活塞通过拨叉机构，带动球阀的阀杆转动，球阀的开度变小，通过球阀的流体流量变小，角位移传感器实时采集球阀阀杆的转动角度，反馈到电位器；直到Ui= Ub2为止，此时B电磁铁失电，三位三通电磁阀恢复到中位，液压缸的活塞无运动，球阀的阀杆停止转动，球阀的开度调整结束；
所述的液压缸为差动液压缸，液压缸有杆腔与无杆腔有效作用面积为1：2，液压缸的有杆腔常通高压PS，初始状态时液压缸的无杆腔压力为0.5PS，有杆腔与无杆腔保持平衡；
还包括蓄能器，所述的蓄能器储存液压能，在供油压力不足或泵站停止工作时补充油液，避免球阀启闭过程中出现波动。
2.根据权利要求1所述的大型球阀开度精确控制系统，其特征在于：还包括齿轮泵，所述的齿轮泵从油箱中吸入液压油，经过过滤器、单向阀，输出压力为PS 的液压油到系统中。
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