CN111075789A - 带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电液伺服控制系统液压保护装置，其特征在于包括：阀块座体(1)，其上具有用于连接液压系统的进油口P和出油口T、用于与伺服油缸(18)连接的负载端(A、B)；并联连接的第一路电液伺服阀组(22)和第二路电液伺服阀组(23)，其均连接到所述阀块座体(1)，工作油口分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，通过三位四通电磁换向阀(4)来控制第一路电液伺服阀组(22)或第二路电液伺服阀组(23)工作。本发明采用双油路设计保护，保障生产需求，增加了电液伺服系统运行的安全性和可靠性。

Description

带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置
技术领域
本发明属于电控机械设备技术领域，具体地，涉及一种带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置。
背景技术
钢铁、石油化工企业的轴流风机静止叶片角度控制、高炉煤气余压透平发电系统和放空阀开度控制中都使用了电液伺服控制系统，它结合伺服控制器、电液伺服阀、位移变送器快速精确地实现对位置、角度的控制。当电液伺服控制系统的某一部件出现故障时，如系统不能及时锁位就会造成静叶或阀门全开或全闭，存在安全隐患，使其不能正常生产运行。此时，在各冶金、化工、电站等领域通常采用停机取消作业、延缓生产任务、进行设备检修或更换故障设备等方式。这种方式检修设备多，检修周期长，投入人员较多，更换备件多较为繁琐，不能保证正常的生产计划，严重制约了企业的生产。
发明内容
本发明针对现有技术的上述问题，开发了电液伺服控制系统液压保护装置，其与电液伺服控制系统配套使用，用于轴流风机静止叶片角度控制、高炉煤气余压透平发电系统和放空阀开度控制等，快速精确地实现对位置、角度的控制，并能够提高电液伺服系统运行的安全性和可靠性。
具体地，本发明的目的是提供一种连接在电液伺服控制系统中的带冗余的液压保护装置，其能够在电液伺服控制系统中的某一部件发生故障时，通过自动切换保证正常的生产运行；同时，操作人员可随时在线对伺服控制系统液压保护装置进行检修维护，有针对性地更换设备备件。
根据本发明的实施例，提供了一种电液伺服控制系统液压保护装置，其特征在于包括：阀块座体(1)，其上具有用于连接液压系统的进油口P和出油口T、用于与伺服油缸(18)连接的负载端(A、B)；第一路电液伺服阀组(22)，其连接到所述阀块座体(1)，第一路电液伺服阀组(22)的控制油口与第一三位四通电磁换向阀(4)的第一出油口连接，第一路电液伺服阀组(22)的工作油口分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接；第二路电液伺服阀组(23)，其连接到所述阀块座体(1)，第二路电液伺服阀组(23)的控制油口与第一三位四通电磁换向阀(4)的第二出油口连接，第二路电液伺服阀组(23)的工作油口分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，第一路电液伺服阀组(22)、第二路电液伺服阀组(23)、以及第一三位四通电磁换向阀(4)均经由进油口P进油，经由出油口T回油，其中，第一三位四通电磁换向阀(4)连接到电液伺服控制系统，通过接收所述电液伺服控制系统的指令而在第一出油口输出和第二出油口输出之间切换。
根据本发明的实施例，所述电液伺服控制系统液压保护装置还包括：第三路电液伺服阀组，其包括第二三位四通电磁换向阀(3)、叠加式液控单向阀(2)，其中，第二三位四通电磁换向阀(3)的两个出油口分别与所述叠加式液控单向阀(2)的两个进油口连接，所述叠加式液控单向阀(2)的出油口分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，并经由出油口T回油，第三路电液伺服阀组与第一路电液伺服阀组(22)及第二路电液伺服阀组(23)采用并联方式。
根据本发明的实施例，所述阀块座体(1)包括分别连接到进油口P和出油口T的第一和第二节流截止阀(15、16)、以及在进油口P和出油口T之间短接的第三节流截止阀(17)。
根据本发明的实施例，所述第一路电液伺服阀组(22)包括伺服阀块座体(20)，其上安装有第一至第三液控单向阀(11、12、13)、第一电液伺服阀(10)、第四节流截止阀(14)，第一至第三液控单向阀(11、12、13)的控制端作为所述第一路电液伺服阀组(22)的控制端与第一三位四通电磁换向阀(4)的第一出油口连接，第一液控单向阀(11)与第一电液伺服阀(10)的进油口连接，第一液控单向阀(11)与进油口P连接，第二和第三液控单向阀(12、13)分别与第一电液伺服阀(10)的出油口连接，第二和第三液控单向阀(12、13)分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，第一电液伺服阀(10)的回油口与第四节流截止阀(14)的进油口连接，第四节流截止阀(14)经由出油口T回油。
根据本发明的实施例，所述第二路电液伺服阀组(23)包括伺服阀块座体(21)，其上安装有第四至第六液控单向阀(6、7、8)、第二电液伺服阀(5)、第五节流截止阀(9)，第四至第六液控单向阀(11、12、13)的控制端作为所述第二路电液伺服阀组(23)的控制端与第一三位四通电磁换向阀(4)的第二出油口连接，第四液控单向阀(6)与第二电液伺服阀(5)的进油口连接，第四液控单向阀(6)与进油口P连接，第五和第六液控单向阀(7、8)分别与第二电液伺服阀(5)的出油口连接，第五和第六液控单向阀(7、8)分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，第二电液伺服阀(5)的回油口与第五节流截止阀(9)的进油口连接，第五节流截止阀(9)经由出油口T回油。
根据本发明的实施例，当所述第一三位四通电磁换向阀(4)切换到第一出油口输出时，第五节流截止阀(9)关断，当所述第一三位四通电磁换向阀(4)切换到第二出油口输出时，第四节流截止阀(14)关断。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、采用自过滤清洗保护结构，将系统油与管路间的杂质、颗料物等有效的过滤，提升了电液伺服系统中的用油环境，减少了颗料堵塞油口、擦伤密封件、磨损元件等，保证了系统运行油路的通畅、清洁；
2、采用冗余式结构设计，通过双油路设计保护，一路工作，另一路系统锁油热备，两路互为备用，同时在两路均故障的情况下，还可以通过三位四通电磁阀进行切换保障生产需求，增加了电液伺服系统运行的安全性、可靠性，起到了多重保护的作用，通过对切换工作油路，真正地实现在线更换损坏部件，有效的保证了正常的生产运行；
3、采用模块化集成阀块座体结构，结构尺寸小，实现了对各动作元件的高度集成，减少了问题故障点，提升了部件的通用性、互换性，方便查找故障、更换备件、现场维修；
4、采用阻尼式流道孔结构设计，减小流量，控制介质油的流动速度，提高了对阀芯工作稳定性，实现了对执行元件等点动调节静叶、阀门开度及锁位功能，方便了现场安装调试，运行生产的需求。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的一种带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置的结构正视图；
图2和3为根据本发明的实施例的一种带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置的结构侧视图；
图4为根据本发明的实施例的一种带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置的电液伺服阀组的结构示意图；
图5为根据本发明的实施例的一种带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置的工作原理示意图。
具体实施方式
本领域的技术人员能够理解，尽管以下的说明涉及到有关本发明的实施例的很多技术细节，但这仅为用来说明本发明的原理的示例、而不意味着任何限制。本发明能够适用于不同于以下例举的技术细节之外的场合，只要它们不背离本发明的原理和精神即可。
另外，为了避免使本说明书的描述限于冗繁，在本说明书中的描述中，可能对可在现有技术资料中获得的部分技术细节进行了省略、简化、变通等处理，这对于本领域的技术人员来说是可以理解的，并且这不会影响本说明书的公开充分性。
本发明的实施例适用于包括轴流风机的静止叶片角度调整、TRT系统及放空阀开度调整的电液伺服控制系统液压保护装置等。通过本发明的实施例，电液伺服阀实现对其中一路工作，另一路锁油热备，互为备用。本发明实现了对电液伺服控制系统运行的多重保护设计，保证正常的生产运行，同时还具有体积小、模块化集成式设计、可靠性高、运行稳定、处理灵活、可在线维修等优点。
下面，结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。
图1为根据本发明的实施例的一种带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置的结构正视图；图2和3为根据本发明的实施例的一种带冗余的电液伺服控制系统液压保护装置的结构侧视图。
如图1至3所示，所述电液伺服控制系统液压保护装置主要包括阀块座体1、第一路电液伺服阀组22、第二路电液伺服阀组23、三位四通电磁换向阀3、4，叠加式液控单向阀2，三个节流截止阀15、16、17、以及与电液伺服控制系统相连接的液压管接件24、伺服油缸18。
其中，第一液控节流截止阀15与进油口P连接，用于引入压力油。
第一路电液伺服阀组22的控制油口与三位四通电磁换向阀4的第一出油口相连接，第一路电液伺服阀组22的油口(进出油口)与伺服油缸18的油口(左右腔的进出油口)连接，通过节流截止阀16形成回油。
第二路电液伺服阀组23的控制油口与三位四通电磁换向阀4的第二出油口相连接，第二路电液伺服阀组23的油口(进出油口)与伺服油缸18的油口(进出油口)连接，通过节流截止阀16形成回油。
同时，压力油从三位四通电磁换向阀3的进油口引入，三位四通电磁换向阀3的两个出油口分别与叠加式液控单向阀2的两个进油口连接；叠加式液控单向阀2的出油口分别与伺服油缸18的左右腔连接，最终通过节流截止阀16回油；
所述第一路电液伺服阀组22包括伺服阀块座体20，其上安装有液控单向阀11至13、电液伺服阀10、节流截止阀14。所述第一路电液伺服阀组22与阀块座体1连接，液控单向阀11与电液伺服阀10的进油口连接，液控单向阀12、13分别与电液伺服阀10的出油口连接，电液伺服阀10的回油口与节流截止阀14的进油口连接，节流截止阀14通过阀块座体1与节流截止阀16连接形成回油。
所述第二路电液伺服阀组23包括伺服阀块座体21，其上安装有液控单向阀6至8、电液伺服阀5、节流截止阀9。所述第二路电液伺服阀组23与阀块座体1连接，液控单向阀6与电液伺服阀5的进油口连接，液控单向阀7、8分别与电液伺服阀5的出油口连接，电液伺服阀5的回油口与节流截止阀9的进油口连接，节流截止阀9通过阀块座体1与节流截止阀16连接形成回油。
所述带冗余的液压保护装置的各座体上设有安装孔，用于将所述液压保护装置的阀组通过螺栓安装在座体上。其中，P、T端分别与液压系统的进出油口连接，A、B负载端分别通过液压管接件24与伺服油缸18的左右腔连接。
通过对三位四通电磁换向阀4位置、方向的切换，所述第一路电液伺服阀组与第二路电液伺服阀组可形成冗余式结构或双路一备一用结构等。
如图4所示，所述伺服阀组均采用模块化集成阀块座体结构，液控单向阀、节流截止阀均采用螺纹连接且以O型密封圈形式插装在伺服阀块座体形成通路油腔。
在所述三位四通电磁换向阀4与阀块座体1的回油油路中，在阀块座体1上设置阻尼式流道孔。
如图5所示，该实施例的液压保护装置有三路油路，其中两路通过采用三位四通电磁换向阀4进行换向切换，初始位置处于中间位，通过电液伺服控制系统(如上位机)切换指令，即，通过接收所述电液伺服控制系统的指令而在第一出油口输出和第二出油口输出之间切换。
当切换至三位四通电磁换向阀4的第一出油口时，第一路电液伺服阀组22为工作路，第二路电液伺服阀组23为锁油热备，采用了液压双向缩紧回路设计(两个并联的液控单向阀12、13实现对伺服油缸的进出口油路的锁定，第一液控单向阀11实现对伺服阀的进油口的锁定)实现对伺服油缸18的锁位，电液伺服控制系统调节器(上位机，如PLC、手操器等)根据反馈电信号及负载情况，通过电液伺服阀10调节静叶角度或阀门开度等。
当切换至三位四通电磁换向阀4的第二出油口时，第二路电液伺服阀组23为工作路，第一路电液伺服阀组22为锁油热备，也采用液压双向缩紧回路设计(两个并联的液控单向阀7、8实现对伺服油缸的进出口油路的锁定，第一液控单向阀6实现对伺服阀的进油口的锁定)实现对伺服油缸18的锁位，电液伺服控制系统调节器(上位机，如PLC、手操器等)根据反馈电信号及负载情况，通过电液伺服阀5调节静叶角度或阀门开度等。
这样，在某一路由于异常原因(如伺服控制系统中某控制元件发生故障时，或由于其他干扰因素)影响运行时，三位四通电磁换向阀4切换至备用油路，保证正常的运行使用。
第三路油路为微调控制油路，当电液伺服控制回路处于锁定状态时，如果静叶角度与或阀门开度与所要求的位置偏差较大，可以启动电磁调节系统，以点动方式对静叶角度或阀门开度进行修正。使三位四通电磁换向阀3的两个电磁铁通电，控制伺服油缸18的活塞左、右缓慢移动，达到指定的位置(注：这时静叶或阀门不受伺服系统的控制)，以使静叶或阀门不会完全失控，可以继续维持系统工作。同时考虑在以点动方式调节时避免调节幅度过大，三位四通电磁换向阀3的回油油路中设计采用阻尼式流道孔用以实现改变流量，以达到微量调节的目的。电液伺服阀组油路、微调控制油路采用并联方式，相互独立，互补干扰。
此外，所述第一路电液伺服阀组22处于工作状态时，可以将第二路电液伺服阀组23的回油路上装载节流截止阀9关断，这样可形成对第二路电液伺服阀组23的保护，避免冲击损失，损坏元件。同理，所述第二路电液伺服阀组23处于工作状态时，也可以将第一路电液伺服阀组22的回油路上装载节流截止阀14关断。
下面描述所述电液伺服控制系统液压保护装置的自清洗过滤保护结构。
为保证使用介质液压油的清洁，需过滤由于焊接管路过程中，产生的颗粒、杂质残留在管线内，这样就会造成对阀组的堵塞、元件损伤等，为实现该功能，需在阀块座体1上增加三个节流截止阀15、16、17。具体方法如下：通过对阀块座体1的流道孔设计，关断节流截止阀15、16，打开节流截止阀17，通过关断电液伺服系统的进、出油口，使供给系统油对管路内的颗粒、杂质进行自清洗、过滤，形成对电液伺服阀系统液压保护装置的保护。
总之，阀块座体结构采用模块化集成方式，集成了伺服阀块座体、液控单向阀、电液伺服阀、节流截止阀等部件。通过在伺服阀块座体上的流道孔设计，将液控单向阀、节流截止阀分别通过螺纹方式插装在伺服阀块座体，将多部件集成于一体，形成部件模块化，优化了结构尺寸，有利了对故障点的排查，便于更换维修。
最后，本领域的技术人员能够理解，对本发明的上述实施例能够做出各种修改、变型、以及替换，其均落入如所附权利要求限定的本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电液伺服控制系统液压保护装置，其特征在于包括：
阀块座体(1)，其上具有用于连接液压系统的进油口P和出油口T、用于与伺服油缸(18)连接的负载端(A、B)；
第一路电液伺服阀组(22)，其连接到所述阀块座体(1)，第一路电液伺服阀组(22)的控制油口与第一三位四通电磁换向阀(4)的第一出油口连接，第一路电液伺服阀组(22)的工作油口分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接；
第二路电液伺服阀组(23)，其连接到所述阀块座体(1)，第二路电液伺服阀组(23)的控制油口与第一三位四通电磁换向阀(4)的第二出油口连接，第二路电液伺服阀组(23)的工作油口分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，
其中，第一路电液伺服阀组(22)、第二路电液伺服阀组(23)、以及第一三位四通电磁换向阀(4)均经由进油口P进油，经由出油口T回油，
其中，第一三位四通电磁换向阀(4)连接到电液伺服控制系统，通过接收所述电液伺服控制系统的指令而在第一出油口输出和第二出油口输出之间切换。
2.根据权利要求1所述的电液伺服控制系统液压保护装置，其特征在于还包括：
第三路电液伺服阀组，其包括第二三位四通电磁换向阀(3)、叠加式液控单向阀(2)，其中，第二三位四通电磁换向阀(3)的两个出油口分别与所述叠加式液控单向阀(2)的两个进油口连接，所述叠加式液控单向阀(2)的出油口分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，并经由出油口T回油，
第三路电液伺服阀组与第一路电液伺服阀组(22)及第二路电液伺服阀组(23)采用并联方式。
3.根据权利要求1所述的电液伺服控制系统液压保护装置，其特征在于，所述阀块座体(1)包括分别连接到进油口P和出油口T的第一和第二节流截止阀(15、16)、以及在进油口P和出油口T之间短接的第三节流截止阀(17)。
4.根据权利要求1所述的电液伺服控制系统液压保护装置，其特征在于，
所述第一路电液伺服阀组(22)包括伺服阀块座体(20)，其上安装有第一至第三液控单向阀(11、12、13)、第一电液伺服阀(10)、第四节流截止阀(14)，
第一至第三液控单向阀(11、12、13)的控制端作为所述第一路电液伺服阀组(22)的控制端与第一三位四通电磁换向阀(4)的第一出油口连接，
第一液控单向阀(11)与第一电液伺服阀(10)的进油口连接，第一液控单向阀(11)与进油口P连接，
第二和第三液控单向阀(12、13)分别与第一电液伺服阀(10)的出油口连接，第二和第三液控单向阀(12、13)分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，
第一电液伺服阀(10)的回油口与第四节流截止阀(14)的进油口连接，第四节流截止阀(14)经由出油口T回油。
5.根据权利要求4所述的电液伺服控制系统液压保护装置，其特征在于，
所述第二路电液伺服阀组(23)包括伺服阀块座体(21)，其上安装有第四至第六液控单向阀(6、7、8)、第二电液伺服阀(5)、第五节流截止阀(9)，
第四至第六液控单向阀(11、12、13)的控制端作为所述第二路电液伺服阀组(23)的控制端与第一三位四通电磁换向阀(4)的第二出油口连接，
第四液控单向阀(6)与第二电液伺服阀(5)的进油口连接，第四液控单向阀(6)与进油口P连接，
第五和第六液控单向阀(7、8)分别与第二电液伺服阀(5)的出油口连接，第五和第六液控单向阀(7、8)分别经由所述负载端(A、B)与所述伺服油缸(18)的左右腔连接，
第二电液伺服阀(5)的回油口与第五节流截止阀(9)的进油口连接，第五节流截止阀(9)经由出油口T回油。
6.根据权利要求5所述的电液伺服控制系统液压保护装置，其特征在于，
当所述第一三位四通电磁换向阀(4)切换到第一出油口输出时，第五节流截止阀(9)关断，
当所述第一三位四通电磁换向阀(4)切换到第二出油口输出时，第四节流截止阀(14)关断。
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