CN112727819A - 一种新型的汽轮机伺服冗余控制系统 - Google Patents

一种新型的汽轮机伺服冗余控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种汽轮机控制系统。技术方案是：一种新型的汽轮机伺服冗余控制系统，其特征在于：包括油路系统和控制系统；所述油路系统包括：1)控制油进油口通过油管连通滤芯后分为两路，一路连通MOOG阀2第1接口，MOOG阀2第2接口再连通插装阀1第1接口，另一路连通MOOG阀1第1接口，MOOG阀1第2接口再连通插装阀2第3接口；插装阀1第2接口与插装阀2第2接口并联，然后通过油管分别连通油动机上腔以及插装阀3第2接口；2)截止阀1与滤芯之间的油管又引出两个支路。该伺服冗余控制系统应能在MOOG阀或伺服卡发生故障时，仍能保证控制伺服控制系统正常运行，以维护企业正常生产秩序，避免不必要的损失。

Description

一种新型的汽轮机伺服冗余控制系统
技术领域
本发明涉及一种汽轮机控制系统，尤其是伺服冗余控制系统。
背景技术
常规汽轮机的油压控制系统结构是(参见图2)：
依照液压油进油方向，油管连通截止阀1后分为两路，一路依次连通滤芯、MOOG阀后，再分别接通与油动机上腔以及插装阀的第2接口；另一路接通电磁阀1的第1接口；电磁阀1的第2接口和电磁阀2的第1接口接通，电磁阀2的第2接口接通插装阀的第4接口；电磁阀1的第4接口和电磁阀2的第4接口并联后经截止阀3接无压回油口；
油动机下腔通过油管接通插装阀第3接口，经插装阀第2接口(插装阀第3接口和第2接口一直为接通)通过油管与MOOG阀回油口并联后经过截止阀2连通有压回油口。
常规汽轮机伺服控制系统中，DEH系统的控制指令通过数据线(图中用点划线表示)接通伺服卡指令输入端，伺服卡的指令输出端通过数据线(图中用点划线表示)接通MOOG阀的控制端，伺服卡信号输入端通过数据线(图中用点划线表示)接油动机的两个位置传感器(LVDT1与LVDT2)信号输出端；DEH系统的DO卡件输出端分别通过数据线(图中用点划线表示)接通两个电磁阀的控制端。
以上系统中，插装阀与油动机组成了油动机组件(图中用虚线框框出)；其余所有的电磁阀、MOOG阀、滤芯以及截止阀组成了伺服组件(图中用虚线框框出)。
工作原理是：DEH系统的AO卡件输出两路4-20mA的阀门开度指令到伺服卡指令输入端，油动机的两个位置传感器(LVDT1，LVDT2)的输出端各输出一路位置反馈信号，接入伺服卡的信号输入端，经高选后，和DEH的指令经比较运算后，输出一路冗余的电流信号到MOOG阀，控制MOOG阀的阀芯状态(控制油经截止阀1、滤芯进入MOOG阀；MOOG阀在伺服卡指令的作用下，在接通进油、接通回油和进回油封闭三种状态来回切换)，从而控制油动机上腔的进回油，实现控制油动机的位置的目的。
当DEH给伺服卡指令输入端一个阀门开度指令，和输入伺服卡的位移传感器(LVDT1，LVDT2为冗余配置，接入伺服卡输入端，经高选运算后输出一路位置信号)反馈的位置状态信号(高选后的信号)比较运算后，输出一路冗余的电流信号到MOOG阀，控制MOOG阀的动作，实现进油路接通或回油路接通。当DEH指令开度大于阀门实际开度时，伺服卡运算后输出一路正的mA指令到MOOG阀，MOOG阀进油路接通时，控制油经MOOG阀进入油动机上腔，推动油动机下行；当LVDT反馈的位置状态信号和DEH指令开度一致时，伺服卡输出0mA的电流信号到MOOG阀，MOOG阀进回油都封闭，此时油动机上腔不进油也不回油，油动机保持位置不变。当DEH指令开度小于阀门实际开度时，伺服卡运算后输出一路负的mA指令到MOOG阀，MOOG阀回油路接通时，油动机上腔经MOOG阀第2接口、MOOG阀第3、截止阀2，和有压回油口接通；油动机在弹簧力的作用下，推动油动机上行；当LVDT反馈的位置状态信号和DEH指令开度一致时，伺服卡输出0mA的电流信号到MOOG阀，MOOG阀进回油都封闭，此时油动机上腔不进油也不回油，油动机保持位置不变。
DEH系统DO卡件输出两路开关指令到电磁阀1和电磁阀2的控制端。通过控制通断电，实现对电磁阀阀芯状态的控制，进而控制插装阀第4接口的进回油，达到控制插装阀阀芯状态，最终实现控制插装阀第2接口与有压回油口通断的目的。正常状态下，电磁阀1和电磁阀2处于失电状态(图2所示状态)，进油路接通，回油路封闭；控制油经截止阀1、电磁阀1和电磁阀2后进入插装阀第4接口，插装阀阀芯在下腔油压和弹簧力的共同作用下(插装阀上腔压力小于等于下腔压力)被往上推，插装阀第2接口被封闭，油动机的快速回油路被封闭；当油动机需要快速泄油时，电磁阀1和电磁阀2通电，两个电磁阀的进油路封闭、回油路接通，插装阀下腔的控制油经电磁阀1、电磁阀2、截止阀3后通过无压回油口回油箱，插装阀的阀芯在上腔油压的作用下，克服弹簧力往下运动，油动机上腔和油动机下腔通过插装阀第1接口与有压回油接通，油动机在弹簧力的作用下，快速上行，从而实现油动机快速关闭。
上述伺服控制系统的缺点，是MOOG容易发生故障而不能工作，必须停机后才能对MOOG进行检修和更换。
上述伺服控制系统的不足是：伺服卡和MOOG伺服阀均为一个，当MOOG阀和伺服卡发生故障时，必须停机才能维修，会给用户带来经济损失。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种新型的汽轮机伺服冗余控制系统，伺服冗余控制系统应能在MOOG阀或伺服卡发生故障时，仍能保证控制伺服控制系统正常运行，以维护企业正常生产秩序，避免不必要的损失。
本发明采用的技术方案是：
一种新型的汽轮机伺服冗余控制系统，其特征在于：该伺服冗余控制系统包括油路系统和控制系统；
所述油路系统包括：
1)控制油进油口通过油管连通滤芯后分为两路，一路连通MOOG阀2第1接口，MOOG阀
2第2接口再连通插装阀1第1接口，另一路连通MOOG阀1第1接口，MOOG阀1第2接口再连通插装阀2第3接口；
插装阀1第2接口与插装阀2第2接口并联，然后通过油管分别连通油动机上腔以及插装阀3第2接口；
2)截止阀1与滤芯之间的油管又引出两个支路；
一个支路连通电磁阀1第1接口；
同时：电磁阀1第2接口连通电磁阀2第1接口，电磁阀1第2接口接电磁阀2第1接口，电磁阀2第2接口连通插装阀3第4接口，电磁阀1第4接口与电磁阀2第4接口并联后接无压回油口；
另一个支路又分成两路，一路连通电磁阀4第1接口，另一路连通电磁阀3第1接口；同时：电磁阀4第2接口与电磁阀3第2接口并联，再连通插装阀1第4接口；电磁阀4第3接口与电磁阀3第3接口并联，再连通插装阀2第4接口；电磁阀3第4接口与电磁阀4第4接口并联，再连通无压回油口；
3)有压回油口通过油管连通截止阀2后分为两路，一路连通MOOG阀2第3接口，另一路分为两个支路；一个支路连通MOOG阀1第3接口，另一个支路连通插装阀3第1接口；插装阀3第3接口连通油动机下腔；
所述控制系统包括：
DEH系统的AO卡件通过两路数据线分别接通伺服卡1和伺服卡2的指令输入端；伺服卡1的指令输出端通过数据线接通MOOG阀1控制端，伺服卡1的信号输入端接通油动机的第一位置传感器与第二位置传感器；伺服卡2的指令输出端通过数据线接通MOOG阀2控制端，伺服卡2的信号输入端接通油动机的第三位置传感器与第四位置传感器；
DEH系统DO卡件通过两路数据线分别接通电磁阀1和电磁阀2的控制端，以输出两路开关指令；并且，DEH系统DO卡件通过两路数据线分别接通电磁阀3和电磁阀4的控制端，以输出两路开关指令。
电磁阀3与电磁阀4的各个接口，以及MOOG阀的各个接口，均一一安装有用于控制通断的截止阀。
控制油进油口、有压回油口以及无压回油口分别安装有截止阀。
所述插装阀3第2接口还作为上测压点接通一油压表。
所述插装阀3第4接口也作为下测压点接通另一油压表。
本发明的有益效果是：相对于常规伺服控制系统，本发明可以实现MOOG阀控制(MOOG阀1和MOOG阀2)在线无扰切换，以及在线检修和更换，实现伺服控制系统不停机在线维护，提高汽轮机伺服控制系统的可靠性，减少汽轮机因伺服控制系统故障引起的停机，从而减少经济损失，提高经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例的系统结构原理图。
图2是常规汽轮机伺服控制系统原理图。
图3是本发明实施例中MOOG阀的结构示意图。
图4是本发明实施例中插装阀的结构示意图。
图5是本发明实施例中电磁阀的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图所示的实施例进一步说明。
附图所示的新型的汽轮机伺服冗余控制系统，包括油路系统和控制系统；
所述油路系统包括：
1)控制油进油口通过油管连通截止阀1、滤芯后分为两路，一路依次连通截止阀4、MOOG阀2(MOOG阀2的第1接口、MOOG阀2的第2接口)、截止阀10以及插装阀1(第1接口，另一路依次连通截止阀6、MOOG阀1(MOOG阀1的第1接口、MOOG阀1的第2接口)、截止阀11以及插装阀2第3接口；
插装阀1第2接口与插装阀2第2接口并联，然后通过油管分别连通油动机上腔以及插装阀3第2接口；
2)截止阀1与滤芯之间的油管又引出两个支路；
一个支路连通电磁阀1第1接口，电磁阀1第2接口接电磁阀2第1接口，电磁阀2第2接口连通插装阀3第4接口；电磁阀1第4接口与电磁阀2第4接口并联后接无压回油口(电磁阀1和电磁阀2能否接通取决于电磁阀通电状态)；
另一个支路在截止阀8和截止阀14前分成两路，一路依次接通由截止阀14、电磁阀4第1接口，另一路依次接通截止阀8、电磁阀3第1接口；同时，
电磁阀4第2接口连通截止阀16后的油管，与电磁阀3第2接口连通截止阀12后的油管并联，再连通插装阀1第4接口；电磁阀4第3接口连通截止阀17后的油管，与电磁阀3第3接口连通截止阀13后的油管并联，再连通插装阀2第4接口；电磁阀3第4接口连通截止阀9后的油管，与电磁阀4第4接口连通截止阀通15后的并联，再连通无压回油口；
3)有压回油出口通过油管连通截止阀2后分为两路，一路依次连通截止阀5以及MOOG阀2第3接口，另一路分为两个支路；一个支路依次连通截止阀7以及MOOG阀1第3接口，另一个支路通过插装阀3第1接口，插装阀3第3接口连通油动机下腔。
所述插装阀3第2接口还作为测压点接通一油压表；所述插装阀3第4接口也作为测压点接通另一油压表。
所述控制系统包括：
DEH系统的AO卡件(4-20mA模拟量输出卡)通过两路数据线(图中用点划线表示；以下同)分别接通伺服卡1和伺服卡2的指令输入端；伺服卡1的指令输出端通过数据线接通MOOG阀1的控制端，伺服卡1的信号输入端分别通过数据线接通油动机的第一位置传感器LVDT1与第二位置传感器LVDT2；
伺服卡2的指令输出端通过数据线接通MOOG阀2的控制端，伺服卡2的信号输入端分别通过数据线接通油动机的第三位置传感器LVDT3与第四位置传感器LVDT4；
DEH系统DO卡件(开关量输出卡)通过两路数据线分别接通电磁阀1和电磁阀2的控制端，以输出两路开关指令；并且，DEH系统DO卡件通过两路数据线分别接通电磁阀3和电磁阀4的控制端，以输出两路开关指令。
以上系统中，插装阀3与油动机组成油动机组件(图中用虚线框框出)；其余所有的插装阀、电磁阀、MOOG阀、滤芯以及截止阀组成了伺服冗余组件(图中用虚线框框出)。
工作原理是：
本发明相对于常规系统，主要是增加了一个MOOG阀、两个电磁阀、两个插装阀和两个位置传感器(LVDT)，以及若干截止阀。
单个MOOG的控制回路和快速泄油回路与常规伺服控制系统相同，不同点是本发明通过控制两个电磁阀(电磁阀3和电磁阀4)和插装阀(插装阀1和插装阀2)来控制两个MOOG阀控制回路的无扰切换，电磁阀冗余配置，是为了增加可靠性。增加的截止阀是为了实现MOOG阀和电磁阀(电磁阀3和电磁阀4)在线检修和更换。
DEH系统的AO卡件输出两路4-20mA的阀门开度指令到伺服卡1和伺服卡2的指令输入端，两个位置传感器(LVDT1，LVDT2)的输出端各输出一路位置反馈信号，接入伺服卡1的信号输入端，经伺服卡1高选，再与DEH指令比较运算后，伺服卡1的指令输出端输出两路±mA信号到MOOG阀1的控制端，控制MOOG1的动作。两个位置传感器(LVDT3，LVDT4)的输出端各输出一路位置反馈信号，接入伺服卡2的信号输入端，经伺服卡2高选，再与DEH指令比较运算后，伺服卡2的指令输出端输出两路±mA信号到MOOG阀2的控制端，控制MOOG2的动作。
控制油进油经截止阀1到滤芯，经截止阀4到MOOG阀2第1接口，经截止阀6到MOOG阀1的第1接口，MOOG阀1把±mA指令转换成控制油的进油或回油，经截止阀11、插装阀2第3接口和插装阀2第2接口，控制油动机上腔的进油或回油，从而控制油动机上下运动。MOOG阀2把±mA指令转换成控制油的进油或回油，经截止阀10、插装阀1第1接口和插装阀1第2接口，控制油动机上腔的进油或回油，从而控制油动机上下运动。插装阀2第3接口和插装阀2第2接口通断状态以及插装阀1第1接口和插装阀1第2接口通断状态，取决于磁阀3和电磁阀4的状态。
DEH系统DO卡件输出两路开关指令到电磁阀3和电磁阀4的控制端。从截止阀1出来的控制油，经截止阀8接电磁阀3第1接口，经截止阀14接电磁阀4第1接口。DEH通过控制电磁阀3和电磁阀4通断电，控制电磁阀动作，从而控制油路的切换，最终实现对插装阀1和插装阀2的置位或复位状态。电磁阀3和电磁阀4为冗余设置，互为备用。电磁阀3和电磁阀同时断电，插装阀1复位，插装阀2置位，MOOG2过来的油路切断，MOOG1过来的油路接通。电磁阀3和电磁阀4同时通电，插装阀1置位，插装阀2复位，MOOG1过来的油路切断，MOOG2过来的油路接通。
当MOOG阀1和MOOG阀2中的一个发生故障时，通过控制切换电磁阀(电磁阀3和电磁阀4)，切换到正常的MOOG阀，实现伺服控制系统正常工作，关闭故障MOOG阀1进出口的截止阀，对故障阀进行检修和更换。电磁阀3和电磁阀4中一个发生故障时，关闭故障电磁阀进出口的截止阀，另一个正常电磁阀可以保证系统正常运行，并对故障电磁阀检修和更换。

Claims (5)

1.一种新型的汽轮机伺服冗余控制系统，其特征在于：该伺服冗余控制系统包括油路系统和控制系统；
所述油路系统包括：
1)控制油进油口通过油管连通滤芯后分为两路，一路连通MOOG阀2第1接口，MOOG阀2第2接口再连通插装阀1第1接口，另一路连通MOOG阀1第1接口，MOOG阀1第2接口再连通插装阀2第3接口；
插装阀1第2接口与插装阀2第2接口并联，然后通过油管分别连通油动机上腔以及插装阀3第2接口；
2)截止阀1与滤芯之间的油管又引出两个支路；
一个支路连通电磁阀1第1接口；
同时：电磁阀1第2接口连通电磁阀2第1接口，电磁阀1第2接口接电磁阀2第1接口，电磁阀2第2接口连通插装阀3第4接口，电磁阀1第4接口与电磁阀2第4接口并联后接无压回油口；
另一个支路又分成两路，一路连通电磁阀4第1接口，另一路连通电磁阀3第1接口；同时：电磁阀4第2接口与电磁阀3第2接口并联，再连通插装阀1第4接口；电磁阀4第3接口与电磁阀3第3接口并联，再连通插装阀2第4接口；电磁阀3第4接口与电磁阀4第4接口并联，再连通无压回油口；
3)有压回油口通过油管连通截止阀2后分为两路，一路连通MOOG阀2第3接口，另一路分为两个支路；一个支路连通MOOG阀1第3接口，另一个支路连通插装阀3第1接口；插装阀3第3接口连通油动机下腔；
所述控制系统包括：
DEH系统的AO卡件通过两路数据线分别接通伺服卡1和伺服卡2的指令输入端；伺服卡1的指令输出端通过数据线接通MOOG阀1控制端，伺服卡1的信号输入端接通油动机的第一位置传感器与第二位置传感器；伺服卡2的指令输出端通过数据线接通MOOG阀2控制端，伺服卡2的信号输入端接通油动机的第三位置传感器与第四位置传感器；
DEH系统DO卡件通过两路数据线分别接通电磁阀1和电磁阀2的控制端，以输出两路开关指令；并且，DEH系统DO卡件通过两路数据线分别接通电磁阀3和电磁阀4的控制端，以输出两路开关指令。
2.根据权利要求1所述的新型的汽轮机伺服冗余控制系统，其特征在于：电磁阀3与电磁阀4的各个接口，以及MOOG阀的各个接口，均一一安装有用于控制通断的截止阀。
3.根据权利要求2所述的新型的汽轮机伺服冗余控制系统，其特征在于：控制油进油口、有压回油口以及无压回油口分别安装有截止阀。
4.根据权利要求3所述的新型的汽轮机伺服冗余控制系统，其特征在于：插装阀3第2接口还作为上测压点接通一油压表。
5.根据权利要求4所述的新型的汽轮机伺服冗余控制系统，其特征在于：插装阀3第4接口还作为下测压点接通另一油压表。
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