CN201620919U

CN201620919U - 一种分体式自容式电液执行器

Info

Publication number: CN201620919U
Application number: CN 200920189941
Authority: CN
Inventors: 刘康宁; 行增晖; 纪云锋; 熊辉; 马维
Original assignee: Hangzhou Hollysys Automation Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Hollysys Automation Co Ltd
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2009-07-30
Publication date: 2010-11-03
Anticipated expiration: 2019-07-30

Abstract

本实用新型公开了一种分体式自容式电液执行器，可用于汽轮机电液调节系统、大型阀门液压伺服机构或是其它液压伺服控制领域。其主要特征：它是由独立的油源和独立的电液执行机构两部分组成，油源系统还包括一个蓄能器，油路集成块、双冗余电机泵组、双冗余供油液压回路、双冗余过滤器、冲油电磁阀、冗余单向阀等，油源系统将上述元件集成为一个整体，对电液执行机构供油，油源对外只有压油、回油两个连接油口，油源和电液执行机构中间只需用两根液压管路连接。电液执行机构包括电液转换器、LVDT位移变送器、油路集成块、伺服油缸、插装阀、液控单向阀等，它将上述液压元件集成在一个整体，连接到被控对象上，即可执行动作指令。

Description

一种分体式自容式电液执行器

技术领域

本实用新型涉及一种分体式自容式电液执行器，具体地说，涉及一种用于汽轮机电液调节、大型阀门液压伺服机构或是其它液压伺服系统领域，将油源和电液执行机构分开设计、制造、安装的新型自容式电液执行器。

背景技术

目前，现有的自容式电液执行器，是将控制油路块、液压缸和操作座等所有机械、液压元件集成在一体，液压控制和执行元件通过容纳于所述执行器内部的油路通道相互连接。结构紧凑，但由于所有液压元件都集成在一起，这种设计必定占有一定的空间体积，若在安装空间狭小的场合，比如上汽双抽类型机组或是哈汽中压类型机组等，两个蒸气阀门之间的距离非常近，空间非常狭小，原集成式的自容式电液执行器因机械干涉根本无法进行就地安装；再有，若阀门阀杆处密封性不好的情况下，泄漏的高压蒸气将直接吹向执行器本体，它的油系统没有冷却器等散热设备，自行根本就无法散热，这将严重损坏执行器上面的电子、液压元件，使系统出现严重的故障，机组无法正常运行。

集成式自容式电液执行器本身供油系统是由一个电机、一个油泵、一个单项阀等组成，单泵供油系统结构简单，但可靠性低，一旦电机、油泵出现故障，只能停机检修，直接影响机组运行；另外，这种电液执行器本身为了结构设计紧凑，液压回路未设计滤油器，这样将导致液压系统运行过程中产生的杂质无法滤出，长时间运行将使伺服阀卡涩的机率大大增加，伺服一旦卡涩，同样直接导致机组无法运行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种分体式自容式电液执行器，它可以满足现场任何空间狭小的场合进行设计安装；同时，可以满足系统运行时在线更换零部件；再有，它的油源加装了滤油器、冷却器、冗余电机泵组回路等设备，完全可以满足发电机组安全、稳定、长期的运行要求。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种分体式自容式电液执行器，它包括独立的油源和独立的电液执行机构；

油源系统包括一个蓄能器，油路集成块、双冗余电机泵组、冲油电磁阀、双冗余滤油器、双冗余溢流阀、冷却器等，双冗余电机泵组的吸油口通过两根油管分别通往油箱底部的的出油口，滤油器、溢流阀、单向阀、冲油电磁阀等通过油路集成块方式制作成一个整体，称为“油源调压集成块”，电机泵组的出油口也通过两个管路连接到油源调压集成块上，压力油经过油源调压集成块的油路调整后通过一根管路连接到蓄能器组件，从而对外输出压力油。在结构上此油源系统的设计是将上述元件基本集成为一个整体，对外只有压油、回油两个油口与电液执行机构直接连接；

电液执行机构包括电液转换器、LVDT位移变送器、油路集成块、伺服油缸、插装阀、液控单向阀、OPC电磁阀等。其中伺服阀、插装阀、液控单向阀、OPC电磁阀等液压元件全部集成在“油路集成块”上，液压元器件所有内部油路通道通过油路集成块的内部沟通，油路集成块通过4条螺栓与油缸的控制口相连接，从而在结构上面合为一个整体，称为电液执行机构。LVDT通过导向板刚性固定到油缸的活塞杆上，保证LVDT能够准确无误的反馈油缸的实际行程。电液执行机构整体安装在被控阀门上，通过压油、回油两根管路与油源连接，油源对其供油，控制指令由外部电子控制器下发到伺服阀，伺服阀直接驱动油缸执行控制指令。

本实用新型具有以下的技术特点：

(1)上述分体式油动机是独立设计制造的油源和独立设计制造的电液执行机构，体积小巧，油源可单独布置在机组附近，它不受任何空间限制，可安装在任何空间狭小的汽轮机组上。

(2)所述的油源和油动机只需要两根液压管路压力油、回油连接即可。若一台机组配置多个电液执行机构，都可以使用一个油源对其供油。

(3)采用大容量的蓄能器，使得充、放油时间间隔较以前大大提升，大幅度减少了冲油电磁阀和蓄能器的工作频率，延长使用寿命；

(4)所述的独立油源具有双电机泵组、双滤油器、双单向阀、双溢流阀的冗余供油回路，正常运行中可互相无扰切换，并可在线直接更换备件。

(5)本系统提供了全面的远程控制接口，可方便的进行与任何自动控制系统进行配合，实现控制需求。

附图说明：

下面结合附图进一步说明本发明

图1是本实用新型实施例分体式自容式电液执行器的液压原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作详细的说明：

如(附图1)所示，本实用新型分体式自容式电液执行器主要包含两部分，油源和电液执行机构。

1、油源系统

分体式自容式电液执行器的动力源，主要功能是向电液执行机构提供合格的动力油。

1.1油源系统的组成(下列元件序号为(附图1)中原理图的序号)

元件名称	(附图1) 上的序号	功能作用
元件名称	(附图1) 上的序号	功能作用	热电偶	1	测量油温，传到上位机，做监视用。
液位液温计	2	就地监视油位，油温。	热电偶	1	测量油温，传到上位机，做监视用。
液位液温计	2	就地监视油位，油温。	空气滤清器	3	保持油箱内，油液的清洁，过滤空气的杂

		质，同时为油箱注油口。
		质，同时为油箱注油口。	油箱	4	本体设计为不锈钢材料，容积200升，可满足多台电液执行机构的正常用油量。
吸油滤油器	5	100目不锈钢滤芯，防止大颗粒杂质吸入油泵。	油箱	4	本体设计为不锈钢材料，容积200升，可满足多台电液执行机构的正常用油量。
吸油滤油器	5	100目不锈钢滤芯，防止大颗粒杂质吸入油泵。	泵吸油口低压球阀	6	在启动泵前一定要打开球阀！否则导致齿轮泵无法正常吸油，在线更换齿轮泵使用。
齿轮泵	7	为保证供油系统的可靠性，系统配置了两台进口齿轮泵，即一台泵工作，另一台泵备用。二台泵布置在油箱的下方，以便于泵的检修和正压吸入。	泵吸油口低压球阀	6	在启动泵前一定要打开球阀！否则导致齿轮泵无法正常吸油，在线更换齿轮泵使用。
齿轮泵	7		三相交流电机	8	功率3kW，进口电机。
单向阀	9	防止抗磨油回流，控制抗磨油流向。	三相交流电机	8	功率3kW，进口电机。
单向阀	9	防止抗磨油回流，控制抗磨油流向。	泵出口高压滤油器	10	5μm滤芯，为系统提供清洁油液。
溢流阀	11	装在单向阀后的高压油路中。当系统油压高于设定值时(18MPa)，溢流阀动作溢油，起到过压保护作用。	泵出口高压滤油器	10	5μm滤芯，为系统提供清洁油液。
溢流阀	11	装在单向阀后的高压油路中。当系统油压高于设定值时(18MPa)，溢流阀动作溢油，起到过压保护作用。	压力测点	12	接入压力表，可监视齿轮泵出口油压。
高压板式球阀	13	在启动泵前一定要打开球阀！否则泵无法正常联锁工作，在线更换滤芯使用。	压力测点	12	接入压力表，可监视齿轮泵出口油压。
高压板式球阀	13	在启动泵前一定要打开球阀！否则泵无法正常联锁工作，在线更换滤芯使用。	测压表线	14	连接测点和压力表。
耐震压力表	15	就地监视系统油压。	测压表线	14	连接测点和压力表。
耐震压力表	15	就地监视系统油压。	电磁换向阀(充油)	16	充油电磁阀，失电充油，得电排油。

板式单向阀	17	齿轮泵空载时，高压油充油到蓄能器保持，防止油液回流。
板式单向阀	17	齿轮泵空载时，高压油充油到蓄能器保持，防止油液回流。	板式高压球阀	18	控制蓄能器的投入，切除。正常运行时开启，维修时关闭。
截止阀	19	蓄能器排油，正常运行时关闭，维修时开启，泄荷压力油。	板式高压球阀	18	控制蓄能器的投入，切除。正常运行时开启，维修时关闭。
截止阀	19	蓄能器排油，正常运行时关闭，维修时开启，泄荷压力油。	蓄能器	20	40升，充氮压力8MPa，电液执行机构的主要动力源。
压力变送器	21	测量系统工作油压，传到上位机，参与DEH 控制，控制充油电磁阀动作。	蓄能器	20	40升，充氮压力8MPa，电液执行机构的主要动力源。
压力变送器	21	测量系统工作油压，传到上位机，参与DEH 控制，控制充油电磁阀动作。	冷却器	29	冷却水在管内流过，液压油在冷油器外壳内环绕管束流动，冷却系统油。
冷却水用球阀	30	冷却水的通断由冷却水用球阀控制。	冷却器	29	冷却水在管内流过，液压油在冷油器外壳内环绕管束流动，冷却系统油。
冷却水用球阀	30	冷却水的通断由冷却水用球阀控制。	排污阀	31	油箱排油用，更换工作介质使用。
回油滤油器	32	安装在油箱旁边的压力回油管路上。内置一个5μm的滤芯。	排污阀	31	油箱排油用，更换工作介质使用。
回油滤油器	32	安装在油箱旁边的压力回油管路上。内置一个5μm的滤芯。	磁性过滤器	33	久磁钢组成的磁性过滤器，用以吸取液压油中的金属微粒。
压力继电器	34	作为系统备用元件，判断系统油压，控制系统充油。低压压力继电器设定12MPa；高压压力继电器设定16MPa。	磁性过滤器	33	久磁钢组成的磁性过滤器，用以吸取液压油中的金属微粒。

1.2油源的工作原理

齿轮泵(7)启动后(最大流量约为7L/min)，经过吸油滤油器(5)，从油箱(4)中吸入抗磨油。从齿轮泵(7)出来后的压力油，经过油站出口组件(截止阀、单向阀、滤油器、溢流阀)，其中一路进入蓄能器(20)，即向蓄能器充油；另一路进入和该蓄能器相连的电液执行机构中。

在充油过程中，系统流量会逐渐减少，油压开始升高。当油压升到系统工作压力的高限时(16MPa)，电磁换向阀(16)得电，使齿轮泵(7)出口连通油箱(4)，齿轮泵(7)进入空载运行状态，供油则主要由蓄能器(20)完成，为节能设计。

在只有蓄能器(20)供油的工作状态中，蓄能器油压逐渐消耗。当油压降到系统工作压力低限时(12MPa)，电磁换向阀(16)失电，使齿轮泵(7)出口与蓄能器(20)及电液执行机构连通，再次进入充油过程。

★系统工作油压在12～16MPa(油压范围可依据实际阀门提升力做调整，压力范围越低，液压元件的使用寿命相应延长)，这不是油压在波动，而是重复充油的正常现象。

★电磁换向阀(16)失电充油，是为了保证在电磁阀断电等故障情况下，系统供油不间断，为可靠性设计。

★齿轮泵间段性进入空载运行状态，是出于节能及电机和齿轮泵的使用寿命考虑的，为节能设计。

★齿轮泵(7)、电机(8)、高压滤油器(10)、溢流阀(11)都是冗余设计，运行时一用一备，定期切换，当一路发生故障，切断这一路的供油，系统依靠另一路供油系统继续工作，故障的一路立即更换备件，更换后即可继续投入备用状态。

2、电液执行机构

电液执行机构是自容式电液执行器系统中的重要部件，它直接控制着汽轮机蒸汽阀门的开、关及其阀门的开度。不同系统电液执行机构数量不同，但是结构相同：纯凝机组配1个电液执行机构，单抽机组配2个电液执行机构，双抽机组配3个电液执行机构。

2.1电液执行机构的组成(下列元件序号为(附图1)中原理图的序号)

22背压单向阀	使油缸回油产生背压，避免空气影响产生的振动。
22背压单向阀	使油缸回油产生背压，避免空气影响产生的振动。	23伺服阀	DDV阀
24液控单向阀	快关时，避免油液短路。	23伺服阀	DDV阀
24液控单向阀	快关时，避免油液短路。	25电磁换向阀	OPC电磁阀，实现机组快关。
26插装阀	实现机组快关，提供大量的动力油。	25电磁换向阀	OPC电磁阀，实现机组快关。
26插装阀	实现机组快关，提供大量的动力油。	27油缸	自容式执行器的执行部件。
28位移传感器	反馈执行器实际位移。冗余配置	27油缸	自容式执行器的执行部件。

2.2工作原理

电液执行机构为双侧进油油缸和油路块、伺服阀等组成。对于油缸，其活塞上行，由上下腔推力差驱动；而活塞下行，是将下腔液压油排出，靠上腔推力驱动。电液执行机构可控制在任意的位置上。

DEH给定调节阀开大或者关小的指令，此指令作用在伺服阀上并使其动作后，高压油便经伺服阀进入油缸活塞下腔，活塞下腔油压作用面积大于上腔，克服上腔压力，活塞向上移动，并带动调节汽阀相应动作，或者使活塞下腔的压力油通过伺服阀排出，在上腔压力作用下，使活塞下行，并带动调节汽阀相应动作。当油动机活塞移动时，装在油动机上的两个线性位移传感器同时被带动，并将油动机活塞的机械位移转换成电气信号，作为负反馈送入DEH并与前面的DEH指令相比较，直至其运算结果为零，即作用在伺服阀上的指令为零后，伺服阀的主阀便回到中间位置，从而切断油动机下腔与高压油或回油的通道，此时调节阀便停止移动，停留在一个新的工作位置。电液执行机构上装有一个卸荷阀。当汽轮机出现故障需要停机或快速关闭时，OPC电磁阀动作使卸荷阀打开。这里有两种情况：1、活塞上行关调门的组合：压力油快速充入油缸活塞下腔，克服上腔压力，调节阀门被快速关闭。2、活塞下行关调门的组合：快速卸去油缸活塞下腔油，在上腔压力作用下，调节阀门被快速地关闭。静态时遮断关闭时间常数小于0.3秒。

Claims

1.一种分体式自容式电液执行器，其特征是：它由独立的油源和独立的电液电液执行机构两部分组成，油源系统还包括一个蓄能器，油路集成块、双冗余电机泵组、双冗余供油液压回路、双冗余过滤器、冲油电磁阀、冗余单向阀，油源系统将上述元件集成为一个整体，对电液执行机构供油，油源对外只有压油、回油两个油口，油源和电液执行机构中间只需用两根液压管路连接；电液执行机构包括电液转换器、LVDT位移变送器、油路集成块、伺服油缸、插装阀、液控单向阀，它将上述液压元件集成在一个整体。