CN202926406U - 新型的带安全快关功能的阀门电动伺服执行器 - Google Patents

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新型的带安全快关功能的阀门电动伺服执行器，它涉及自动控制领域，它的驱动器控制伺服电机，伺服电机的内部安装有编码器，伺服电机的输出轴和减速机的输入端连接，减速机的输出端与电磁离合器连接，电磁离合器的一端与滚柱丝杠连接，滚柱丝杠与阀门连接，滚柱丝杠的外侧套装有弹簧，LVDT反馈组件与阀门的阀杆连接，弹簧安装在操纵座内部，LVDT反馈组件安装在操纵座的外部。它适用于控制燃气轮机和汽轮机的阀门，代替燃气轮机和汽轮机的高压抗燃油伺服油动机和低压透平油伺服油动机，能克服电液伺服执行器系统复杂、价格高、污染环境、效率低和不易维护等缺点，同时控制精度更高、响应更快。

Description

新型的带安全快关功能的阀门电动伺服执行器
技术领域：
本实用新型涉及自动控制领域，具体涉及一种新型的带安全快关功能的阀门电动伺服执行器。
背景技术：
现有的燃气轮机和汽轮机控制系统大多都采用电液伺服执行器，采用液压油来驱动执行器。这样的液压执行器，通常有两种：采用高压抗燃油的高压伺服油动机，和采用低压透平油的低压伺服油动机。
不论是哪一种液压伺服油动机，都需要配备一个油源动力站，并通过油管路向液压伺服油动机供油，由于一台燃气轮机或汽轮机通常需要多个液压伺服油动机，所需的能量由油源动力站集中供应，因此需要复杂的管路系统相互连接。由于采用油源动力站和复杂的油管路，使得建设费用昂贵。
而且液压油容易引起泄露，造成系统故障。对于采用透平油的低压伺服油动机，透平油燃点低，很容易造成火灾，而对于采用抗燃油的高压伺服油动机，抗燃油本身是一种有毒性的液压油，对环境污染显著，且需要专门机构来回收处理废弃抗燃油。
同时，液压伺服油动机因为使用伺服阀，对液压油的清洁度要求很高，需要不断进行过滤，过滤器消耗很大。同时液压油还容易被污染，造成老化，运行一段时间后，就需要更换。特别对于抗燃油，对环境很敏感，一旦酸值过高或水分含量大，就需要再生处理或更换。总之，采用液压油的伺服油动机，不易维护，且成本很高。
而对于液压系统，其传动效率很低，一般最高只能达到50％，油源动力站提供的油大于伺服油动机所需要的油量，大量的油量在油源动力站内部循环中消耗，造成能源浪费。另外，油源从动力站输送到伺服油动机，一般有几十米之远，也需要克服管路阻力，造成能源浪费。这些都导致采用伺服油动机的控制系统能源利用效率很低。
另外，在其他工业领域内应用的线性电动伺服执行器，无法实现燃气轮机和汽轮机的快关要求，燃气轮机和汽轮机的调节阀门需要在0.3秒内快速关闭，一般的线性电动伺服执行器无法实现这一目标。
实用新型内容：
本实用新型的目的是提供一种新型的带安全快关功能的阀门电动伺服执行器，它适用于控制燃气轮机和汽轮机的阀门，替代燃气轮机和汽轮机的高压抗燃油伺服油动机和低压透平油伺服油动机，能克服电液伺服执行器系统复杂、价格高、污染环境、效率低和不易维护等缺点，同时控制精度更高、响应更快。
为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用如下技术方案：它包含驱动器1、伺服电机2、编码器3、减速机4、电磁离合器5、滚柱丝杠6、弹簧7、阀门8、LVDT反馈组件9、操纵座10，驱动器1与伺服电机2连接，伺服电机2的内部安装有编码器3，伺服电机2的输出轴和减速机4的输入端连接，减速机4的输出端与电磁离合器5连接，电磁离合器5的一端与滚柱丝杠6连接，滚柱丝杠6与阀门8连接，滚柱丝杠6的外侧套装有弹簧7，弹簧7的弹簧力作用在阀门8上，LVDT反馈组件9与阀门8的阀杆连接，弹簧7安装在操纵座10内部，LVDT反馈组件9安装在操纵座10的外部，执行器接受燃气轮机或汽轮机控制系统的指令信号A，同时将阀门位置信号B反馈给控制系统，实现阀门的闭环控制。所有零部件集成为一个执行器，其输出轴和被调节阀门的阀杆相连接。
本实用新型完全采用伺服电机驱动，只需要电力，不需要采用任何液压介质，传动效率更高，且对环境无污染。由于只需要提供电力，不需要复杂的液压油源动力站和管路系统，从而建设成本低，维护费用少，而且伺服电机的能源利用效率很高，可达85％以上，电力消耗低。
所述的电磁离合器5与减速机4和滚柱丝杠6连接，而电磁离合器5通过控制系统的危急遮断信号C控制实现执行器的快关功能，当运行中的燃气轮机或汽轮机需要快速关闭时，危急遮断信号C将电磁离合器5脱离，滚柱丝杠6和伺服电机2及减速机5脱离，阀门在弹簧力的作用下快速关闭，从而关闭燃气轮机或汽轮机机组。
所述的弹簧7可以在伺服电机2故障(如失去电源)的情况下，克服伺服电机2、减速机4和滚柱丝杠6机构的反向摩擦力，以及阀门的蒸汽力，将阀门关闭，实现故障安全功能。
本实用新型的工作原理为：燃气轮机或汽轮机系统挂闸时，来自控制系统的危急遮断信号C使得电磁离合器5带电，伺服电机2/减速机4和滚柱丝杠6啮合，执行器处于使能状态。只有处于使能状态，执行器输出轴才可以去开启或关闭阀门。
阀门需要开启时，来自燃气轮机或汽轮机控制系统的控制信号A送到驱动器1，驱动器1处理后，控制伺服电机2转动，经过减速机4和电磁离合器5，旋转运动传递到滚柱丝杠6转换为直线运动，克服弹簧力和蒸汽力，带动阀门开启，LVDT检测阀门位置，将位置信号B送回控制系统，一旦阀门到达指定位置，执行器停止运动，阀门在指定位置工作。
同样的，阀门需要关闭时，伺服电机2反向转动，经过减速机4、电磁离合器5和滚柱丝杠6后，驱动阀门关闭，LVDT检测阀门位置，将位置信号B送回控制系统，一旦阀门到达指定位置，执行器停止运动，阀门在指定位置工作。
燃气轮机或汽轮机关闭时，危急遮断信号C消失，电磁离合器5失电，伺服电机2/减速机4和滚柱丝杠6脱开，在弹簧力的作用下，克服阀门蒸汽力快速关闭。
本实用新型适用于控制燃气轮机和汽轮机的阀门，替代燃气轮机和汽轮机的高压抗燃油伺服油动机和低压透平油伺服油动机，能克服电液伺服执行器系统复杂、价格高、污染环境、效率低和不易维护等缺点。同时控制精度更高、响应更快。
附图说明：
图1为本实用新型的结构示意图，
图2为具体实施方式二的结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：参看图1，本具体实施方式采用如下技术方案：它包含驱动器1、伺服电机2、编码器3、减速机4、电磁离合器5、滚柱丝杠6、弹簧7、阀门8、LVDT反馈组件9、操纵座10，驱动器1与伺服电机2连接，伺服电机2的内部安装有编码器3，伺服电机2的输出轴和减速机4的输入端连接，减速机4的输出端与电磁离合器5连接，电磁离合器5的一端与滚柱丝杠6连接，滚柱丝杠6与阀门8连接，滚柱丝杠6的外侧套装有弹簧7，弹簧7的弹簧力作用在阀门8上，LVDT反馈组件9与阀门8的阀杆连接，弹簧7安装在操纵座10内部，LVDT反馈组件9安装在操纵座10的外部，执行器接受燃气轮机或汽轮机控制系统的指令信号A，同时将阀门位置信号B反馈给控制系统，实现阀门的闭环控制。所有零部件集成为一个执行器，其输出轴和被调节阀门的阀杆相连接。
所述的滚柱丝杠6替换为滚珠丝杠。
本具体实施方式完全采用伺服电机驱动，只需要电力，不需要采用任何液压介质，传动效率更高，且对环境无污染。由于只需要提供电力，不需要复杂的液压油源动力站和管路系统，从而建设成本低，维护费用少，而且伺服电机的能源利用效率很高，可达85％以上，电力消耗低。
所述的电磁离合器5与减速机4和滚柱丝杠6连接，而电磁离合器5通过控制系统的危急遮断信号C控制实现执行器的快关功能，当运行中的燃气轮机或汽轮机需要快速关闭时，危急遮断信号C将电磁离合器5脱离，滚柱丝杠6和伺服电机2及减速机5脱离，阀门在弹簧力的作用下快速关闭，从而关闭燃气轮机或汽轮机机组。
所述的弹簧7可以在伺服电机2故障(如失去电源)的情况下，克服伺服电机2、减速机4和滚柱丝杠6机构的反向摩擦力，以及阀门的蒸汽力，将阀门关闭，实现故障安全功能。
本具体实施方式的工作原理为：燃气轮机或汽轮机系统挂闸时，来自控制系统的危急遮断信号C使得电磁离合器5带电，伺服电机2/减速机4和滚柱丝杠6啮合，执行器处于使能状态。只有处于使能状态，执行器输出轴才可以去开启或关闭阀门。
阀门需要开启时，来自燃气轮机或汽轮机控制系统的控制信号A送到驱动器1，驱动器1处理后，控制伺服电机2转动，经过减速机4和电磁离合器5，旋转运动传递到滚柱丝杠6转换为直线运动，克服弹簧力和蒸汽力，带动阀门开启，LVDT检测阀门位置，将位置信号B送回控制系统，一旦阀门到达指定位置，执行器停止运动，阀门在指定位置工作。
同样的，阀门需要关闭时，伺服电机2反向转动，经过减速机4、电磁离合器5和滚柱丝杠6后，驱动阀门关闭，LVDT检测阀门位置，将位置信号B送回控制系统，一旦阀门到达指定位置，执行器停止运动，阀门在指定位置工作。
燃气轮机或汽轮机关闭时，危急遮断信号C消失，电磁离合器5失电，伺服电机2/减速机4和滚柱丝杠6脱开，在弹簧力的作用下，克服阀门蒸汽力快速关闭。
本具体实施方式适用于控制燃气轮机和汽轮机的阀门，替代燃气轮机和汽轮机的高压抗燃油伺服油动机和低压透平油伺服油动机，能克服电液伺服执行器系统复杂、价格高、污染环境、效率低和不易维护等缺点。同时控制精度更高、响应更快。
具体实施方式二：参看图2，本具体实施方式与具体实施方式一不同的在于所述的电磁离合器5替换设置在伺服电机2与减速机4之间。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

Claims (2)

1.新型的带安全快关功能的阀门电动伺服执行器，其特征在于它包含驱动器(1)、伺服电机(2)、编码器(3)、减速机(4)、电磁离合器(5)、滚柱丝杠(6)、弹簧(7)、阀门(8)、LVDT反馈组件(9)、操纵座(10)，驱动器(1)控制伺服电机(2)，伺服电机(2)的内部安装有编码器(3)，伺服电机(2)的输出轴和减速机(4)的输入端连接，减速机(4)的输出端与电磁离合器(5)连接，电磁离合器(5)的一端与滚柱丝杠(6)连接，滚柱丝杠(6)与阀门(8)连接，滚柱丝杠(6)的外侧套装有弹簧(7)，LVDT反馈组件(9)与阀门(8)的阀杆连接，弹簧(7)安装在操纵座(10)内部，LVDT反馈组件(9)安装在操纵座(10)的外部。
2.根据权利要求1所述的新型的带安全快关功能的阀门电动伺服执行器，其特征在于所述的电磁离合器(5)替换设置在伺服电机(2)与减速机(4)之间。
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