CN206530367U - 一种汽轮机高压调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽轮机控制领域，具体涉及一种汽轮机高压调节系统。为解决对现有汽轮机高压调节系统的伺服阀进行更换和维修时，存在影响汽轮机正常工作以及资源浪费和成本增加的问题，本实用新型提出一种汽轮机高压调节系统，该汽轮机高压调节系统包括动力单元和油动机控制单元，所述动力单元包括油箱、电机泵组、蓄能器、安全阀以及电磁换向阀；油动机控制单元包括两个并联的伺服阀、OPC电磁阀、液控单向阀以及卸荷阀，其中两个并联的伺服阀通过切换控制信号即可完成工作状态的切换。本实用新型的汽轮机高压调节系统结构简单，高温环境运行工作稳定，抗污染能力强以及可以对两个伺服阀进行快速的在线切换和拆装维修。

Description

一种汽轮机高压调节系统

技术领域

本实用新型属于汽轮机控制领域，具体涉及一种汽轮机高压调节系统。

背景技术

目前，在现有的汽轮机高压调节系统中，液压泵在电机的带动下输出高压油液，然后通过伺服阀控制高压油液的流向，从而实现对油动机启闭动作的控制。然而，在现有技术的汽轮机高压调节系统中通常采用矿物质油，例如高压抗燃油，作为传递能量的工作介质，这样在汽轮机高压调节系统连续运行一段时间后，系统内作为工作介质的矿物质油在高温和高压的环境下会发生变质并产生杂质，从而对系统中液压元件的正常工作造成不同程度的影响。在实际工作中发现，由于伺服阀对油液杂质的敏感度最高，而且其经常进行换向操作对油动机的启闭动作进行控制，因此当工作介质发生变质并出现杂质后，伺服阀在短时间内便出现不同程度的磨损和卡死现象，对油动机的控制产生影响。如果是早期的轻微卡死，可以通过对伺服阀进行反复换向操作使其恢复正常，但是如果磨损和卡死现象严重则需要对伺服阀进行更换维修。目前，伺服阀的更换和维修需要对汽轮机进行停机操作，而汽轮机的每次启停操作都需要花费几个小时甚至一天的时间。这样不仅影响汽轮机的正常工作，而且在锅炉保持工作的情况下还会造成资源的浪费和成本的增加，进一步增加停机损失。

实用新型内容

为解决对现有汽轮机高压调节系统的伺服阀进行更换和维修时，存在影响汽轮机正常工作以及资源浪费和成本增加的问题，本实用新型提出一种汽轮机高压调节系统，该汽轮机高压调节系统包括动力单元和油动机控制单元；

所述动力单元，包括油箱、电机泵组、蓄能器、安全阀以及电磁换向阀；所述电机泵组包括电机和变量柱塞泵，所述变量柱塞泵的吸油口与所述油箱连接，所述变量柱塞泵的出油口分别与所述蓄能器和所述安全阀的进油口连接；所述电磁换向阀为两位两通换向阀且与所述安全阀并联连接；

所述油动机控制单元，包括两个并联的伺服阀、OPC电磁阀、液控单向阀以及卸荷阀；所述两个伺服阀的进油口处设有第一截止阀并与所述蓄能器连接，所述两个伺服阀的出油口处设有第二截止阀并与所述液控单向阀的进油口连接，所述两个伺服阀的回油口处设有回油单向阀，并通过所述回油单向阀与所述油箱连接；所述OPC电磁阀的进油口与所述蓄能器连接，所述OPC电磁阀的出油口分别与所述液控单向阀的控制油口和所述卸荷阀的控制油口连接；所述液控单向阀的出油口与油动机的无杆腔连接；所述卸荷阀的进油口与所述蓄能器连接，所述卸荷阀的出油口与所述油动机的无杆腔连接；所述油动机的有杆腔与所述两个伺服阀的进油口连接。

优选的，该汽轮机高压调节系统的工作介质采用水乙二醇。

优选的，所述两个伺服阀之间采用电气互锁设置，每次只能有一个所述伺服阀获得控制信号并进行正常工作。

优选的，该汽轮机高压调节系统设有两套所述电机泵组，其中一套用于冗余使用。

优选的，所述电机泵组包括吸油过滤器，所述吸油过滤器位于所述变量柱塞泵的吸油口端，对进入变量柱塞泵的油液进行过滤，减少油液中杂质对变量柱塞泵的磨损破坏。

优选的，所述电机泵组包括出口单向阀，所述出口单向阀位于所述变量柱塞泵的出油口端。

优选的，所述变量柱塞泵的出油口端设有压力表和压力变送器，其中所述压力变送器将压力信号转换为电信号并发送至控制系统。

优选的，所述电磁换向阀与所述控制系统电气连接，并通过所述控制系统控制所述电磁换向阀得电或失电；所述电磁换向阀处于失电状态时，所述电磁换向阀的进油口与出油口断开；所述电磁换向阀处于得电状态时，所述电磁换向阀的进油口与出油口连接。

优选的，所述蓄能器的油口设有第三截止阀和第四截止阀；所述第三截止阀位于所述蓄能器与所述电机泵组之间，所述第四截止阀位于所述蓄能器与所述油箱之间。

进一步优选的，所述油动机控制单元采用集成块结构设计。

本实用新型的汽轮机高压调节系统与现有技术的汽轮机高压调节系统相比较，具有以下的有益效果：

1、本实用新型通过在油动机控制单元设置两个并联且相互独立的伺服阀，这样在一个伺服阀出现磨损或卡死等问题而无法正常工作时，只需要通过将控制信号切换至另一个伺服阀即可实现两个伺服阀对油动机连续工作控制的交换。而且，通过在伺服阀的进油口和出油口设置截止阀以及在回油口设置单向阀，可以通过关闭截止阀对损坏的伺服阀进行在线拆装更换和维修，而不影响整个系统的正常工作。此外，由于伺服阀是通过电信号控制的，因此为了防止两个伺服阀之间出现误操作而引起油动机的反向动作，对伺服阀的两个电气控制部分进行电气互锁，从而避免出现对两个伺服阀的误操作，提高对油动机控制的稳定性和准确性。

2、本实用新型采用由电机驱动的变量柱塞泵作为油液的输出动力，并通过变量柱塞泵自身的变量结构对系统中油液的压力变化进行油液输出量的自适应控制。这样不仅减少了借助外部控制单元对电机或液压泵进行控制从而满足系统对油液压力和流量的需求，简化整个系统，而且借助变量柱塞泵自身变量结构快速反应的特点，可以大大提高系统对油液压力和流量需求变化的反应速度。

3、本实用新型通过选用水乙二醇作为工作介质，并借助水乙二醇将近700℃不燃烧的高抗燃性以及清洁度达到NAS6～5级的高清洁度。这样不仅可以提高该汽轮机高压调节系统在高温高压环境下使用的安全性和可靠性，而且可以提高整个系统内部的油液清洁度，保证系统中各个元件，尤其是伺服阀在工作过程的稳定性，从而延长该系统的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型汽轮机高压调节系统的液压原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案详细介绍。

如图1所示，本实用新型汽轮机高压调节系统包括动力单元1和油动机控制单元2。其中，油动机控制单元2作为整个系统的液压控制部分连接动力单元1和油动机3，并且对动力单元1输出的压力油液进行能量传递和流向控制，从而实现对油动机3的工作控制。

优选的，油动机控制单元2采用集成块结构设计。此时，油动机控制单元2中的各个元件通过集成块内部的流道连接，对外只需设置与动力单元1连接的进油口和出油口以及与油动机3中无杆腔和有杆腔连接的两个油口即可。这样不仅可以减小油液在油动机控制单元2内部流动时的沿程损失，提高能量的传递效率，而且可以大大减小油动机控制单元2的外形结构尺寸，便于安装和固定。

动力单元1包括油箱11、电机泵组12、蓄能器13、安全阀14以及电磁换向阀15。电机泵组12的入口端与油箱11连接，出口端同时与蓄能器13和安全阀14连接。电机泵组12包括变量柱塞泵12.1、电机12.2、吸油过滤器12.3以及出口单向阀12.4。其中，电机12.2与变量柱塞泵12.1连接，并驱动变量柱塞泵12.1从油箱11中吸入低压油液以及输出高压油液。吸油过滤器12.3位于变量柱塞泵12.1的吸油口端，对进入变量柱塞泵12.1的低压油液进行过滤。出口单向阀12.4位于变量柱塞泵12.1的出油口端，避免电机12.2急停时管路中的高压油液回流至变量柱塞泵12.1而对变量柱塞泵12.1造成破坏。安全阀14的进油口与电机泵组12的出口端连接，安全阀14的出油口与油箱11连接。在该汽轮机高压调节系统工作前，根据系统的设计要求和使用要求，设定安全阀14的开启压力值，用于限制变量柱塞泵12.1输出油液的最高压力，保护电机泵组12。电磁换向阀15为两位两通换向阀并与安全阀14并联连接，辅助安全阀14将电机泵组12输出的高压油液快速回流至油箱11。在电机泵组12与蓄能器13之间设有高压过滤器16，对电机泵组12输出的高压油液进行杂质过滤，保证油液的清洁度。此外，在电机泵组12的出口端设有压力表17和压力变送器18，通过压力表17可以直接读取电机泵组12输出的油液压力，从而作为设定安全阀14开启压力的参考值。压力变送器18将电机泵组12输出压力油的压力值转换为电信号，并传输至控制系统4。电磁换向阀15与控制系统4之间电气连接，并且电磁换向阀15的电磁铁得失电信号由控制系统4控制。当电磁换向阀15处于失电状态时，电磁换向阀15的出油口与进油口断开；当电磁换向阀15处于得电状态时，电磁换向阀15的出油口与进油口接通。在压力变送器18检测到电机泵组12出口端的压力值达到安全阀14设定开启值的110％时，控制系统4控制电磁换向阀15得电，将电磁换向阀15的出油口与进油口接通，使电机泵组12输出的高压油液直接回流至油箱11中，从而辅助安全阀14进行快速卸压，降低电机泵组12输出的油液压力。

另外，在本实用新型的动力单元1中设有两套电机泵组12，其中一套作为冗余使用。这样在其中一套电机泵组12出现故障时，可以直接启动另一套电机泵组12进行工作，从而提高动力单元1的工作连续性和稳定性。

动力单元1的工作原理如下：

变量柱塞泵12.1在电机12.2的驱动下启动，经吸油过滤器12.3从油箱11中吸入低压油液，并将吸入的低压油液转换为高压油液输出。输出的高压油液经过出口单向阀12.4后分为三路：第一油路流至安全阀14的进油口端，与安全阀14设定的开启压力比较。当高压油液的压力低于安全阀14的开启压力时，安全阀14闭合；当高压油液的压力超出安全阀14的开启压力时，安全阀14开启并对变量柱塞泵12.1输出的高压油液进行卸荷保护。第二油路流过高压过滤器16后进入蓄能器13中，并存储为压力油源。当蓄能器13充满压力油后，变量柱塞泵12.1输出的油液压力逐渐升高，在变量柱塞泵12.1的变量控制机构检测到压力升高后，自动减小变量柱塞泵12.1的排量，减少油液的输出量，直至满足系统的泄漏量即可；反之，当变量柱塞泵12.1的变量控制机构检测到油液压力再次降低后，则自动增大量柱塞泵12.1的排量，增加油液的输出量。第三油路流至压力表17和压力变送器18处，并通过压力变送器18形成压力信号传输至控制系统4中，控制系统4根据该压力信号对电磁换向阀15的动作进行控制，从而辅助安全阀14工作。其中，变量柱塞泵12.1进行排量改变的压力值小于安全阀14的开启压力值，安全阀14的开启压力值小于电磁换向阀15进行辅助卸荷压力的压力设定值。

本实用新型中，采用电机12.2驱动变量柱塞泵12.1作为高压油液的输出动力，可以在保持电机12.2输出转速不变的情况下，通过变量柱塞泵12.1自身的变量机构对变量柱塞泵12.1的排量进行自适应的快速调整。这样在满足系统对油液压力和油液量需求的情况下，不仅简化了对电机12.2和变量柱塞泵12.1进行流量控制的外部复杂系统，而且降低了电机消耗，提高了系统效率。

油动机控制单元2包括两个伺服阀21、OPC电磁阀22、卸荷阀23以及液控单向阀24。伺服阀21的进油口端设有第一截止阀25.1并与蓄能器13连接，伺服阀21的出油口端设有第二截止阀25.2并与油动机3的无杆腔连接，伺服阀21的回油口端设有回油单向阀26并与油箱11连接。OPC电磁阀22的进油口与蓄能器13连接，OPC电磁阀22的出油口分别与卸荷阀23的控制油口和液控单向阀24的控制油口连接，OPC电磁阀22的回油口与油箱11连接。卸荷阀23的进油口与蓄能器13连接，卸荷阀23的出油口与油动机3的无杆腔连接。液控单向阀24位于伺服阀21与油动机3的无杆腔之间。油动机3的有杆腔与伺服阀21的进油口直接连接。

油动机控制单元2的工作原理如下：

在油动机控制单元2工作时，其中一个伺服阀21处于工作状态，对油动机3的动作进行控制，另一个伺服阀21为冗余设置，处于失电状态。在油动机3工作过程中，如果处于工作状态的伺服阀21出现卡死或严重磨损问题而导致工作失灵时，只需要将电气控制信号切换至作为冗余设置的伺服阀21中即可。优选的，为了避免出现误操作使两个伺服阀21同时对油动机3进行控制，将两个伺服阀21进行电气互锁，每次只能有一个伺服阀21获得控制信号并进入工作状态，从而避免出现两个伺服阀21同时对油动机3进行控制，尤其是避免出现反向动作控制的情况。此外，通过关闭第一截止阀25.1和第二截止阀25.2就可以切断伺服阀21的进油口、出油口和回油口，从而对伺服阀21进行在线拆装检修而不影响该汽轮机高压调节系统的正常工作。

动力单元1中蓄能器13内存储的高压油液进入油动机控制单元2后分为四路：第一油路直接流至油动机3的有杆腔；第二油路通过第一截止阀25.1流至伺服阀21的进油口；第三油路流至OPC电磁阀22的进油口；第四油路流至卸荷阀23的进油口。

当油动机3进行正常关闭动作时，即油动机3的活塞杆进行正常伸出动作时。OPC电磁阀22保持失电状态，进油口与出油口连接，回油口关闭。卸荷阀23的进油口和控制油口同时与高压油液连接，但是由于卸荷阀23的控制油口的面积大于进油口的面积，因此卸荷阀23处于关闭状态。液控单向阀24的控制油口进入高压油液，因此液控单向阀24处于开启状态，油液可以往复流动。此时，伺服阀21在控制信号的作用下进行换向动作使进油口与出油口连接，回油口关闭。油动机3的有杆腔和与无杆腔连通并同时充入高压油液，在油动机3与伺服阀21之间的回路中形成差动连接。这样油动机3的活塞杆在有杆腔和无杆腔之间的压力差作用下逐渐向上运动，从而完成油动机3的正常开启动作。

当油动机3进行正常开启动作时，即油动机3的活塞杆进行正常回收动作时。OPC电磁阀22保持失电状态，使卸荷阀23处于关闭状态，液控单向阀24处于开启状态。此时，伺服阀21在控制信号作用下进行反方向的换向动作使进油口关闭，出油口与回油口连接。油动机3的有杆腔保持与高压油液连接，无杆腔则通过液控单向阀24和伺服阀21与油箱11连接。这样油动机3的活塞杆在有杆腔内高压油的驱动作用下逐渐向下运动，从而完成油动机3的正常关闭动作。

当油动机3需要快速关闭时，即油动机3的活塞杆需要快速完成伸出动作时。OPC电磁阀22进入得电状态，进油口关闭，出油口与回油口连接。卸荷阀23的控制油口通过OPC电磁阀22与油箱11连接，这样在卸荷阀23的进油口与控制油口之间产生压力差使卸荷阀23开启，将卸荷阀23的进油口与出油口连接。液控单向阀24的控制油口同样通过OPC电磁阀与油箱11连接，使通过液控单向阀24的油液只能由伺服阀21流向油动机3的无杆腔中。这样，卸荷阀23入油口端的高压油液穿过卸荷阀23直接全部进入油动机3的无杆腔，在油动机3和卸荷阀23之间的回路中形成差动连接，从而驱动油动机3的活塞杆伸出。由于卸荷阀23的通流能力远远大于伺服阀21的通流能力，因此在油动机3的无杆腔与有杆腔之间形成更大的压力差，从而驱动油动机3的活塞杆快速伸出，完成油动机3的快速关闭要求。

优选的，在蓄能器13的油口位置设有第三截止阀19.1和第四截止阀19.2，用于控制进出蓄能器13的油液流向，以便于对该调节系统进行维护和检修时进行油液的切断。其中第三截止阀19.1位于蓄能器13与电机泵组12之间，用于控制由电机泵组12输出至蓄能器13以及由蓄能器13输出至油动机控制单元2的油液通断；第四截止阀19.2位于蓄能器13与油箱11之间，用于控制由蓄能器13输出至油箱11的油液通断。

优选的，在本实用新型的汽轮机高压调节系统中采用水乙二醇作为介质，电机12.2选用六级三相异步电机并且转速设定为900转/分钟。由于水乙二醇具有优良的抗燃性和高清洁度，其清洁度达到NAS6～5级，因此采用水乙二醇作为工作介质，不仅可以提高该汽轮机高压调节系统在高温高压环境下工作的安全性，而且其高清洁度的特性可以保证系统中各元件的工作稳定性，提高系统的使用寿命。

Claims (10)

1.一种汽轮机高压调节系统，其特征在于，该高压调节系统包括动力单元和油动机控制单元；

所述动力单元，包括油箱、电机泵组、蓄能器、安全阀以及电磁换向阀；所述电机泵组包括电机和变量柱塞泵，所述变量柱塞泵的吸油口与所述油箱连接，所述变量柱塞泵的出油口分别与所述蓄能器和所述安全阀的进油口连接；所述电磁换向阀为两位两通换向阀且与所述安全阀并联连接；

所述油动机控制单元，包括两个并联的伺服阀、OPC电磁阀、液控单向阀以及卸荷阀；所述两个伺服阀的进油口处设有第一截止阀并与所述蓄能器连接，所述两个伺服阀的出油口处设有第二截止阀并与所述液控单向阀的进油口连接，所述两个伺服阀的回油口处设有回油单向阀，并通过所述回油单向阀与所述油箱连接；所述OPC电磁阀的进油口与所述蓄能器连接，所述OPC电磁阀的出油口分别与所述液控单向阀的控制油口和所述卸荷阀的控制油口连接；所述液控单向阀的出油口与油动机的无杆腔连接；所述卸荷阀的进油口与所述蓄能器连接，所述卸荷阀的出油口与所述油动机的无杆腔连接；所述油动机的有杆腔与所述两个伺服阀的进油口连接。

2.根据权利要求1所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，该汽轮机高压调节系统的工作介质采用水乙二醇。

3.根据权利要求1所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，所述两个伺服阀之间采用电气互锁设置，每次只能有一个所述伺服阀获得控制信号并进行正常工作。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，该汽轮机高压调节系统设有两套所述电机泵组，其中一套用于冗余使用。

5.根据权利要求4所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，所述电机泵组包括吸油过滤器，所述吸油过滤器位于所述变量柱塞泵的吸油口端。

6.根据权利要求4所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，所述电机泵组包括出口单向阀，所述出口单向阀位于所述变量柱塞泵的出油口端。

7.根据权利要求4所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，所述变量柱塞泵的出油口端设有压力表和压力变送器，其中所述压力变送器将压力信号转换为电信号并发送至控制系统。

8.根据权利要求7所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，所述电磁换向阀与所述控制系统电气连接，并通过所述控制系统控制所述电磁换向阀得电或失电；所述电磁换向阀处于失电状态时，所述电磁换向阀的进油口与出油口断开；所述电磁换向阀处于得电状态时，所述电磁换向阀的进油口与出油口连接。

9.根据权利要求4所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，所述蓄能器的油口端设有第三截止阀和第四截止阀；所述第三截止阀位于所述蓄能器与所述电机泵组之间，所述第四截止阀位于所述蓄能器与所述油箱之间。

10.根据权利要求1-3中任意一项所述的汽轮机高压调节系统，其特征在于，所述油动机控制单元采用集成块结构设计。