CN210033540U - 一种汽轮机调节阀伺服控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽轮机调节阀伺服控制装置，包括伺服驱动装置、伺服执行器、调节阀、主汽阀、机组控制器、人机接口、汽轮机和负载设备，所述伺服驱动装置与伺服执行器电性连接，所述伺服执行器与调节阀相连接，所述汽轮机与负载设备相连接，所述人机接口与机组控制器电性连接，所述机组控制器与伺服驱动装置电性连接，所述机组控制器分别与汽轮机和负载设备电性连接。本实用新型使用伺服驱动系统作为调节阀的调控装置，同时使用机组控制器来接收装置各部分的反馈信号来进一步的对调节阀进行精准定位，既满足了中小型汽轮机对调节阀定位精度高、响应快速的要求，也满足了现场调试和维护简单化的要求。

Description

一种汽轮机调节阀伺服控制装置

技术领域

本实用新型涉及汽轮机技术领域，尤其涉及一种汽轮机调节阀伺服控制装置。

背景技术

汽轮机是工业生产的重要能量转换装置和关键设备，包括拖动发电机发电和拖动工业生产的各种负载，汽轮机的运转主要由控制进汽调节阀的开度调整，进汽调节阀控制好坏，直接关乎全厂的安全生产，所谓“牵一阀而动全厂”。

目前汽轮机调节阀控制系统主要采用液压伺服系统，包括独立油源高压抗燃油液压伺服系统、低压透平油液压伺服系统和独立油源高压抗磨油液压伺服系统。独立油源高压抗燃油液压伺服系统因其成本高，主要在大型机组(如 300MW以上)以及高进汽参数的机组上应用，中小型汽轮机(如50MW以下) 主要采用低压透平油液压伺服系统和独立油源高压抗磨油液压伺服系统。液压伺服系统一般成本较高，系统调试工作量大，维护较复杂。

在小型汽轮机(如几千千瓦甚至几百千瓦)调节阀控制上，一般配置成本较低的执行器，包括电液执行器、气动执行器和电动执行器都有应用，如 WOODWARD公司的TG17E电液执行器，Fisher的657和667气动执行机构，日本光荣的UNIC系列电动执行器等，像TG17E电液执行器虽然能快速响应，但需要汽轮机到一定转速后才能自动控制，而且扭矩偏小；气动执行器因气体可压缩性，执行刚度和响应速度较差；采用普通电机的电动执行器响应时间较慢，不能很好地满足汽轮机快速响应调节的要求。

随着小型汽轮机应用越来越广泛，对调节阀的控制精度和响应能力要求越来越高，因此需要开发经济性好、控制精度高和响应快速的执行机构与之匹配。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种汽轮机调节阀伺服控制装置，用于汽轮机调节阀的精确定位和快速响应控制。

本实用新型的具体方案如下：一种汽轮机调节阀伺服控制装置，包括伺服驱动装置、伺服执行器、调节阀、主汽阀、机组控制器、人机接口、汽轮机和负载设备，所述伺服驱动装置与伺服执行器电性连接，所述伺服执行器与调节阀相连接，所述汽轮机与负载设备相连接，所述人机接口与机组控制器电性连接，所述机组控制器与伺服驱动装置电性连接，所述机组控制器分别与汽轮机和负载设备电性连接。

其中蒸汽源通过主汽阀和调节阀进入汽轮机，推动汽轮机旋转，进而驱动各类负载(如发电机、风机和泵等)，其中控制调节阀开度大小决定了汽轮机做功的大小。可在人机接口上设置汽轮机控制目标参数(如转速、负载或阀门位置)，机组控制器比较目标参数与反馈值，运算输出阀门位置指令给伺服驱动装置，在伺服驱动装置内又与伺服执行器编码器反馈信号比较，输出控制伺服执行器按要求执行动作。通过伺服系统使得汽轮机调节阀可做到精确定位和快速响应控制。

作为优选，所述伺服驱动器包括信号转换器和伺服驱动器，所述信号转换器和伺服驱动器通过通讯线电性连接。信号转换器将机组控制器的标准阀门指令信号(4-20mA)转换成伺服驱动器需要的位置信号，同时信号转换器将阀门位置反馈信号转换成标准信号(4-20mA)送到机组控制器以及在人机接口显示。

作为优选，所述伺服执行器包括伺服电机、减速机和丝杠，所述丝杆和调节阀连杆连接。伺服电机根据伺服驱动器来的位置环控制信号实现旋转运动，减速机用作增大输出扭矩，丝杠将伺服电机的旋转运动转换成直线运动，丝杠输出与调节阀门连杆连接，进而控制汽轮机调节阀门的开度。

本实用新型的有益效果：本实用新型使用伺服驱动系统作为调节阀的调控装置，同时使用机组控制器来接收装置各部分的反馈信号来进一步的对调节阀进行精准定位，既满足了中小型汽轮机对调节阀定位精度高、响应快速的要求，也满足了现场调试和维护简单化的要求。

附图说明

图1本实用新型汽轮机调节控制框图。

图2本实用新型电动伺服控制框图。

具体实施方式

为了更清楚的表述本实用新型，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

实施方式为：一种汽轮机调节阀伺服控制装置，如图1所示，包括控制系统部分(人机接口16和机组控制器15)，执行机构部分(伺服驱动装置11和伺服执行器12)，进气阀(主汽阀14和调节阀13)，机组本体(汽轮机17和负载设备18)。蒸汽源通过主汽阀14和调节阀13进入汽轮机，推动汽轮机旋转，进而驱动各类负载18(如发电机、风机和泵等)，其中控制调节阀13开度大小决定了汽轮机做功的大小。可在人机接口16上设置汽轮机控制目标参数(如转速、负载或阀门位置)，机组控制器15比较目标参数与反馈值，运算输出阀门位置指令给伺服驱动装置11，在伺服驱动装置11内又与伺服执行器12编码器反馈信号比较，输出控制伺服执行器12按要求执行动作。

其中，伺服执行器12有角行程和直线行程两种输出方式，角行程伺服执行器包括伺服电机、减速机和输出轴，伺服电机连接减速机通过输出轴输出角位移行程，并通过杠杆机构接连汽轮机调节阀。直线行程伺服执行器包括伺服电机、减速机和丝杠，通过丝杠将角位移转换成直线运动，并与汽轮机调节阀直接连接。

如图2所示，信号转换器111将机组控制器15的标准阀门指令信号 (4-20mA)转换成伺服驱动器112需要的位置信号，同时信号转换器111将阀门位置反馈信号转换成标准信号(4-20mA)送到机组控制器15以及在人机接口 16显示。伺服驱动器112比较信号转换器111来的位置信号与伺服执行器12编码器反馈信号，进行位置环控制。伺服执行器12由伺服电机121、减速机122 和丝杠123(直线行程需要)组成，伺服电机121根据伺服驱动器112来的位置环控制信号实现旋转运动，减速机122用作增大输出扭矩，丝杠123将伺服电机 121的旋转运动转换成直线运动，丝杠123输出与调节阀门连杆连接，进而控制汽轮机调节阀门的开度。

本实用新型转角型电动伺服执行机构现场安装实例。其中汽轮机调节阀在阀体内通过调节阀门连杆与杠杆连接，伺服电机连接减速机输出转角带动杠杆运动，杠杆通过支点拉动调节阀门连杆，进而控制调节阀的开度。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，本实用新型可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (5)

1.一种汽轮机调节阀伺服控制装置，其特征在于，包括伺服驱动装置（11）、伺服执行器（12）、调节阀（13）、主汽阀（14）、机组控制器（15）、人机接口（16）、汽轮机（17）和负载设备（18），所述伺服驱动装置（11）与伺服执行器（12）电性连接，所述伺服执行器（12）与调节阀（13）相连接，所述汽轮机（17）与负载设备（18）相连接，所述人机接口（16）与机组控制器（15）电性连接，所述机组控制器（15）与伺服驱动装置（11）电性连接，所述机组控制器（15）分别与汽轮机（17）和负载设备（18）电性连接。

2.根据权利要求1中所述的一种汽轮机调节阀伺服控制装置，其特征在于，所述伺服驱动装置（11）包括信号转换器（111）和伺服驱动器（112）。

3.根据权利要求2中所述的一种汽轮机调节阀伺服控制装置，其特征在于，所述信号转换器（111）和伺服驱动器（112）通过通讯线（113）电性连接。

4.根据权利要求1中所述的一种汽轮机调节阀伺服控制装置，其特征在于，所述伺服执行器（12）包括伺服电机（121）、减速机（122）和丝杠（123）。

5.根据权利要求4中所述的一种汽轮机调节阀伺服控制装置，其特征在于，所述丝杠（123）和调节阀（13）连杆连接。

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