CN210715276U - 一种轴流压缩机静叶角度调节系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种轴流压缩机静叶角度调节系统，包括控制单元、位移传感器、位移变送器、液压油缸和轴流压缩机，还包括伺服电机、双向齿轮油泵和两个流量匹配阀。本实用新型的调节系统，在满足轴流压缩机静叶调节要求的前提下从技术源头上解决了传统电液伺服控制系统(电液伺服阀)中存在的电液伺服阀堵塞、系统构成复杂和高压油热备等固有技术缺陷。

Description

一种轴流压缩机静叶角度调节系统

技术领域

本实用新型涉及轴流压缩机静叶调节，具体涉及一种轴流压缩机静叶角度调节系统。

背景技术

轴流压缩机气动参数(流量、压力)调节通过轴流压缩机静叶的旋转实现，轴流压缩机静叶的旋转需要一套调节系统。目前使用的静叶调节系统主要是电液伺服阀调节方式。

传统电液伺服系统(电液伺服阀+伺服控制器+动力油站)的系统构成包括：轴流压缩机，位移变送器，液压油缸，伺服控制器，电液伺服阀，动力油站，伺服控制器的设定值信号来自流量调节器的输出，其实际值为由位移传感器测量的静叶位移信号，经位移变送器转换成标准的电信号送给伺服控制器与设定值相比较，其差值信号经伺服控制器比例放大后送给电液伺服阀。轴流压缩机正常工作时，由电液伺服阀控制的液压油同时送给轴流压缩机左右侧两个液压油缸，动力油站为液压油缸提供油源。液压油缸活塞同步驱动轴流压缩机的调节缸，调节缸沿轴向做往复运动，通过曲柄、滑块等实现轴流压缩机静叶角度的旋转，达到改变轴流压缩机出口流量或压力的目的。由上述原理分析可知，电液伺服控制系统(电液伺服阀)技术缺点在于：

A、电液伺服阀结构决定了电液伺服阀在使用过程中容易发生堵塞，电液伺服阀堵塞后轴流压缩机静叶漂移或失控，情况严重的会导致装置停产或引发安全事故。

B、120bar压力油需要热备，能耗高；系统日常使用维护成本高。

C、120bar动力油系统存在泄漏风险，如果泄漏严重，则引起机组停车、装置停产。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种轴流压缩机静叶角度调节系统，解决目前使用的传统电液伺服控制系统易堵塞、能耗高，存在泄漏风险的技术缺陷。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种轴流压缩机静叶角度调节系统，包括控制单元、位移传感器、位移变送器、液压油缸和轴流压缩机，还包括伺服电机、双向齿轮油泵和两个流量匹配阀；

所述位移传感器将测量到的轴流压缩机的静叶位移信号实际值，经位移变送器转换成标准的实际电信号值传送给控制单元，控制单元将接收的设定值与实际电信号值进行差值比较输出差值信号，通过差值信号控制伺服电机旋转，伺服电机驱动双向齿轮油泵，双向齿轮油泵分别与两个流量匹配阀连接，通过流量匹配阀和双向齿轮油泵控制液压油的流向，实现液压油缸的线性位移，通过将液压油缸的线性位移转换为轴流压缩机的静叶旋转实现静叶角度调节。

具体的，通过流量匹配阀和双向齿轮油泵控制液压油的流向，实现液压油缸的线性位移包括：两个流量匹配阀型号分别为FMV1和FMV2，FMV2包括使流量匹配阀FMV2加压的端口A，通过FMV2的逆止阀可以与端口A连通的端口E，通过FMV2的逆止阀可以连通的端口D到端口B；伺服电机驱动双向齿轮油泵，双向齿轮油泵改变旋转方向，通过A端口使FMV2加压，FMV2的阀芯在压差的作用下失去平衡发生一侧偏移，FMV2的逆止阀被托起，端口D 到端口B打开，端口A到端口E打开；流量匹配阀FMV1的端口C到端口D 同时打开，高压油流从FMV2的端口E经过FMV1的端口C到端口D流到液压油缸一侧，液压回路闭合，与流入液压油缸一侧数量相同的液压油必须从液压油缸另一侧流出，从另一侧流出的液压油通过FMV2打开的逆止阀进入双向齿轮油泵吸口，液压油缸的活塞发生移动，实现液压油缸的线性位移。

具体的，通过调节缸或曲柄连杆机构将液压油缸的活塞的直线运动转化为轴流压缩机的静叶的旋转运动，驱动轴流压缩机的静叶旋转，从而静叶角度得到调节，达到增加轴流压缩机流量或压力的目的，当静叶角度达到调节要求时伺服电机停转，液压油缸自动保持位置，完成调节过程。

流量调节器输出设定值到控制单元。

本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：

本实用新型的调节系统，是一种新型无电液伺服阀的电液伺服控制的调节系统，主要由伺服电机、双向齿轮油泵、流量匹配阀、液压油缸、轴流压缩机构成，系统构成简单、可靠性高、运行及维护成本低。

本实用新型的调节系统，在满足轴流压缩机静叶调节要求的前提下从技术源头上解决了传统电液伺服控制系统(电液伺服阀)中存在的电液伺服阀堵塞、系统构成复杂和高压油热备等固有技术缺陷。

本系统为集成式一体化结构：无需外接油源和管路，系统简单可靠，免维护。同时取消电液伺服阀，避免因电液伺服阀堵塞引起的轴流压缩机静叶漂移和失控问题。

本系统为闭式循环：油液不与外界接触，全封闭，免维护，液压油用量小；只在调节时油泵工作，静叶保位时不需要能量。

本系统能耗低：只在系统调节时液压油泵工作，大多数时间没有能源消耗，节能效果好。

附图说明

图1为本实用新型调节系统示意图(徐虚线框内为本申请不同于传统电液伺服控制系统之处)。

图中各标号的含义为：

1-轴流压缩机，2-位移变送器，3-液压油缸，4-由伺服电机驱动的双向齿轮油泵，5-流量匹配阀，6-控制单元，7-位移传感器，8-伺服电机。

以下结合附图对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。

具体实施方式

以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。

实施例1：

遵从上述技术方案，如图1所示，本实施例提供一种针对轴流压缩机静叶调节开发的控制系统，系统详见图1，包括控制单元6、位移传感器7、位移变送器2、液压油缸3和轴流压缩机1，还包括伺服电机8、双向齿轮油泵4和两个流量匹配阀5；所述位移传感器7将测量到的轴流压缩机1的静叶位移信号实际值，经位移变送器2转换成标准的实际电信号值传送给控制单元1，控制单元1将接收的设定值与实际电信号值进行差值比较输出差值信号，通过差值信号控制伺服电机8旋转，伺服电机8驱动双向齿轮油泵 4，双向齿轮油泵4分别与两个流量匹配阀5连接，两个流量匹配阀5型号分别为FMV1和FMV2，FMV2包括使流量匹配阀FMV2加压的端口A，通过FMV2 的逆止阀可以与端口A连通的端口E，通过FMV2的逆止阀可以连通的端口D 到端口B；伺服电机8驱动双向齿轮油泵4，双向齿轮油泵4改变旋转方向，通过A端口使FMV2加压，FMV2的阀芯在压差的作用下失去平衡发生一侧偏移，FMV2的逆止阀被托起，端口D到端口B打开，端口A到端口E打开；流量匹配阀FMV1的端口C到端口D同时打开，液压油流从FMV2的端口E 经过FMV1的端口C到端口D流到液压油缸3一侧，液压回路闭合导致与流入液压油缸3一侧数量相同的液压油必须从液压油缸3另一侧流出，从另一侧流出的液压油通过FMV2打开的逆止阀进入双向齿轮油泵4吸口，液压油缸3的活塞发生移动，实现液压油缸3的线性位移。通过调节缸或曲柄连杆机构将液压油缸3的活塞的直线运动转化为轴流压缩机1的静叶的旋转运动，驱动轴流压缩机1的静叶旋转，从而静叶角度得到调节，当静叶角度达到调节要求时伺服电机8停转，液压油缸3自动保持位置，完成调节过程。

工作原理如下：本系统接收控制单元6发出的静叶调节指令(4-20mA)，将当前位置信号与控制指令进行比较，用差值信号控制伺服电机8，如有控制信号输出，电机旋转，通过双向齿轮油泵4和流量匹配阀5控制液压油流动，实现液压油缸3的线性位移，驱动轴流压缩机静叶1旋转，当静叶位置达到调节要求时电机停转，液压油缸3自动保持位置，完成调节过程。

工作过程说明(以液压油缸活塞左移，轴流压缩机静叶开大为例)：为把活塞移动到左边，泵改变旋转方向，通过A端口使流量匹配阀FMV2加压，FMV2的阀芯在压差的作用下失去平衡移向左侧，托起它的逆止阀，打开端口D到端口B，端口A到端口E。流量匹配阀FMV1端口C到端口D，高压油流从端口E流到液压油缸的右室，由于液压回路是闭合的，与流入活塞右侧数量相同的油必须从左侧流出。这股油流通过FMV2打开的逆止阀进入泵吸口。液压油缸3活塞左移，通过调节缸、曲柄滑块等机构将液压油缸活塞的直线运动转化为轴流压缩机静叶的旋转运动，静叶角度开大，达到增加轴流压缩机流量或压力的目的。如果轴流压缩机静叶角度关小，通过改变泵旋转方向，流量匹配阀FMV1逆向操作，液压缸活塞右移。当油泵停止工作后，两个流量匹配阀均关闭，液压油被封闭在液压油缸3内，活塞保位。轴流压缩机静叶位置保持不变。

技术指标：

A、信号类型：

静叶位移标准控制信号：4-20mA

液压油缸活塞位置反馈信号：4-20mA

B、控制精度：≤全行程的0.15％，全回路

C、断电、信号丢失时液压油缸保位，故障时输出综合故障报警信号(无源干接点)。

控制系统：控制系统简单可靠。系统接受的控制信号为4-20mA标准信号，无需功率放大环节。液压油缸活塞位置反馈信号为4-20mA标准信号。故障报警信号为开关量(无源干结点)信号。

工作特点：控制精度高0.15％(全回路)；集成度高；能耗低；无须外接油源和气源，可靠性高，寿命长；安装、调整方便，维护工作量小，可实现免维护。

系统设计思路新颖独特。截然不同于传统的(电液伺服阀+伺服控制器+ 动力油站)电液伺服系统。取消了动力油站、电液伺服阀和伺服控制器，采用(伺服电机+齿轮油泵+流量匹配阀)型式的全新电液伺服控制系统。

该方法为国内首次批量应用于轴流压缩机静叶调节的控制方法。该方法克服了传统的(电液伺服阀+伺服控制器+动力油站)电液伺服系统中存在大油箱、连续工作的油泵、较长的高压(120bar)管线及较多的连接管件、油液容易受到污染、维护工作量大、液压油泄漏点多、系统可靠性较差等无法克服的技术弊端。同时消除了因电液伺服阀堵塞引起的静叶漂移、失控及调节稳定性差等技术难题。完全满足轴流压缩机静叶调节的技术要求。

2种系统技术性能对比：

Claims (3)

1.一种轴流压缩机静叶角度调节系统，包括控制单元(6)、位移传感器(7)、位移变送器(2)、液压油缸(3)和轴流压缩机(1)，其特征在于，还包括伺服电机(8)、双向齿轮油泵(4)和两个流量匹配阀(5)；

所述位移传感器(7)将测量到的轴流压缩机(1)的静叶位移信号实际值，经位移变送器(2)转换成标准的实际电信号值传送给控制单元(6)，控制单元(6)将接收的设定值与实际电信号值进行差值比较输出差值信号，通过差值信号控制伺服电机(8)旋转，伺服电机(8)驱动双向齿轮油泵(4)，双向齿轮油泵(4)分别与两个流量匹配阀(5)连接，通过流量匹配阀(5)和双向齿轮油泵(4)控制液压油的流向，实现液压油缸(3)的线性位移，通过将液压油缸(3)的线性位移转换为轴流压缩机(1)的静叶旋转实现静叶角度调节。

2.如权利要求1所述轴流压缩机静叶角度调节系统，其特征在于，通过流量匹配阀(5)和双向齿轮油泵(4)控制液压油的流向，实现液压油缸(3)的线性位移包括：两个流量匹配阀(5)型号分别为FMV1和FMV2，FMV2包括使流量匹配阀FMV2加压的端口A，通过FMV2的逆止阀可以与端口A连通的端口E，通过FMV2的逆止阀可以连通的端口D到端口B；伺服电机(8)驱动双向齿轮油泵(4)，双向齿轮油泵(4)改变旋转方向，通过A端口使FMV2加压，FMV2的阀芯在压差的作用下失去平衡发生一侧偏移，FMV2的逆止阀被托起，端口D到端口B打开，端口A到端口E打开；流量匹配阀FMV1的端口C到端口D同时打开，液压油流从FMV2的端口E经过FMV1的端口C到端口D流到液压油缸(3)一侧，液压回路闭合导致与流入液压油缸(3) 一侧数量相同的液压油必须从液压油缸(3)另一侧流出，从另一侧流出的液压油通过FMV2打开的逆止阀进入双向齿轮油泵(4)吸口，液压油缸(3)的活塞发生移动，实现液压油缸(3)的线性位移。

3.如权利要求1或2所述轴流压缩机静叶角度调节系统，其特征在于，通过调节缸或曲柄连杆机构将液压油缸(3)的活塞的直线运动转化为轴流压缩机(1)的静叶的旋转运动，驱动轴流压缩机(1)的静叶旋转，从而静叶角度得到调节，当静叶角度达到调节要求时伺服电机(8)停转，液压油缸(3)自动保持位置，完成调节过程。

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