CN211975544U - 一种汽轮机泵控缸伺服控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种汽轮机泵控缸伺服控制装置，包括油缸、伺服驱动器、伺服电机、液压油泵、补油箱、辅助关闭装置、位移传感器、位置控制器；位移传感器、位置控制器、伺服驱动器和伺服电机电性连接；位置控制器电性连接至汽轮机控制系统；伺服电机与液压油泵连接以驱动液压油泵旋转；补油箱依次通过吸油滤油器、单向阀，经过进油管路连接到液压油泵的输入口；液压油泵依次通过液控单向阀、溢流阀连接至油缸，油缸中设有连接至汽轮机调节阀门的活塞；活塞与位移传感器连接以带动位移传感器同步移动。本实用新型通过双向液压油泵在两个方向输出压力油来控制油缸，同时控制汽轮机调节阀门的开启和关闭，通过快关指令控制卸载电磁阀可直接关闭油缸。

Description

一种汽轮机泵控缸伺服控制装置

技术领域

本实用新型涉及汽轮机技术领域，特别涉及一种汽轮机泵控缸伺服控制装置。

背景技术

工业汽轮机是大型高速运转的原动机，通常在高温、高压下工作，其调节阀需要大驱动力、快速响应和高精度控制，一般采用电液伺服控制系统，传统的汽轮机电液伺服系统都采用阀控缸伺服控制形式，也即由油源系统供压力油，通过电液伺服阀控制油缸（也称“油动机”），这种汽轮机阀控缸形式的电液伺服系统根据供油形式和油源压力又可分为低压透平油电液伺服系统和独立高压电液伺服系统。

（1）低压透平油电液伺服系统，系统油源与润滑油共用，包括滤油装置、安全油压建立装置、OPC电磁阀、电液伺服阀、错油门滑阀、油缸和位移传感器等组成，低压透平油电液伺服系统压力油较低，一般小于2MPa，油缸设计较大，响应较慢，由于与润滑油共用油源，系统抗污染能力较差。

（2）独立高压电液伺服系统，系统设计一套独立的液压油站，供油压力较高，一般为10~MPa，根据工质不同，又可分为高压抗燃油系统和抗磨油系统，由于抗燃油有毒难以降解，高压抗燃油系统设计更加复杂。

以上两类传统的汽轮机阀控缸形式的电液伺服系统，各有优缺点，其共同特点是需要电液伺服阀，对液压油质要求较高，需要各自的油源系统，较为复杂。

随着伺服电机及驱动技术的快速发展，开发采用伺服电机驱动双向液压油泵直接控制液压油缸的泵控缸伺服系统，可以提升系统抗污染能力，降低能耗、小型集成化、操作与控制简单化，对于工业汽轮机调节阀及其他需要高精度、快速响应控制执行机构领域有很好的应用前景。

在专利公开号为CN1050329A的专利中公开了一种伺服泵控液压系统，它包括油缸和由伺服电机驱动的双向液压泵，所述液压泵与油箱连接，所述液压泵的进出油口中，一端与油缸的上腔连接、另一端分别通过支路a和支路b与油缸的下腔连接，支路a上设置有背压阀，支路b上设置有提动阀；所述液压泵的进出油口与油箱之间的支路上分别设置有补油单向阀，所述油缸的上腔连接有单向阀Ⅱ、油缸的下腔连接有单向阀Ⅰ，单向阀Ⅰ通过支路c和支路d与充液阀连接，单向阀Ⅱ通过支路c和支路d与充液阀连接，支路c上设置有电磁球阀，流经电磁球阀的液压油控制充液阀的开关，支路d上设置有安全阀。该液压系统能大幅降低能源的消耗，提升液压机和折弯机的运行效率，降低液压系统的用油量。

上述专利提供的内容虽然能够解决低压透平油电液伺服系统和独立高压电液伺服系统这类阀控缸形式电液伺服系统的缺陷，但侧重于提升液压机和折弯机的运行效率，对液压油缸位置控制没有深入阐述，不能实现油缸快关的操作，无法满足汽轮机调节阀的控制要求。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种汽轮机泵控缸伺服控制装置，能够在两个方向输出压力油控制油缸及汽轮机调节阀门的开启和关闭，通过快关指令控制卸载电磁阀可直接关闭油缸。

本实用新型的技术方案如下所示：

一种汽轮机泵控缸伺服控制装置，包括油缸、以及由伺服驱动器、伺服电机控制的液压油泵，还包括补油箱、辅助关闭装置、位移传感器、位置控制器；位移传感器、位置控制器、伺服驱动器和伺服电机电性连接；所述位置控制器电性连接至汽轮机控制系统；所述伺服电机与液压油泵连接以驱动液压油泵旋转；补油箱依次通过吸油滤油器、单向阀，并经过进油管路连接到液压油泵的输入口；所述液压油泵依次通过液控单向阀、溢流阀连接至油缸，所述油缸中设有连接至汽轮机调节阀门的活塞；所述活塞与位移传感器连接以带动位移传感器同步移动。

优选的，所述液压油泵为双向液压油泵，所述双向液压油泵上设有A出口和B出口。

优选的，所述吸油滤油器、进油管路、液控单向阀门、溢流阀各设有两个，所述A出口通过第一单向阀和第一吸油滤油器连接至补油箱，所述A出口通过第一液控单向阀连接至油缸，所述第一液控单向阀还通过第一溢流阀连接至补油箱；所述B出口通过第二单向阀和第二吸油滤油器连接至补油箱，所述B出口通过第二液控单向阀连接至油缸，所述第二液控单向阀还通过第二溢流阀连接至补油箱。

优选的，所述A出口设置有第一压力传感器和第一压力表，所述B出口设置有第二压力传感器和第二压力表。

优选的，还包括第三液控单向阀，所述第三液控单向阀两端分别连接油缸和补油箱。

优选的，所述辅助关闭装置包括第一卸载电磁阀、蓄能器组件和梭阀，所述梭阀的进油口连接至双向液压油泵，所述梭阀的出油口连接至蓄能器组件，所述蓄能器组件连接至第一液控单向阀。

优选的，所述梭阀包括第三单向阀和第四单向阀；所述蓄能器包括第二卸载电磁阀，第三溢流阀，第五单向阀，截止阀，第四溢流阀，蓄能器，压力表；所述第三单向阀和第四单向阀的出油口经第三溢流阀和第五单向阀连接至蓄能器，所述第二卸载电磁阀设置于第五单向阀和第一液控单向阀之间。

优选的，所述补油箱中还设有用于检测液压油温的温度变送器，用于防止空气中杂质进入使油液污染的空气滤清器，用于显示补油箱油位的液位计，用于泄放补油箱液压油的放油阀。

优选的，所述位移传感器采用线性可变差动位移传感器外置安装至油缸或采用磁致伸缩位移传感器内置安装至油缸。

更优选的，所述位置控制器为可编程逻辑控制器，所述汽轮机控制系统为分散控制系统或可编程逻辑控制器。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过双向液压油泵在两个方向输出压力油控制油缸，同时控制汽轮机调节阀门的开启和关闭，通过快关指令控制卸载电磁阀可直接关闭油缸。本实用新型采用的伺服电机驱动双向液压油泵直接控制液压油缸的泵控缸伺服系统，也克服了原阀控缸系统电液伺服阀抗污染能力差问题，具有节能、小型集成化、操作与控制简单特点，在工业汽轮机调节阀控制领域有很好的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构连接示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构连接示意图。

图3为本实用新型实施例3中的结构连接示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对实用新型的实施例进行进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，一种汽轮机泵控缸伺服控制装置包括补油箱1，第一吸油滤油器2，第二吸油滤油器3，第一单向阀4，第二单向阀5，伺服电机6，双向液压泵7，第一进油管路8，第二进油管路9，第一压力传感器10，第二压力传感器11，第一液控单向阀12，第二液控单向阀13，第三液控单向阀14，第一溢流阀15，第二溢流阀16，油缸17，位移传感器18，汽轮机调节阀门19，汽轮机控制系统20，位置控制器21，伺服驱动器22，温度变送器23，空气滤清器24，液位计25，放油阀26，第一压力表27，第二压力表28。

其中位移传感器18用于检测油缸17的行程，将阀位反馈信号送到位置控制器21，位置控制器21将阀位反馈信号与汽轮机控制系统20来的阀位指令信号进行比较，输出转速控制指令给伺服驱动器22，伺服驱动器22将转速控制指令与伺服电机6来的转速反馈信号进行比较，输出控制驱动伺服电机6。其中汽轮机控制系统20一般由分散控制系统（DCS，Distributed Control System）或可编程逻辑控制器（PLC，Programmable LogicController）组成，位置控制器21则由控制响应时间快的可编程逻辑控制器（PLC，Programmable Logic Controller）组成。

用于检测油缸行程的位移传感器18，可以采用线性可变差动位移传感器外置安装，或采用磁致伸缩位移传感器内置安装，位移传感器18将油缸17的活塞171的位置变化转化成电信号送到位置控制器21。

当伺服电机6按图中位置逆时针旋转驱动双向液压泵7时，液压油经第一吸油滤油器2、第一单向阀4、第一进油管路8，从双向液压泵7的A口吸入，压力油从双向液压泵7的B口输出，压力油经第二液控单向阀13，从油缸17的D口进入有杆腔，推动油缸17的活塞171按图1中位置向左移动，活塞171通过连杆拉动汽轮机调节阀门19开启。同时第三液控单向阀14和第一液控单向阀12在压力油作用下打开，油缸无杆腔的液压油从C口流出，分两路油，一路油经第一液控单向阀12到双向液压泵7的A口，另一路油经第三液控单向阀14回补油箱1。

当伺服电机6按图1中位置顺时针旋转驱动双向液压泵7时，液压油经第二吸油滤油器3、第二单向阀5、第二进油管路9，从双向液压泵7的B口吸入，压力油从双向液压泵7的A口输出，经第一液控单向阀12，从油缸17的C口进入无杆腔，推动油缸17的活塞171按图1中位置向右移动，同时通过连杆拉动汽轮机调节阀门19关闭。同时第二液控单向阀13在压力油作用下打开，油缸有杆腔的液压油从D口流出，经第二液控单向阀13到双向液压泵7的B口。

若油缸17设计为非对称缸，无杆腔的油量大于有杆腔的油量，当伺服电机6按图中位置顺时针旋转驱动双向液压泵7时，有杆腔的回油量小于无杆腔的用油量，需从补油箱补油。当伺服电机6按图中位置逆时针旋转驱动双向液压泵时，仅在伺服电机6启动初期从补油箱1补油，当油缸17的有杆腔压力油建立后，推动油缸17的活塞171左移，由于无杆腔的回油大于有杆腔的进油，则油缸无杆腔多余的一部分回油需经第三液控单向阀14流回补油箱1。

若油缸17设计为对称缸，则回油量等于进油量，双向液压泵7的吸油和出油平衡，不需要从补油箱1补油。

所述第一溢流阀15用于油缸无杆腔的油压过载时溢流保护，第二溢流阀16用于油缸有杆腔的油压过载时溢流保护，温度变送器23用于检测液压油温，空气滤清器24用于防止空气中杂质进入使油液污染，液位计25用于显示补油箱1油位，放油阀26用于泄放补油箱1液压油，第一压力表27用于显示双向液压泵7的A出口油压，第二压力表28用于显示双向液压泵7的B出口油压。

实施例2：

如图2所示，本实用新型提供了一种带有辅助关闭装置的汽轮机泵控缸伺服控制装置的原理图。

在一些特殊情况下，如伺服电机故障或汽轮机停机，需要借助辅助关闭装置直接关闭汽轮机调节阀门。本实施例的辅助关闭装置由第一卸载电磁阀29、蓄能器组件30和梭阀31组成。

其中梭阀31由第三单向阀311和第四单向阀312组成，按图示当伺服电机6顺时针旋转，压力油从双向液压泵7的A口经第三单向阀311进入蓄能器组件30，当伺服电机6逆时针旋转，压力油从双向液压泵7的B口经第四单向阀312进入蓄能器组件30。

蓄能器组件30包括第二卸载电磁阀301，第三溢流阀302，第五单向阀303，截止阀304，第四溢流阀305，蓄能器306，压力表307。压力油经第三溢流阀302和第五单向阀303进入蓄能306器蓄能，截止阀304用于泄放蓄能器306压力，第四溢流阀305用于设定蓄能器306最高压力，压力表307用于显示蓄能器306的压力。

其余组件与实施例1中相同，故不赘述。

当需要直接关闭汽轮机调节阀门时，第一卸载电磁阀29与第二卸载电磁阀301同时得电，油缸有杆腔液压油经D口和第一卸载电磁阀29流回补油箱1，蓄能器306的压力油经第二卸载电磁阀301到油缸17的C口进入无杆腔，推动图2所示油缸17的活塞171右移，进而推动与之连接的汽轮机调节阀门19关闭。

实施例3：

如图3所示，本实用新型还提供了另一种辅助关闭装置原理图，包括复位弹簧32和第一卸载电磁阀29，复位弹簧32安装在油缸17上，油缸17的活塞171向左移动时，压缩复位弹簧32，当需要直接关闭汽轮机调节阀门19时，第一卸载电磁阀29得电，油缸有杆腔液压油经油缸17的D口和第一卸载电磁阀29流回补油箱1，油缸17的活塞171在复位弹簧32的弹簧力作用下右移，进而推动与之连接的汽轮机调节阀门19关闭。

其余组件与实施例1中相同，故不赘述。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种汽轮机泵控缸伺服控制装置，包括油缸、以及由伺服驱动器、伺服电机控制的液压油泵，其特征在于，还包括补油箱、辅助关闭装置、位移传感器、位置控制器；位移传感器、位置控制器、伺服驱动器和伺服电机电性连接；所述位置控制器电性连接至汽轮机控制系统；所述伺服电机与液压油泵连接以驱动液压油泵旋转；补油箱依次通过吸油滤油器、单向阀，并经过进油管路连接到液压油泵的输入口；所述液压油泵依次通过液控单向阀、溢流阀连接至油缸，所述油缸中设有连接至汽轮机调节阀门的活塞；所述活塞与位移传感器连接以带动位移传感器同步移动。

2.根据权利要求1中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，所述液压油泵为双向液压油泵，所述双向液压油泵上设有A出口和B出口。

3.根据权利要求2中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，所述吸油滤油器、进油管路、液控单向阀门、溢流阀各设有两个，所述A出口通过第一单向阀和第一吸油滤油器连接至补油箱，所述A出口通过第一液控单向阀连接至油缸，所述第一液控单向阀还通过第一溢流阀连接至补油箱；所述B出口通过第二单向阀和第二吸油滤油器连接至补油箱，所述B出口通过第二液控单向阀连接至油缸，所述第二液控单向阀还通过第二溢流阀连接至补油箱。

4.根据权利要求3中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，所述A出口设置有第一压力传感器和第一压力表，所述B出口设置有第二压力传感器和第二压力表。

5.根据权利要求3中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，还包括第三液控单向阀，所述第三液控单向阀两端分别连接油缸和补油箱。

6.根据权利要求5中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，所述辅助关闭装置包括第一卸载电磁阀、蓄能器组件和梭阀，所述梭阀的进油口连接至双向液压油泵，所述梭阀的出油口连接至蓄能器组件，所述蓄能器组件连接至第一液控单向阀。

7.根据权利要求6中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，所述梭阀包括第三单向阀和第四单向阀；所述蓄能器包括第二卸载电磁阀，第三溢流阀，第五单向阀，截止阀，第四溢流阀，蓄能器，压力表；所述第三单向阀和第四单向阀的出油口经第三溢流阀和第五单向阀连接至蓄能器，所述第二卸载电磁阀设置于第五单向阀和第一液控单向阀之间。

8.根据权利要求1中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，所述补油箱中还设有用于检测液压油温的温度变送器，用于防止空气中杂质进入使油液污染的空气滤清器，用于显示补油箱油位的液位计，用于泄放补油箱液压油的放油阀。

9.根据权利要求1中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，所述位移传感器采用线性可变差动位移传感器外置安装至油缸或采用磁致伸缩位移传感器内置安装至油缸。

10.根据权利要求1中所述的汽轮机泵控缸伺服控制装置，其特征在于，所述位置控制器为可编程逻辑控制器，所述汽轮机控制系统为分散控制系统或可编程逻辑控制器。

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