專利名稱：一種快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閥門控制的技術(shù)，特別是涉及一種快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油動(dòng)機(jī))是汽輪機(jī)調(diào)節(jié)及保安系統(tǒng)的執(zhí)行部件，也是各種工 業(yè)控制閥門的執(zhí)行部件，其主要功能是通過液壓變化實(shí)時(shí)控制其活塞動(dòng)作，進(jìn)而控制(汽 輪機(jī))閥門的開度。傳統(tǒng)的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)都采用閥控油動(dòng)機(jī)的電液伺服系統(tǒng)，這種系統(tǒng)(參見圖2) 采用由外部供油的電液伺服閥Hs，電液伺服閥Hs的進(jìn)油口和回油口分別連接外部油源，兩 個(gè)控制油口分別連接活塞式油動(dòng)機(jī)U2的兩個(gè)工作腔；運(yùn)行時(shí)輸入閥位指令信號(hào)，將油動(dòng)機(jī) U2的閥位反饋信號(hào)LVDT經(jīng)解調(diào)器TD轉(zhuǎn)為電信號(hào)后與閥位指令信號(hào)C進(jìn)行比較，并根據(jù)比 較結(jié)果控制電液伺服閥Hs動(dòng)作，進(jìn)而控制油動(dòng)機(jī)U2的活塞行程。由于電液伺服閥具有較快 的響應(yīng)速度，因此這種系統(tǒng)能很好地滿足給水泵汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)快速響應(yīng)的要求。但 是由于電液伺服閥本身固有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得這種系統(tǒng)具有以下缺點(diǎn)1)電液伺服閥的加 工精度要求較高，其價(jià)格十分昂貴；2)由于電液伺服閥結(jié)構(gòu)細(xì)小且閥體較脆弱，因此對(duì)油 液污染特別敏感，其閥芯容易被油液中的雜質(zhì)磨損而導(dǎo)致失靈，因此必須配備過濾精度很 高的過濾系統(tǒng)；3)由于電液伺服閥對(duì)溫度變化較敏感，而閥控油動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)的能量 損耗很嚴(yán)重，其節(jié)流發(fā)熱較大，因此必須配備較完善的冷卻系統(tǒng)；4)由于電液伺服閥由外 部供油，因此需要一套泵站系統(tǒng)提供恒壓油源，從而增大了系統(tǒng)整體的體積和復(fù)雜程度；5) 當(dāng)系統(tǒng)處于非工作周期時(shí)(保壓工況和空轉(zhuǎn)工況)，系統(tǒng)仍處運(yùn)行狀態(tài)，增加了運(yùn)行成本。 上述缺點(diǎn)使得閥控油動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)的成本較高。為了克服閥控油動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)的缺點(diǎn)，出現(xiàn)了一種直驅(qū)式容積控制電液伺服 系統(tǒng)(DDVC系統(tǒng))，這種系統(tǒng)(參見圖3)的液壓主回路采用閉式油路，其油泵D3的兩個(gè)油 口分別連接活塞式油動(dòng)機(jī)U3的兩個(gè)工作腔，在系統(tǒng)中還設(shè)有用于平衡系統(tǒng)正反運(yùn)行時(shí)油 量容積差的補(bǔ)油閥(兩個(gè)液控單向閥H31、H32)及用于鎖住活塞桿的鎖閥(兩個(gè)液控單向 閥H33、H34)；運(yùn)行時(shí)通過交流伺服電機(jī)M3控制油泵D3的輸出流量和液壓油的流動(dòng)方向， 進(jìn)而控制油動(dòng)機(jī)U3的活塞行程。這種系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)1)由于液壓主回路是閉式回路， 系統(tǒng)用油量很少且受外界污染機(jī)會(huì)較少，因此只需要小油箱(油罐)即可，而且系統(tǒng)中無敏 感元件，因此也不需要配備過濾裝置；2)由于直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)中沒有節(jié)流元 件，壓力損耗很小，因此油泵工作時(shí)產(chǎn)生的熱量很少，系統(tǒng)可以自散熱，不需要配備冷卻系 統(tǒng)；3)系統(tǒng)只在執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)，才啟動(dòng)交流伺服電機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)處于非工作周期時(shí)(保壓工 況和空轉(zhuǎn)工況)幾乎不消耗能量，其運(yùn)行成本很低。因此直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)相 對(duì)閥控油動(dòng)機(jī)電液伺服系統(tǒng)成本較低，但是由于交流伺服電機(jī)和油泵組合的靈敏性要低于 電液伺服閥的靈敏性，因此這種系統(tǒng)的響應(yīng)速度較慢，無法應(yīng)用于對(duì)快關(guān)功能要求較高的 大功率汽輪機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種響應(yīng)速度快的、控制精度高，運(yùn)行成本低的快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括執(zhí)行回路和油箱；所述執(zhí)行回路包括伺服電機(jī)、雙向泵、油缸、兩個(gè)鎖閥和兩 個(gè)補(bǔ)油閥；所述伺服電機(jī)連接并控制雙向泵運(yùn)行；所述油缸具有兩個(gè)工作腔，其中一個(gè)工 作腔為有桿腔，另一個(gè)工作腔為無桿腔；所述雙向泵具有兩個(gè)油口，分別為第一油口和第二 油口 ；所述兩個(gè)鎖閥分別為第一鎖閥和第二鎖閥；所述雙向泵的第一油口經(jīng)第一鎖閥連 接油缸的無桿腔，其第二油口經(jīng)第二鎖閥連接油缸的有桿腔；所述兩個(gè)補(bǔ)油閥分別為第一補(bǔ)油閥和第二補(bǔ)油閥；所述油箱經(jīng)第一補(bǔ)油閥連接雙 向泵的第一油口，經(jīng)第二補(bǔ)油閥連接雙向泵的第二油口 ；所述鎖閥和補(bǔ)油閥均為液控單向閥，其中第一鎖閥和第一補(bǔ)油閥的控制油口連接 雙向泵的第二油口，第二鎖閥和第二補(bǔ)油閥的控制油口連接雙向泵的第一油口 ；所述油缸內(nèi)設(shè)有液位傳感器，所述液位傳感器經(jīng)一解調(diào)器、一伺服放大器連接并 控制伺服電機(jī)運(yùn)行；其特征在于還包快速控制回路；所述快速控制回路包括液控安全閥、蓄能泵電 機(jī)、蓄能泵、蓄能器和快關(guān)電磁閥；所述液控安全閥具有一個(gè)控制油口、一個(gè)進(jìn)油口和一個(gè)出油口，其出油口經(jīng)一快 速進(jìn)油單向閥連接油缸的無桿腔，其進(jìn)油口經(jīng)一溢流閥連接油箱，并接有一個(gè)上壓力開關(guān) 和一個(gè)下壓力開關(guān)；所述上壓力開關(guān)和下壓力開關(guān)連接并控制蓄能泵電機(jī)運(yùn)行，分別用于 控制蓄能泵電機(jī)的開啟和關(guān)閉；所述蓄能泵電機(jī)連接并控制蓄能泵運(yùn)行，所述蓄能泵的進(jìn)油口經(jīng)一常開吸油截止 閥連接油箱，并設(shè)有一個(gè)用于連接外部油源的常閉加油截止閥，其出油口依次經(jīng)一單向閥、 一過濾器接至液控安全閥的進(jìn)油口 ；所述蓄能器經(jīng)一放油截止閥接至油箱，并經(jīng)一進(jìn)油截止閥連接液控安全閥的進(jìn)油 Π ；所述快關(guān)電磁閥具有一個(gè)回油口、一個(gè)進(jìn)油口和一個(gè)出油口，其進(jìn)油口連接液控 安全閥的進(jìn)油口，其出油口經(jīng)一節(jié)流閥連接液控安全閥的控制油口，其回油口連接油箱；所述油箱經(jīng)一液控單向閥連接油缸的有桿腔。進(jìn)一步的，所述油箱設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口，其進(jìn)油口經(jīng)一預(yù)壓式空氣濾清器連接外部 油源。本發(fā)明提供的快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由伺服電機(jī)和雙向 泵對(duì)汽輪機(jī)閥門進(jìn)行低速度精確控制，由蓄能器、快關(guān)電磁閥對(duì)汽輪機(jī)閥門進(jìn)行快速動(dòng)作 控制，因此其控制精度高，響應(yīng)速度快；而且由于油缸是由伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的，與伺服閥 驅(qū)動(dòng)油缸的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，其有效工作壓力提高了三分之一，也即相同尺寸油缸推拉 力大了三分之一；對(duì)液壓系統(tǒng)液壓清潔度的要求也可以從伺服閥控系統(tǒng)的NAS5級(jí)降低到 NAS8級(jí)，大大降低了系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的成本，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓圖；圖2是現(xiàn)有的閥控油動(dòng)機(jī)的電液伺服系統(tǒng)的液壓圖；圖3是現(xiàn)有的直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)的液壓圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但本實(shí)施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應(yīng)列入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行 機(jī)構(gòu)，包括執(zhí)行回路和油箱N2 ；所述執(zhí)行回路包括伺服電機(jī)SM1、雙向泵PM1、油缸CY1、兩個(gè) 鎖閥和兩個(gè)補(bǔ)油閥；所述伺服電機(jī)SMl連接并控制雙向泵PMl運(yùn)行；所述油缸CYl具有兩 個(gè)工作腔，其中一個(gè)工作腔為有桿腔，另一個(gè)工作腔為無桿腔；所述雙向泵PMl具有兩個(gè)油 口，分別為第一油口和第二油口 ；所述兩個(gè)鎖閥分別為第一鎖閥Rl和第二鎖閥R2 ；所述雙向泵PMl的第一油口經(jīng) 第一鎖閥Rl連接油缸CYl的無桿腔，其第二油口經(jīng)第二鎖閥R2連接油缸CYl的有桿腔；所述兩個(gè)補(bǔ)油閥分別為第一補(bǔ)油閥R4和第二補(bǔ)油閥R5 ；所述油箱N2經(jīng)第一補(bǔ)油 閥R4連接雙向泵PMl的第一油口，經(jīng)第二補(bǔ)油閥R5連接雙向泵PMl的第二油口 ；所述鎖閥和補(bǔ)油閥均為液控單向閥，其中第一鎖閥和第一補(bǔ)油閥的控制油口連接 雙向泵PMl的第二油口，第二鎖閥和第二補(bǔ)油閥的控制油口連接雙向泵PMl的第一油口 ；所述油缸CYl內(nèi)設(shè)有液位傳感器(圖中未示)，所述液位傳感器經(jīng)一解調(diào)器TD1、 一伺服放大器Sl連接并控制伺服電機(jī)SMl運(yùn)行；其特征在于還包快速控制回路；所述快速控制回路包括液控安全閥CTV3、蓄能 泵電機(jī)EMl、蓄能泵PMO、蓄能器m和快關(guān)電磁閥CCF ；所述液控安全閥CTV3具有一個(gè)控制油口、一個(gè)進(jìn)油口和一個(gè)出油口，其出油口經(jīng) 一快速進(jìn)油單向閥R6連接油缸CYl的無桿腔，其進(jìn)油口經(jīng)一溢流閥RF連接油箱N2，并接有 一個(gè)上壓力開關(guān)PSl和一個(gè)下壓力開關(guān)PS2 ；所述上壓力開關(guān)PSl和下壓力開關(guān)PS2連接 并控制蓄能泵電機(jī)EMl運(yùn)行，分別用于控制蓄能泵電機(jī)EMl的開啟和關(guān)閉；所述蓄能泵電機(jī)EMl連接并控制蓄能泵PMO運(yùn)行，所述蓄能泵PMO的進(jìn)油口經(jīng)一 常開吸油截止閥SH2連接油箱N2，并設(shè)有一個(gè)用于連接外部油源的常閉加油截止閥SH1，其 出油口依次經(jīng)一單向閥RO、一過濾器FL接至液控安全閥CTV3的進(jìn)油口 ；所述蓄能器m經(jīng)一放油截止閥接至油箱N2，并經(jīng)一進(jìn)油截止閥連接液控安全閥 CTV3的進(jìn)油口 ；所述快關(guān)電磁閥CCF具有一個(gè)回油口、一個(gè)進(jìn)油口和一個(gè)出油口，其進(jìn)油口連接 液控安全閥CTV3的進(jìn)油口，其出油口經(jīng)一節(jié)流閥0RI2連接液控安全閥CTV3的控制油口， 其回油口連接油箱N2;所述油箱N2經(jīng)一液控單向閥R3連接油缸CYl的有桿腔；本發(fā)明實(shí)施例中，所述油箱N2設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口，其進(jìn)油口經(jīng)一預(yù)壓式空氣濾清器 YLS連接外部油源；所述油缸CYl的無桿腔接有一個(gè)油缸壓力傳感器II，其有桿腔接有一個(gè)油缸壓力傳感器12 ；所述油箱N2接有一個(gè)儲(chǔ)油壓力表M2和一個(gè)儲(chǔ)油壓力傳感器IO ；所述 液控安全閥CTV3的進(jìn)油口接有一個(gè)高壓力表Ml ；本發(fā)明實(shí)施例中，所述油箱N2設(shè)有儲(chǔ)油測(cè)壓口 PT4，所述儲(chǔ)油測(cè)壓口 PT4經(jīng)一單向 閥連接油箱N2，所述液控安全閥CTV3的進(jìn)油口設(shè)有高壓測(cè)壓口 PT5，所述高壓測(cè)壓口 PT5 經(jīng)一單向閥連接液控安全閥CTV3的進(jìn)油口 ；本發(fā)明實(shí)施例控制汽輪機(jī)閥門時(shí)，將汽輪機(jī)閥門的閥位信號(hào)CTRL接入執(zhí)行回路中的伺服放大器Sl ；在正常狀態(tài)下，快關(guān)電磁閥CCF處于通電狀態(tài)，此時(shí)其進(jìn)油口與其出油口連通，高 壓蓄能器中的高壓油經(jīng)快關(guān)電磁閥CCF加載至液控安全閥CTV3的控制油口，使得液控安 全閥CTV3關(guān)閉，汽輪機(jī)閥門由伺服電機(jī)SMl根據(jù)汽輪機(jī)閥門的閥位控制信號(hào)CTRL和油缸 CYl內(nèi)的液位傳感器的反饋信號(hào)進(jìn)行低速度精確控制，當(dāng)伺服放大器Sl檢測(cè)到汽輪機(jī)閥門 的閥位控制信號(hào)CTRL發(fā)生變化時(shí)，即將其與液位傳感器的反饋信號(hào)進(jìn)行比較后將變化值 送至伺服電機(jī)SM1，伺服電機(jī)SMl根據(jù)上述變化值控制雙向泵PMl正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制油 缸CYl的活塞桿伸出或縮回，使油缸CYl的活塞桿帶動(dòng)汽輪機(jī)閥門作出相應(yīng)的動(dòng)作；當(dāng)汽輪機(jī)閥門需要快速動(dòng)作時(shí)，快關(guān)電磁閥CCF處于失電狀態(tài)，此時(shí)其回油口與 其出油口連通，液控安全閥CTV3的控制油口失壓，使得液控安全閥CTV3導(dǎo)通，蓄能器m 中的高壓油經(jīng)液控安全閥CTV3、快速進(jìn)油單向閥R6快速加載至油缸CYl的無桿腔中，油缸 CYl的有桿腔中的液壓油通過各液控單向閥R3快速回流至油箱N2，使得油缸的活塞桿快速 伸出，從而帶動(dòng)汽輪機(jī)的閥門快速關(guān)閉；當(dāng)下壓力開關(guān)PS2檢測(cè)到快速控制回路中的壓力低于最低設(shè)定值的時(shí)候，即向蓄 能泵電機(jī)EMl發(fā)送啟動(dòng)信號(hào)，蓄能泵電機(jī)EMl收到啟動(dòng)信號(hào)后即控制蓄能泵PMO運(yùn)行向快 速控制回路充油；當(dāng)上壓力開關(guān)PSl檢測(cè)到快速控制回路中的壓力高于最高設(shè)定值時(shí)，即 向蓄能泵電機(jī)EMl發(fā)送停止信號(hào)，蓄能泵電機(jī)EMl收到停止信號(hào)后即控制蓄能泵PMl停止 運(yùn)行；當(dāng)快速控制回路中的壓力超過最高設(shè)定值時(shí)，壓力通過溢流閥RF溢流，從而為系統(tǒng) 提供過壓保護(hù)；當(dāng)系統(tǒng)需要補(bǔ)充液壓油時(shí)，先將外部油源連接到蓄能泵PMO進(jìn)油口的常閉 加油截止閥SH1，然后打開該常閉加油截止閥SHl即可補(bǔ)充液壓油；當(dāng)液控安全閥CTV3發(fā)生滲油時(shí)，節(jié)流閥ORIl能防止液控單向閥R3打開，保證系 統(tǒng)的正常。
權(quán)利要求
一種快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括執(zhí)行回路和油箱；所述執(zhí)行回路包括伺服電機(jī)、雙向泵、油缸、兩個(gè)鎖閥和兩個(gè)補(bǔ)油閥；所述伺服電機(jī)連接并控制雙向泵運(yùn)行；所述油缸具有兩個(gè)工作腔，其中一個(gè)工作腔為有桿腔，另一個(gè)工作腔為無桿腔；所述雙向泵具有兩個(gè)油口，分別為第一油口和第二油口；所述兩個(gè)鎖閥分別為第一鎖閥和第二鎖閥；所述雙向泵的第一油口經(jīng)第一鎖閥連接油缸的無桿腔，其第二油口經(jīng)第二鎖閥連接油缸的有桿腔；所述兩個(gè)補(bǔ)油閥分別為第一補(bǔ)油閥和第二補(bǔ)油閥；所述油箱經(jīng)第一補(bǔ)油閥連接雙向泵的第一油口，經(jīng)第二補(bǔ)油閥連接雙向泵的第二油口；所述鎖閥和補(bǔ)油閥均為液控單向閥，其中第一鎖閥和第一補(bǔ)油閥的控制油口連接雙向泵的第二油口，第二鎖閥和第二補(bǔ)油閥的控制油口連接雙向泵的第一油口；所述油缸內(nèi)設(shè)有液位傳感器，所述液位傳感器經(jīng)一解調(diào)器、一伺服放大器連接并控制伺服電機(jī)運(yùn)行；其特征在于還包快速控制回路；所述快速控制回路包括液控安全閥、蓄能泵電機(jī)、蓄能泵、蓄能器和快關(guān)電磁閥；所述液控安全閥具有一個(gè)控制油口、一個(gè)進(jìn)油口和一個(gè)出油口，其出油口經(jīng)一快速進(jìn)油單向閥連接油缸的無桿腔，其進(jìn)油口經(jīng)一溢流閥連接油箱，并接有一個(gè)上壓力開關(guān)和一個(gè)下壓力開關(guān)；所述上壓力開關(guān)和下壓力開關(guān)連接并控制蓄能泵電機(jī)運(yùn)行，分別用于控制蓄能泵電機(jī)的開啟和關(guān)閉；所述蓄能泵電機(jī)連接并控制蓄能泵運(yùn)行，所述蓄能泵的進(jìn)油口經(jīng)一常開吸油截止閥連接油箱，并設(shè)有一個(gè)用于連接外部油源的常閉加油截止閥，其出油口依次經(jīng)一單向閥、一過濾器接至液控安全閥的進(jìn)油口；所述蓄能器經(jīng)一放油截止閥接至油箱，并經(jīng)一進(jìn)油截止閥連接液控安全閥的進(jìn)油口；所述快關(guān)電磁閥具有一個(gè)回油口、一個(gè)進(jìn)油口和一個(gè)出油口，其進(jìn)油口連接液控安全閥的進(jìn)油口，其出油口經(jīng)一節(jié)流閥連接液控安全閥的控制油口，其回油口連接油箱；所述油箱經(jīng)一液控單向閥連接油缸的有桿腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于 所述油箱設(shè)有一個(gè)進(jìn)油口，其進(jìn)油口經(jīng)一預(yù)壓式空氣濾清器連接外部油源。
全文摘要
一種快速推進(jìn)的低功率節(jié)能型液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，涉及閥門控制技術(shù)領(lǐng)域，所解決的是現(xiàn)有技術(shù)不能同時(shí)保證控制精度和響應(yīng)速度的技術(shù)問題。該執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行回路、快速控制回路和油箱；所述執(zhí)行回路包括伺服電機(jī)、雙向泵、油缸、兩個(gè)鎖閥和兩個(gè)補(bǔ)油閥，用于對(duì)汽輪機(jī)閥門進(jìn)行低速度精確控制；所述快速控制回路包括液控安全閥、蓄能泵電機(jī)、蓄能泵、蓄能器和快關(guān)電磁閥，用于對(duì)汽輪機(jī)閥門進(jìn)行快速動(dòng)作控制。本發(fā)明提供的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，響應(yīng)速度快、控制精度高，運(yùn)行成本低。
文檔編號(hào)F15B1/02GK101813104SQ201010122038
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
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