專利名稱:單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng)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),特別是涉及一種單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng)
的技術(shù)。
背景技術(shù):
液壓伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)(油動機(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時控制其活塞動作,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SV2,電液伺服閥SV2的進(jìn)油口和回油口分別連接油箱Y21和 外部高壓油源Y22,兩個控制油口中的一個堵死,另一個連接活塞式油動機(jī)U2的無桿腔,油 動機(jī)U2的活塞桿經(jīng)彈簧連接固定著地物,液控安全閥CTV2控制油動機(jī)U2的兩個工作腔的 通斷;運行時輸入閥位指令信號,油動機(jī)U2的閥位反饋信號LVDT經(jīng)解調(diào)器TD2轉(zhuǎn)為電信號 后與閥位指令信號CTRL2進(jìn)行比較,并根據(jù)比較結(jié)果控制電液伺服閥SV2動作,進(jìn)而控制油 動機(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)能很好地滿足汽 輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)對快速響應(yīng)的要求,僅僅需要控制液控安全閥CTV2打開,使油動機(jī)U2的兩 個工作腔連通,即可控制汽輪機(jī)蒸汽閥門快速關(guān)閉,從而實現(xiàn)蒸汽閥門的安全控制,這種系 統(tǒng)的功能有兩個,一是在正常情況下對蒸汽閥門進(jìn)行精確的閥位控制,二是在緊急情況下 對蒸汽閥門實現(xiàn)安全控制。但是由于電液伺服閥本身固有的結(jié)構(gòu)特點,使得這種系統(tǒng)具有 以下缺點l)電液伺服閥的加工精度要求較高,其價格十分昂貴;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)由于電液伺服閥對溫度變化較敏感,而閥 控油動機(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(保壓工況和空轉(zhuǎn)工況),系統(tǒng)仍 處運行狀態(tài),增加了運行成本。上述缺點使得閥控油動機(jī)電液伺服系統(tǒng)的成本較高。
為了克服閥控油動機(jī)電液伺服系統(tǒng)的缺點,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的兩個油 口分別連接活塞式油動機(jī)U3的兩個工作腔,在系統(tǒng)中還設(shè)有用于平衡系統(tǒng)正反運行時油 量容積差的補(bǔ)油閥(兩個液控單向閥H31、H32)及用于鎖住活塞桿的鎖閥(兩個液控單向 閥H33、 H34);運行時通過交流伺服電機(jī)M3控制油泵D3的輸出流量和液壓油的流動方向, 進(jìn)而控制油動機(jī)U3的活塞行程。這種系統(tǒng)具有以下優(yōu)點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,才啟動交流伺服電機(jī),當(dāng)系統(tǒng)處于非工作周期時(保壓工況和空轉(zhuǎn)工況)幾乎不消耗能量,其運行成本很低。因此直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)相 對閥控油動機(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,運行成本低的單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng)。 為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明所提供的一種單向彈簧快速縮回的液壓伺服系 統(tǒng),包括油箱、伺服電機(jī)、雙向泵、活塞式油缸、彈簧、兩個鎖閥和兩個補(bǔ)油閥;所述伺服電機(jī) 連接并控制雙向泵運行;所述油缸具有兩個工作腔,其中一個工作腔為有桿腔,另一個工作 腔為無桿腔,其活塞桿設(shè)于有桿腔中;所述彈簧的一端與固定著地物固接,另一端與油缸的 活塞桿固接,而且其伸縮方向與活塞桿的伸縮方向相同;所述雙向泵具有兩個油口,分別為 第一油口和第二油口; 所述兩個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)運行; 其特征在于還包括液控安全閥和快關(guān)電磁閥;所述液控安全閥具有一個控制油 口 、一個進(jìn)油口和一個出油口 ,其進(jìn)油口經(jīng)一單向閥連接油缸的有桿腔,其出油口連接油缸 的無桿腔,并經(jīng)一節(jié)流閥連接其控制油口 ; 所述快關(guān)電磁閥具有一個進(jìn)油口和一個出油口 ,其進(jìn)油口連接液控安全閥的進(jìn)油 口和油箱,其出油口連接液控安全閥的控制油口 ; 所述油缸的有桿腔經(jīng)一溢流閥連接油箱,其無桿腔經(jīng)另一溢流閥連接油箱。
進(jìn)一步的,所述油箱是設(shè)有進(jìn)油口的封閉式油箱,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)明提供的單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng),由伺服電機(jī)和雙向泵對汽輪機(jī) 閥門進(jìn)行低速度精確控制,由液控安全閥、快關(guān)電磁閥和彈簧對汽輪機(jī)閥門進(jìn)行快速動作 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)動的,與伺服閥 驅(qū)動油缸的液壓執(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級降低到 NAS8級,大大降低了系統(tǒng)運行維護(hù)的成本,提高了系統(tǒng)運行的可靠性。
圖1是本發(fā)明實施例的單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng)的液壓 圖2是現(xiàn)有的閥控油動機(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。
具體實施例方式
以下結(jié)合
對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述,但本實施例并不用于限 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)明實施例所提供的一種單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng),包 括油箱Yl、伺服電機(jī)SMI、雙向泵PMl、活塞式油缸Ul、彈簧TH、兩個鎖閥和兩個補(bǔ)油閥;所 述伺服電機(jī)SM1連接并控制雙向泵PM1運行;所述油缸Ul具有兩個工作腔,其中一個工作 腔為有桿腔,另一個工作腔為無桿腔,其活塞桿設(shè)于有桿腔中;所述彈簧TH的一端與固定 著地物固接,另一端與油缸U1的活塞桿固接,而且其伸縮方向與活塞桿的伸縮方向相同; 所述雙向泵PMl具有兩個油口 ,分別為第一油口和第二油口 ; 所述兩個鎖閥分別為第一鎖閥Rll和第二鎖閥R12 ;所述雙向泵PMl的第一油口 經(jīng)第一鎖閥R11連接油缸U1的無桿腔,其第二油口經(jīng)第二鎖閥R12連接油缸U1的有桿腔;
所述兩個補(bǔ)油閥分別為第一補(bǔ)油閥R13和第二補(bǔ)油閥R14 ;所述油箱Yl經(jīng)第一補(bǔ) 油閥R13連接雙向泵PM1的第一油口,經(jīng)第二補(bǔ)油閥R14連接雙向泵PM1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Rll和第一補(bǔ)油閥R13的控制 油口連接雙向泵PMl的第二油口 ,第二鎖閥R12和第二補(bǔ)油閥R14的控制油口連接雙向泵 PMl的第一油口 ; 所述油缸U1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SI連接并控制伺服電機(jī)SMI運行; 其特征在于還包括液控安全閥CTV1和快關(guān)電磁閥CCF1 ;所述液控安全閥CTV1
具有一個控制油口、一個進(jìn)油口和一個出油口,其進(jìn)油口經(jīng)一單向閥連接油缸Ul的有桿
腔,其出油口連接油缸U1的無桿腔,并經(jīng)一節(jié)流閥0RI1連接其控制油口 ; 所述快關(guān)電磁閥CCF1具有一個進(jìn)油口和一個出油口,其進(jìn)油口連接液控安全閥
CTV1的進(jìn)油口和油箱Y1,其出油口連接液控安全閥CTV1的控制油口 ; 所述油缸的有桿腔經(jīng)一溢流閥RF2連接油箱Yl,其無桿腔經(jīng)另一溢流閥RF1連接
油箱Yl。 本發(fā)明實施例中,所述油箱是設(shè)有進(jìn)油口的封閉式油箱,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)明實施例中,所述油缸U1的有桿腔接有一個油缸壓力表Ml,其無桿腔接有一 個油缸壓力表M2 ; 本發(fā)明實施例控制汽輪機(jī)閥門時,將汽輪機(jī)閥門的閥位信號CTRL1接入伺服放大 器S1 ; 在正常狀態(tài)下,快關(guān)電磁閥CCF1處于通電狀態(tài),此時其進(jìn)油口與其出油口連通, 油箱Y1中的液壓油經(jīng)快關(guān)電磁閥CCF1加載至液控安全閥CTV1的控制油口,使得液控安全 閥CTV1關(guān)閉,此時汽輪機(jī)閥門由伺服電機(jī)SMI根據(jù)汽輪機(jī)閥門的閥位控制信號CTRL1和油 缸Ul內(nèi)的液位傳感器的反饋信號進(jìn)行低速度精確控制,當(dāng)伺服放大器SI檢測到汽輪機(jī)閥 門的閥位控制信號CTRL1發(fā)生變化時,即將其與液位傳感器的反饋信號進(jìn)行比較后將變化
5值送至伺服電機(jī)SM1,伺服電機(jī)SMI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U1的活塞桿伸出或縮回,使油缸U1的活塞桿帶動汽輪機(jī)閥門作出相應(yīng)的動作;
當(dāng)汽輪機(jī)閥門需要快速動作時,快關(guān)電磁閥CCF1處于失電狀態(tài),此時其進(jìn)油口與 其出油口關(guān)斷,液控安全閥CTV1的控制油口失壓,使得液控安全閥CTV1導(dǎo)通,此時油缸Ul 的無桿腔與油箱直接連通,在彈簧TH的彈力作用下,油缸Ul的無桿腔中的液壓油經(jīng)液控安 全閥CTV1快速回流至油箱Yl中,使得油缸U1的活塞桿快速縮回,從而帶動汽輪機(jī)的閥門 快速關(guān)閉。
權(quán)利要求
一種單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng),包括油箱、伺服電機(jī)、雙向泵、活塞式油缸、彈簧、兩個鎖閥和兩個補(bǔ)油閥;所述伺服電機(jī)連接并控制雙向泵運行;所述油缸具有兩個工作腔,其中一個工作腔為有桿腔,另一個工作腔為無桿腔,其活塞桿設(shè)于有桿腔中;所述彈簧的一端與固定著地物固接,另一端與油缸的活塞桿固接,而且其伸縮方向與活塞桿的伸縮方向相同;所述雙向泵具有兩個油口,分別為第一油口和第二油口;所述兩個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)運行;其特征在于還包括液控安全閥和快關(guān)電磁閥;所述液控安全閥具有一個控制油口、一個進(jìn)油口和一個出油口,其進(jìn)油口經(jīng)一單向閥連接油缸的有桿腔,其出油口連接油缸的無桿腔,并經(jīng)一節(jié)流閥連接其控制油口;所述快關(guān)電磁閥具有一個進(jìn)油口和一個出油口,其進(jìn)油口連接液控安全閥的進(jìn)油口和油箱,其出油口連接液控安全閥的控制油口;所述油缸的有桿腔經(jīng)一溢流閥連接油箱,其無桿腔經(jīng)另一溢流閥連接油箱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng),其特征在于所述油箱 是設(shè)有進(jìn)油口的封閉式油箱,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
一種單向彈簧快速縮回的液壓伺服系統(tǒng),涉及閥門控制技術(shù)領(lǐng)域,所解決的是現(xiàn)有技術(shù)不能同時保證控制精度和響應(yīng)速度的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括油箱、伺服電機(jī)、雙向泵、活塞式油缸、彈簧、兩個鎖閥和兩個補(bǔ)油閥,其特征在于還包括液控安全閥和快關(guān)電磁閥;所述伺服電機(jī)、雙向泵、活塞式油缸、彈簧、兩個鎖閥和兩個補(bǔ)油閥用于對汽輪機(jī)閥門進(jìn)行低速度精確控制;所述彈簧、液控安全閥和快關(guān)電磁閥用于對汽輪機(jī)閥門進(jìn)行快速動作控制。本發(fā)明提供的系統(tǒng),響應(yīng)速度快、控制精度高,運行成本低。
文檔編號F15B21/02GK101787992SQ201010127270
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者萬保中, 田貞明, 陳建華 申請人:上海匯益控制系統(tǒng)股份有限公司