專利名稱：油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓控制的技術(shù)，特別是涉及一種用于小型汽輪機(jī)(給水泵)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
油動機(jī)(液壓缸)是汽輪機(jī)(給水泵)調(diào)節(jié)及保安系統(tǒng)的執(zhí)行部件，其主要功能 是通過液壓變化實(shí)時(shí)控制其活塞動作，進(jìn)而控制汽輪機(jī)閥門的開度。傳統(tǒng)的汽輪機(jī)(給水泵)調(diào)節(jié)系統(tǒng)都采用閥控油動機(jī)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 P和回油口 T分別 連接外部油源，兩個(gè)控制油口分別連接活塞式油動機(jī)U2的兩個(gè)工作腔；運(yùn)行時(shí)輸入閥位指 令信號，將油動機(jī)U2的閥位反饋信號LVDT經(jīng)解調(diào)器TD轉(zhuǎn)為電信號后與閥位指令信號C進(jìn) 行比較，并根據(jù)比較結(jié)果控制電液伺服閥Hs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)(給水泵)的調(diào)節(jié)系 統(tǒng)對快速響應(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(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(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(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)。另外，由于閥控油動機(jī)電液伺服系統(tǒng)和直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)都采用單控制油路，因此其控制可靠性較差，容易因控制油路故障而引發(fā)事故。

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)問題是提供一種成本低廉、控制可靠性高，且具有快速響應(yīng)速度的油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)，包括 活塞式油動機(jī)、控制單元和油箱，其特征在于所述控制單元由兩個(gè)直驅(qū)式容積控制回路并 聯(lián)而成，每個(gè)直驅(qū)式容積控制回路包括一個(gè)油泵、一個(gè)交流伺服電機(jī)、一個(gè)蓄能器和一個(gè)電 磁換向閥；所述油動機(jī)包括第一工作腔和第二工作腔，所述油泵包括第一油口和第二油口， 所述油泵的第一油口經(jīng)一液控單向閥、電磁換向閥分別連接油動機(jī)的第一工作腔和蓄能 器，為第一油路，所述油泵的第二油口經(jīng)一液控單向閥連接油動機(jī)的第二工作腔，為第二油 路，所述蓄能器分別經(jīng)兩個(gè)快速開關(guān)電磁閥連接油動機(jī)的兩個(gè)工作腔，所述第一油路及第 二油路中的液控單向閥用于鎖定油動機(jī)的活塞桿，所述油泵的兩個(gè)油口各經(jīng)一液控單向閥 連接油箱，用于油泵正反運(yùn)行時(shí)油路中油量容積差的補(bǔ)油，所述交流伺服電機(jī)連接油泵，用 于控制油泵運(yùn)行，所述蓄能器設(shè)有壓力開關(guān)，用于控制蓄能器蓄能，所述油動機(jī)的第二工作 腔經(jīng)一快速開關(guān)電磁閥連接油箱。本發(fā)明提供的油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)，具有以下有益效果1)由于采用了雙 泵冗余方案，其控制單元由兩個(gè)直驅(qū)式容積控制回路并聯(lián)而成，從而提高了系統(tǒng)的控制可 靠性；2)由于采用直驅(qū)式容積控制回路，因此不需要另行配備恒壓油源、過濾裝置和冷卻 裝置，因而其成本較低；3)在直驅(qū)式容積控制回路中加入了蓄能器，能通過蓄能器對控制 信號作出快速響應(yīng)，再配合交流伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快關(guān)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)的原理圖；圖2是現(xiàn)有的閥控油動機(jī)電液伺服系統(tǒng)的原理圖；圖3是現(xiàn)有的直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)的原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合

對本發(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)施例所提供的一種油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)，包括活 塞式油動機(jī)U1、控制單元和油箱XI、X2、X3，其特征在于所述控制單元由兩個(gè)直驅(qū)式容 積控制回路并聯(lián)而成，每個(gè)直驅(qū)式容積控制回路包括一個(gè)油泵Dl (D2)、一個(gè)交流伺服電 機(jī)M1(M2)、一個(gè)蓄能器m(N2)和一個(gè)電磁換向閥Hll (H21)；所述油動機(jī)Ul包括第一工 作腔和第二工作腔，所述油泵Dl (D2)包括第一油口和第二油口，所述油泵Dl (D2)的第一 油口經(jīng)一液控單向閥H14 (H24)、電磁換向閥Hll (H21)連接油動機(jī)Ul的第一工作腔和蓄 能器Nl (N2)，為第一油路，所述油泵Dl (D2)的第二油口經(jīng)一液控單向閥H15 (H25)連接油 動機(jī)Ul的第二工作腔，為第二油路，所述蓄能器m(N2)分別經(jīng)兩個(gè)快速開關(guān)電磁閥H12、 H13(H22、H23)連接油動機(jī)Ul的兩個(gè)工作腔，所述第一油路及第二油路中的液控單向閥H14、H15(H24、H25)用于鎖定油動機(jī)Ul的活塞桿，所述油泵Dl (D2)的兩個(gè)油口各經(jīng)一液控單向閥H16、H17(H26、H27)連接油箱Xl (X2)，用于油泵Dl (D2)正反運(yùn)行時(shí)油路中油量容積 差的補(bǔ)油，所述交流伺服電機(jī)Ml (M2)連接油泵Dl (D2)，用于控制油泵Dl (D2)運(yùn)行，所述蓄 能器m(N2)設(shè)有壓力開關(guān)K1(K2)，用于控制蓄能器m(N2)蓄能，所述油動機(jī)Ul的第二工 作腔經(jīng)一快速開關(guān)電磁閥H18連接油箱X3。所述油箱X1、X2、X3彼此相通。本發(fā)明實(shí)施例的油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)的工作流程如下利用油泵Dl控制油動機(jī)Ul時(shí)，先啟動交流伺服電機(jī)Ml驅(qū)動油泵Dl運(yùn)行，同時(shí)使 快速開關(guān)電磁閥H12、H13、H18通電截止，并接通電磁換向閥Hll的第二負(fù)載口對蓄能器m 充油，當(dāng)蓄能器W的油壓達(dá)到預(yù)定壓力后由壓力開關(guān)Kl控制電磁換向閥Hll切換至第一 負(fù)載口，使系統(tǒng)進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)；需要油動機(jī)Ul動作時(shí)，發(fā)出控制信號給交流伺服電機(jī)M1，交流伺服電機(jī)Ml根據(jù)控 制信號控制油泵Dl的運(yùn)行方向，從而控制油動機(jī)Ul的活塞桿作出相應(yīng)動作；需要快速控制時(shí)，控制信號控制交流伺服電機(jī)Ml運(yùn)行的同時(shí)使相應(yīng)的快速開關(guān) 電磁閥H12或H13斷電接通，蓄能器附中的油經(jīng)相應(yīng)快速開關(guān)電磁閥H12或H13釋放至油 路中，從而控制油動機(jī)Ul作出快速響應(yīng)動作；當(dāng)快速開關(guān)電磁閥H12斷電接通時(shí)還可以使 快速開關(guān)電磁閥H18斷電接通，使得油動機(jī)Ul能作出更快速的響應(yīng)動作；系統(tǒng)維修時(shí)，快速開關(guān)電磁閥H13、H18斷電接通，從而使蓄能器附中油釋放至油 箱X3中；利用油泵D2控制油動機(jī)Ul的工作流程與油泵Dl類似。本發(fā)明實(shí)施例的油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可采用單泵控制，也可采用雙 泵控制。
權(quán)利要求
一種油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)，包括活塞式油動機(jī)、控制單元和油箱，其特征在于所述控制單元由兩個(gè)直驅(qū)式容積控制回路并聯(lián)而成，每個(gè)直驅(qū)式容積控制回路包括一個(gè)油泵、一個(gè)交流伺服電機(jī)、一個(gè)蓄能器和一個(gè)電磁換向閥；所述油動機(jī)包括第一工作腔和第二工作腔，所述油泵包括第一油口和第二油口，所述油泵的第一油口經(jīng)一液控單向閥、電磁換向閥分別連接油動機(jī)的第一工作腔和蓄能器，為第一油路，所述油泵的第二油口經(jīng)一液控單向閥連接油動機(jī)的第二工作腔，為第二油路，所述蓄能器分別經(jīng)兩個(gè)快速開關(guān)電磁閥連接油動機(jī)的兩個(gè)工作腔，所述第一油路及第二油路中的液控單向閥用于鎖定油動機(jī)的活塞桿，所述油泵的兩個(gè)油口各經(jīng)一液控單向閥連接油箱，用于油泵正反運(yùn)行時(shí)油路中油量容積差的補(bǔ)油，所述交流伺服電機(jī)連接油泵，用于控制油泵運(yùn)行，所述蓄能器設(shè)有壓力開關(guān)，用于控制蓄能器蓄能，所述油動機(jī)的第二工作腔經(jīng)一快速開關(guān)電磁閥連接油箱。
全文摘要
一種油動機(jī)直驅(qū)式冗余液壓系統(tǒng)，涉及液壓控制技術(shù)領(lǐng)域，所解決的現(xiàn)有的成本低廉的系統(tǒng)響應(yīng)速度慢及控制可靠性低的技術(shù)問題。該系統(tǒng)包括活塞式油動機(jī)、控制單元和油箱，其特征在于所述控制單元由兩個(gè)直驅(qū)式容積控制回路并聯(lián)而成，每個(gè)直驅(qū)式容積控制回路包括一個(gè)油泵、一個(gè)交流伺服電機(jī)、一個(gè)蓄能器和一個(gè)電磁換向閥；所述油泵的一個(gè)油口經(jīng)一液控單向閥、電磁換向閥分別連接油動機(jī)的一個(gè)工作腔及蓄能器，所述油泵的另一油口經(jīng)一液控單向閥連接油動機(jī)的另一工作腔，所述蓄能器分別經(jīng)兩個(gè)快速開關(guān)電磁閥連接油動機(jī)的兩個(gè)工作腔，所述油泵的兩個(gè)油口各經(jīng)一液控單向閥連接油箱。本發(fā)明提供的系統(tǒng)，成本低廉、控制可靠性高，且具有快速響應(yīng)速度。
文檔編號F15B21/02GK101865184SQ20091004925
公開日2010年10月20日 申請日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月14日
發(fā)明者萬保中 申請人:上海匯益液壓控制系統(tǒng)工程有限公司