專利名稱：一種雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及閥門控制的技術，特別是涉及一種雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng) 的技術。
背景技術：
液壓伺服執(zhí)行機構(gòu)(油動機)是汽輪機調(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，進而控制(汽 輪機)閥門的開度。傳統(tǒng)的汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)都采用閥控油動機的電液伺服系統(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的進油口和回油口分別連接外部油源，兩 個控制油口分別連接活塞式油動機U2的兩個工作腔；運行時輸入閥位指令信號，將油動機 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進行比較，并根據(jù)比 較結(jié)果控制電液伺服閥Hs動作，進而控制油動機U2的活塞行程。由于電液伺服閥具有較快 的響應速度，因此這種系統(tǒng)能很好地滿足給水泵汽輪機的調(diào)節(jié)系統(tǒng)對快速響應的要求。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1)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，而閥控油動機電液伺服系統(tǒng)的能量 損耗很嚴重，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)整體的體積和復雜程度；5) 當系統(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電液伺服系統(tǒng)的成本較高。為了克服閥控油動機電液伺服系統(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U3的兩個工作腔，在系統(tǒng)中還設有用于平衡系統(tǒng)正反運行時油 量容積差的補油閥(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M3控制油泵D3的輸出流量和液壓油的流動方向， 進而控制油動機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)行機構(gòu)工作時，才啟動交流伺服電機，當系統(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 對閥控油動機電液伺服系統(tǒng)成本較低，但是由于交流伺服電機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)的響應速度較慢，無法應用于對快速關閉及快速打開 功能要求較高的大功率汽輪機。
實用新型內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種響應速度快的、控制精度高，運行成本低的雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng)。為了解決上述技術問題，本實用新型所提供的一種雙向快速開關的電液伺服系 統(tǒng)，包括執(zhí)行回路和油箱；所述執(zhí)行回路包括伺服電機、雙向泵、油缸、兩個鎖閥和兩個補油 閥；所述伺服電機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；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；所述兩個補油閥分別為第一補油閥和第二補油閥；所述油箱經(jīng)第一補油閥連接雙 向泵的第一油口，經(jīng)第二補油閥連接雙向泵的第二油口 ；所述鎖閥和補油閥均為液控單向閥，其中第一鎖閥和第一補油閥的控制油口連接 雙向泵的第二油口，第二鎖閥和第二補油閥的控制油口連接雙向泵的第一油口 ；所述油缸內(nèi)設有液位傳感器，所述液位傳感器經(jīng)一解調(diào)器、一伺服放大器連接并 控制伺服電機運行；其特征在于還包快速控制回路；所述快速控制回路包括快關電磁閥、蓄能泵電 機、蓄能泵、高壓蓄能器、第一快速進油單向閥和第二快速進油單向閥；所述快關電磁閥具有一個進油口、一個回油口和兩個工作油口，其中兩個工作油 口分別為第一工作油口和第二工作油口，其第一工作油口經(jīng)第一快速進油單向閥連接油缸 的有桿腔，第二工作油口經(jīng)第二快速進油單向閥連接油缸的無桿腔，其回油口連接油箱，其 進油口經(jīng)一溢流閥連接油箱，并接有一個上壓力開關和一個下壓力開關；所述上壓力開關 和下壓力開關連接并控制蓄能泵電機運行，分別用于控制蓄能泵電機的關閉和開啟；所述第一、第二快速進油單向閥均為液控單向閥，其中第一快速進油單向閥的控 制油口連接快關電磁閥的第二工作油口，第二快速進油單向閥的控制油口連接快關電磁閥 的第一工作油口；所述蓄能泵電機連接并控制蓄能泵運行，所述蓄能泵的進油口經(jīng)一常開吸油截止 閥連接油箱，并設有一個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、 一過濾器接至快關電磁閥的進油口；所述高壓蓄能器經(jīng)一放油截止閥接至油箱，并經(jīng)一進油截止閥連接快關電磁閥的 進油口。進一步的，所述油箱設有一個進油口，其進油口經(jīng)一預壓式空氣濾清器連接外部 油源。本實用新型提供的雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng)，由伺服電機和雙向泵對汽輪機 閥門進行低速度精確控制，由高壓蓄能器、快關電磁閥對汽輪機閥門進行快速打開和快速 關閉的動作控制，其控制精度高，響應速度快；而且由于油缸是由伺服電機直接驅(qū)動的，與 伺服閥驅(qū)動油缸的液壓執(zhí)行機構(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)運行維護的成本，提高了系統(tǒng)運行的可靠性。
圖1是本實用新型實施例的雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng)的液壓圖；圖2是現(xiàn)有的閥控油動機的電液伺服系統(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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明對本實用新型的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用 于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應列入本實用新型 的保護范圍。如圖1所示，本實用新型實施例所提供的一種雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng)，包 括執(zhí)行回路和油箱N2 ；所述執(zhí)行回路包括伺服電機SM1、雙向泵PM2、油缸CY1、兩個鎖閥和 兩個補油閥；所述伺服電機SM1連接并控制雙向泵PM2運行；所述油缸CY1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；所述雙向泵PM2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R3和第二鎖閥R4 ；所述雙向泵PM2的第一油口經(jīng) 第一鎖閥R3連接油缸CY1的無桿腔，其第二油口經(jīng)第二鎖閥R4連接油缸CY1的有桿腔；所述兩個補油閥分別為第一補油閥R5和第二補油閥R6 ；所述油箱N2經(jīng)第一補油 閥R5連接雙向泵PM2的第一油口，經(jīng)第二補油閥R6連接雙向泵PM2的第二油口 ；所述鎖閥和補油閥均為液控單向閥，其中第一鎖閥R3和第一補油閥R5的控制油 口連接雙向泵PM2的第二油口，第二鎖閥R4和第二補油閥R6的控制油口連接雙向泵PM2 的第一油口 ；所述油缸CY1內(nèi)設有液位傳感器(圖中未示)，所述液位傳感器經(jīng)一解調(diào)器TD、一 伺服放大器S連接并控制伺服電機SM1運行；其特征在于還包快速控制回路；所述快速控制回路包括快關電磁閥F、蓄能泵電 機EM1、蓄能泵PM1、高壓蓄能器N1、第一快速進油單向閥R1和第二快速進油單向閥R2 ；所述快關電磁閥F具有一個進油口、一個回油口和兩個工作油口，其中兩個工作 油口分別為第一工作油口和第二工作油口，其第一工作油口經(jīng)第一快速進油單向閥R1連 接油缸CY1的有桿腔，第二工作油口經(jīng)第二快速進油單向閥R2連接油缸CY1的無桿腔，其 回油口連接油箱N2，其進油口經(jīng)一溢流閥RF連接油箱N2，并接有一個上壓力開關PS1和一 個下壓力開關PS2 ；所述上壓力開關PS1和下壓力開關PS2連接并控制蓄能泵電機EM1運 行，分別用于控制蓄能泵電機EM1的關閉和開啟；所述第一、第二快速進油單向閥均為液控單向閥，其中第一快速進油單向閥R1的 控制油口連接快關電磁閥F的第二工作油口，第二快速進油單向閥R2的控制油口連接快關 電磁閥F的第一工作油口；所述蓄能泵電機EM1連接并控制蓄能泵PM1運行，所述蓄能泵PM1的進油口經(jīng)一 常開吸油截止閥SH7連接油箱N2，并設有一個用于連接外部油源的常閉加油截止閥SH8，其 出油口依次經(jīng)一單向閥R0、一過濾器FL接至快關電磁閥F的進油口 ；所述高壓蓄能器m經(jīng)一放油截止閥SH2接至油箱N2，并經(jīng)一進油截止閥SH1連接
5快關電磁閥F的進油口；本實用新型實施例中，所述油箱N2設有一個進油口，其進油口經(jīng)一預壓式空氣濾 清器Y連接外部油源；所述油缸CYl的無桿腔接有一個油缸壓力傳感器12，其有桿腔接有 一個油缸壓力傳感器Il ；所述油箱N2接有一個儲油壓力表M2和一個儲油壓力傳感器IO ； 所述快關電磁閥F的進油口接有一個高壓力表Ml ；本實用新型實施例還設有一個儲油測壓口 PT4和一個高壓測壓口 PT5，所述儲油 測壓口 PT4經(jīng)一單向閥連接油箱N2，所述高壓測壓口 PT5經(jīng)一單向閥連接快關電磁閥F的 進油口 ；本實用新型實施例控制汽輪機閥門時，將汽輪機閥門的閥位信號C接入執(zhí)行回路 中的伺服放大器S;在正常狀態(tài)下，快關電磁閥F的進油口與兩個工作油口的油路關斷，此時汽輪機 閥門由伺服電機SMl根據(jù)汽輪機閥門的閥位控制信號C和油缸CYl內(nèi)的液位傳感器的反饋 信號進行低速度精確控制，當伺服放大器S檢測到汽輪機閥門的閥位控制信號C發(fā)生變化 時，即將其與液位傳感器的反饋信號進行比較后將變化值送至伺服電機SM1，伺服電機SMl 根據(jù)上述變化值控制雙向泵PM2正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，進而控制油缸CYl的活塞桿伸出或縮回，使油 缸CYl的活塞桿帶動汽輪機閥門作出相應的動作；當汽輪機閥門需要快速打開時，快關電磁閥F的進油口與第一工作油口連通，其 第二工作油口與其回油口連通，此時高壓蓄能器W中的高壓油經(jīng)快關電磁閥F的第一工作 油口、第一快速進油單向閥Rl快速加載至油缸CYl的有桿腔中，油缸CYl的無桿腔中的液 壓油通過第二快速進油單向閥R2、快關電磁閥F的第二工作油口快速回流至油箱N2，使得 油缸的活塞桿快速縮回，從而帶動汽輪機的閥門快速打開；當汽輪機閥門需要快速關閉時，快關電磁閥F的進油口與第二工作油口連通，其 第一工作油口與其回油口連通，此時高壓蓄能器W中的高壓油經(jīng)快關電磁閥F的第二工作 油口、第二快速進油單向閥R2快速加載至油缸CYl的無桿腔中，油缸CYl的有桿腔中的液 壓油通過第一快速進油單向閥R1、快關電磁閥F的第一工作油口快速回流至油箱N2，使得 油缸的活塞桿快速伸出，從而帶動汽輪機的閥門快速關閉；當下壓力開關PS2檢測到快速控制回路中的壓力低于最低設定值的時候，即向蓄 能泵電機EMl發(fā)送啟動信號，蓄能泵電機EMl收到啟動信號后即控制蓄能泵PMl向快速控 制回路充油；當上壓力開關PSl檢測到快速控制回路中的壓力高于最高設定值時，即向蓄 能泵電機EMl發(fā)送停止信號，蓄能泵電機EMl收到停止信號后即控制蓄能泵PMl停止充油； 當快速控制回路中的壓力超過最高設定值時，壓力通過溢流閥RF溢流，從而為系統(tǒng)提供過 壓保護；當系統(tǒng)需要補充液壓油時，先將外部油源連接到蓄能泵PMl進油口的常閉加油截 止閥SH8，然后打開該常閉加油截止閥SH8即可補充液壓油。
權(quán)利要求一種雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng)，包括執(zhí)行回路和油箱；所述執(zhí)行回路包括伺服電機、雙向泵、油缸、兩個鎖閥和兩個補油閥；所述伺服電機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；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；所述兩個補油閥分別為第一補油閥和第二補油閥；所述油箱經(jīng)第一補油閥連接雙向泵的第一油口，經(jīng)第二補油閥連接雙向泵的第二油口；所述鎖閥和補油閥均為液控單向閥，其中第一鎖閥和第一補油閥的控制油口連接雙向泵的第二油口，第二鎖閥和第二補油閥的控制油口連接雙向泵的第一油口；所述油缸內(nèi)設有液位傳感器，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運行；其特征在于還包快速控制回路；所述快速控制回路包括快關電磁閥、蓄能泵電機、蓄能泵、高壓蓄能器、第一快速進油單向閥和第二快速進油單向閥；所述快關電磁閥具有一個進油口、一個回油口和兩個工作油口，其中兩個工作油口分別為第一工作油口和第二工作油口，其第一工作油口經(jīng)第一快速進油單向閥連接油缸的有桿腔，第二工作油口經(jīng)第二快速進油單向閥連接油缸的無桿腔，其回油口連接油箱，其進油口經(jīng)一溢流閥連接油箱，并接有一個上壓力開關和一個下壓力開關；所述上壓力開關和下壓力開關連接并控制蓄能泵電機運行，分別用于控制蓄能泵電機的關閉和開啟；所述第一、第二快速進油單向閥均為液控單向閥，其中第一快速進油單向閥的控制油口連接快關電磁閥的第二工作油口，第二快速進油單向閥的控制油口連接快關電磁閥的第一工作油口；所述蓄能泵電機連接并控制蓄能泵運行，所述蓄能泵的進油口經(jīng)一常開吸油截止閥連接油箱，并設有一個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、一過濾器接至快關電磁閥的進油口；所述高壓蓄能器經(jīng)一放油截止閥接至油箱，并經(jīng)一進油截止閥連接快關電磁閥的進油口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng)，其特征在于所述油箱設有 一個進油口，其進油口經(jīng)一預壓式空氣濾清器連接外部油源。專利摘要一種雙向快速開關的電液伺服系統(tǒng)，涉及閥門控制技術領域，所解決的是現(xiàn)有技術不能同時保證控制精度和響應速度的技術問題。該系統(tǒng)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、雙向泵、油缸、兩個鎖閥和兩個補油閥，用于對汽輪機閥門進行低速度精確控制；所述快速控制回路包括快關電磁閥、蓄能泵電機、蓄能泵、高壓蓄能器和兩個快速進油單向閥，用于對汽輪機閥門進行快速打開和快速關閉的動作控制。本實用新型提供的系統(tǒng)，響應速度快、控制精度高，運行成本低。
文檔編號F15B21/08GK201650942SQ20102909803
公開日2010年11月24日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者萬保中 申請人:上海匯益控制系統(tǒng)股份有限公司