[發明專利]控制閥電液驅動器

有效

• 申請號: 200910017308.6
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號: CN101598232A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 王勇;劉延俊;謝玉東
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F16K31/124
• 分類號: F16K31/124
• 代理公司: 濟南圣達專利商標事務所有限公司
• 代理人: 王書剛

技術領域

本發明涉及一種大流量流體壓力控制的調節裝置，屬于控制閥技術領域。

背景技術

鋼廠循環發電工程采用的燃氣輪發電機組，要求輸入的煤氣壓力穩定。由于技術、安全和成本的原因，煤氣的穩壓目前均采用氣動壓力調節閥實現。煤氣壓力波動大，會引起嚴重的喘振。為防止喘振，氣動壓力調節閥必須能夠快速響應，快速打開或關閉。輸入每臺燃氣輪機的焦爐和高爐混合煤氣供給量較大，可達每小時數萬立方米。在如此大流量下，通過普通的大型氣動壓力調節閥實現壓力穩定、實現快速響應是十分困難的，主要原因是由于動態響應慢、滯后。壓力不穩定是導致發電設備停機的重要原因和隱患。

傳統大型壓力調節閥響應慢且響應滯后，不能適應循環發電工程中大流量煤氣的壓力穩定。調節閥響應時間主要取決于執行機構。常用的執行機構有氣動和電動執行機構。氣動執行機構采用壓縮空氣或氮氣作動力源，抗偏離能力差，不適于快速響應和大的執行機構。電動執行機構由電機、減速齒輪箱、控制箱等組成，由于電機要經過減速，執行機構速度甚至比氣動執行機構還要低。當實現大的推力時，電動執行機構體積龐大，而且其封閉的結構會產生熱量，安全性降低。執行機構特性影響整個系統的動態特性和動態響應時間。壓力調節閥響應滯后則主要取決于系統的滯環特性，即死區的影響，摩擦是影響死區的主要因素之一。普通的液壓驅動系統通常是一備有一個較大的油箱的復雜裝置，電機與油泵需持續運轉，不利于節約能源。

發明內容

本發明針對現有大型壓力調節閥存在的動態響應時間慢、響應滯后等問題，提供一種動態響應時間快、能夠消除響應滯后的控制閥電液驅動器，使其適用于大流量流體的壓力控制。

本發明的控制閥電液驅動器包括液壓驅動系統、壓力傳感器、流量傳感器、位置傳感器和控制單元：

液壓驅動系統：用于驅動控制閥的閥芯，包括雙向作用驅動缸、方向控制閥、三位四通換向閥、蓄能器、伺服電機和雙向齒輪泵，雙向齒輪泵與伺服電機連接，伺服電機與控制單元連接，雙向齒輪泵的進油口與出油口一方面分別通過單向閥與蓄能器連接，蓄能器再通過三位四通換向閥與雙向作用驅動缸連接；另一方面雙向齒輪泵的進油口與出油口直接通過方向控制閥與雙向作用驅動缸連接，雙向作用驅動缸安裝在需要控制的控制閥上，雙向作用驅動缸內的活塞與控制閥的閥芯連接；液壓油從出油腔流出直接進入進油腔，中間不需要經過油箱。

壓力傳感器和流量傳感器：安裝在流體輸出的管道上，用于檢測管路中輸出流體的壓力和流量，均與控制單元連接；

位置傳感器：安裝在雙向作用驅動缸上方，用于檢測所要控制的控制閥的閥芯位置，與控制單元連接。

所述方向控制閥包括閥體、活塞和錐銷，活塞安裝在閥體的內孔中，閥體上在活塞的兩側各設有一組進出油口，每組進出油口之間均設有控制油口相通的錐銷，錐銷與閥體內壁之間設有彈簧。

上述控制閥電液驅動器通過控制單元(采用PLC)設定管路運行的壓力和流量等。當控制閥輸出壓力、流量增大時，壓力流量傳感器將壓力、流量的變化信號輸出，反饋到控制單元，控制伺服電機啟動雙向齒輪泵，推動雙向作用驅動缸的活塞移動，調小控制閥的開口度。當控制閥輸出壓力、流量減小時，壓力流量傳感器將壓力、流量的變化信號輸出，反饋到控制單元，控制伺服電機啟動雙向齒輪泵，推動雙向作用驅動缸的活塞移動，調大控制閥的開口度。通過位置傳感器檢測所要控制的控制閥的閥芯位置。

本發明通過電液驅動，相對傳統的氣動執行機構和電動執行機構，具有行程大、推力或力矩大、響應時間快、靈敏度高、機構緊湊等特點。由控制單元自動控制液壓系統，這樣可以發揮電動控制響應速度快、液壓輸出力大的優點，也可實現控制閥的快速響應，提高控制閥的可靠性。該控制閥電液驅動器可以實現液壓油從出油腔流出直接進入進油腔，中間不需要經過油箱，只需較小的油箱。整個控制閥電液驅動器元件少，結構簡單緊湊，成本低。液壓驅動系統的電機與油泵不需持續運轉，間歇工作，在節能的同時，還可以延長系統的壽命，實現超長時間穩定運行，具有高的可靠性。本發明特別適用于鋼廠循環發電工程中煤氣壓力的調節控制，也能夠適合用于火力發電、核電、化工等流體的調節。

附圖說明

圖1是本發明的結構原理示意圖。

圖2是本發明的控制原理示意圖。

圖3是本發明中方向控制閥的結構示意圖。