专利名称：油动机直驱式冗余液压系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压控制的技术，特别是涉及一种用于小型汽轮机(给水泵)调节系统的油动机直驱式冗余液压系统的技术。
背景技术：
油动机(液压缸)是汽轮机(给水泵)调节及保安系统的执行部件，其主要功能 是通过液压变化实时控制其活塞动作，进而控制汽轮机阀门的开度。传统的汽轮机(给水泵)调节系统都采用阀控油动机电液伺服系统，这种系统 (参见图2)采用由外部供油的电液伺服阀Hs，电液伺服阀Hs的进油口 P和回油口 T分别 连接外部油源，两个控制油口分别连接活塞式油动机U2的两个工作腔；运行时输入阀位指 令信号，将油动机U2的阀位反馈信号LVDT经解调器TD转为电信号后与阀位指令信号C进 行比较，并根据比较结果控制电液伺服阀Hs动作，进而控制油动机U2的活塞行程。由于 电液伺服阀具有较快的响应速度，因此这种系统能很好地满足汽轮机(给水泵)的调节系 统对快速响应的要求。但是由于电液伺服阀本身固有的结构特点，使得这种系统具有以下 缺点1)电液伺服阀的加工精度要求较高，其价格十分昂贵；2)由于电液伺服阀结构细小 且阀体较脆弱，因此对油液污染特别敏感，其阀芯容易被油液中的杂质磨损而导致失灵，因 此必须配备过滤精度很高的过滤系统；3)由于电液伺服阀对温度变化较敏感，而阀控油动 机电液伺服系统的能量损耗很严重，其节流发热较大，因此必须配备较完善的冷却系统；4) 由于电液伺服阀由外部供油，因此需要一套泵站系统提供恒压油源，从而增大了系统整体 的体积和复杂程度；5)当系统处于非工作周期时(保压工况和空转工况)，系统仍处运行状 态，增加了运行成本。上述缺点使得阀控油动机电液伺服系统的成本较高。为了克服阀控油动机电液伺服系统的缺点，出现了一种直驱式容积控制电液伺服 系统(DDVC系统)，这种系统(参见图3)的液压主回路采用闭式油路，其油泵D3的两个油 口分别连接活塞式油动机U3的两个工作腔，在系统中还设有用于平衡系统正反运行时油 量容积差的补油阀(两个液控单向阀H31、H32)及用于锁住活塞杆的锁阀(两个液控单向 阀H33、H34)；运行时通过交流伺服电机M3控制油泵D3的输出流量和液压油的流动方向， 进而控制油动机U3的活塞行程。这种系统具有以下优点1)由于液压主回路是闭式回路， 系统用油量很少且受外界污染机会较少，因此只需要小油箱(油罐)即可，而且系统中无敏 感元件，因此也不需要配备过滤装置；2)由于直驱式容积控制电液伺服系统中没有节流元 件，压力损耗很小，因此油泵工作时产生的热量很少，系统可以自散热，不需要配备冷却系 统；3)系统只在执行机构工作时，才启动交流伺服电机，当系统处于非工作周期时(保压工 况和空转工况)几乎不消耗能量，其运行成本很低。因此直驱式容积控制电液伺服系统相 对阀控油动机电液伺服系统成本较低，但是由于交流伺服电机和油泵组合的灵敏性要低于 电液伺服阀的灵敏性，因此这种系统的响应速度较慢，无法应用于对快关功能要求较高的 大功率汽轮机。另外，由于阀控油动机电液伺服系统和直驱式容积控制电液伺服系统都采用单控制油路，因此其控制可靠性较差，容易因控制油路故障而引发事故。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低廉、控制可靠性高，且具有快速响应速度的油动机直驱式冗余液压系统。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种油动机直驱式冗余液压系统，包括 活塞式油动机、控制单元和油箱，其特征在于所述控制单元由两个直驱式容积控制回路并 联而成，每个直驱式容积控制回路包括一个油泵、一个交流伺服电机、一个蓄能器和一个电 磁换向阀；所述油动机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经一液控单向阀、电磁换向阀分别连接油动机的第一工作腔和蓄能 器，为第一油路，所述油泵的第二油口经一液控单向阀连接油动机的第二工作腔，为第二油 路，所述蓄能器分别经两个快速开关电磁阀连接油动机的两个工作腔，所述第一油路及第 二油路中的液控单向阀用于锁定油动机的活塞杆，所述油泵的两个油口各经一液控单向阀 连接油箱，用于油泵正反运行时油路中油量容积差的补油，所述交流伺服电机连接油泵，用 于控制油泵运行，所述蓄能器设有压力开关，用于控制蓄能器蓄能，所述油动机的第二工作 腔经一快速开关电磁阀连接油箱。本发明提供的油动机直驱式冗余液压系统，具有以下有益效果1)由于采用了双 泵冗余方案，其控制单元由两个直驱式容积控制回路并联而成，从而提高了系统的控制可 靠性；2)由于采用直驱式容积控制回路，因此不需要另行配备恒压油源、过滤装置和冷却 装置，因而其成本较低；3)在直驱式容积控制回路中加入了蓄能器，能通过蓄能器对控制 信号作出快速响应，再配合交流伺服电机实现系统的快关。
图1是本发明实施例的油动机直驱式冗余液压系统的原理图；图2是现有的阀控油动机电液伺服系统的原理图；图3是现有的直驱式容积控制电液伺服系统的原理图。
具体实施例方式以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1所示，本发明实施例所提供的一种油动机直驱式冗余液压系统，包括活 塞式油动机U1、控制单元和油箱XI、X2、X3，其特征在于所述控制单元由两个直驱式容 积控制回路并联而成，每个直驱式容积控制回路包括一个油泵Dl (D2)、一个交流伺服电 机M1(M2)、一个蓄能器m(N2)和一个电磁换向阀Hll (H21)；所述油动机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 油口经一液控单向阀H14 (H24)、电磁换向阀Hll (H21)连接油动机Ul的第一工作腔和蓄 能器Nl (N2)，为第一油路，所述油泵Dl (D2)的第二油口经一液控单向阀H15 (H25)连接油 动机Ul的第二工作腔，为第二油路，所述蓄能器m(N2)分别经两个快速开关电磁阀H12、 H13(H22、H23)连接油动机Ul的两个工作腔，所述第一油路及第二油路中的液控单向阀H14、H15(H24、H25)用于锁定油动机Ul的活塞杆，所述油泵Dl (D2)的两个油口各经一液控单向阀H16、H17(H26、H27)连接油箱Xl (X2)，用于油泵Dl (D2)正反运行时油路中油量容积 差的补油，所述交流伺服电机Ml (M2)连接油泵Dl (D2)，用于控制油泵Dl (D2)运行，所述蓄 能器m(N2)设有压力开关K1(K2)，用于控制蓄能器m(N2)蓄能，所述油动机Ul的第二工 作腔经一快速开关电磁阀H18连接油箱X3。所述油箱X1、X2、X3彼此相通。本发明实施例的油动机直驱式冗余液压系统的工作流程如下利用油泵Dl控制油动机Ul时，先启动交流伺服电机Ml驱动油泵Dl运行，同时使 快速开关电磁阀H12、H13、H18通电截止，并接通电磁换向阀Hll的第二负载口对蓄能器m 充油，当蓄能器W的油压达到预定压力后由压力开关Kl控制电磁换向阀Hll切换至第一 负载口，使系统进入工作准备状态；需要油动机Ul动作时，发出控制信号给交流伺服电机M1，交流伺服电机Ml根据控 制信号控制油泵Dl的运行方向，从而控制油动机Ul的活塞杆作出相应动作；需要快速控制时，控制信号控制交流伺服电机Ml运行的同时使相应的快速开关 电磁阀H12或H13断电接通，蓄能器附中的油经相应快速开关电磁阀H12或H13释放至油 路中，从而控制油动机Ul作出快速响应动作；当快速开关电磁阀H12断电接通时还可以使 快速开关电磁阀H18断电接通，使得油动机Ul能作出更快速的响应动作；系统维修时，快速开关电磁阀H13、H18断电接通，从而使蓄能器附中油释放至油 箱X3中；利用油泵D2控制油动机Ul的工作流程与油泵Dl类似。本发明实施例的油动机直驱式冗余液压系统运行时可采用单泵控制，也可采用双 泵控制。
权利要求
一种油动机直驱式冗余液压系统，包括活塞式油动机、控制单元和油箱，其特征在于所述控制单元由两个直驱式容积控制回路并联而成，每个直驱式容积控制回路包括一个油泵、一个交流伺服电机、一个蓄能器和一个电磁换向阀；所述油动机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经一液控单向阀、电磁换向阀分别连接油动机的第一工作腔和蓄能器，为第一油路，所述油泵的第二油口经一液控单向阀连接油动机的第二工作腔，为第二油路，所述蓄能器分别经两个快速开关电磁阀连接油动机的两个工作腔，所述第一油路及第二油路中的液控单向阀用于锁定油动机的活塞杆，所述油泵的两个油口各经一液控单向阀连接油箱，用于油泵正反运行时油路中油量容积差的补油，所述交流伺服电机连接油泵，用于控制油泵运行，所述蓄能器设有压力开关，用于控制蓄能器蓄能，所述油动机的第二工作腔经一快速开关电磁阀连接油箱。
全文摘要
一种油动机直驱式冗余液压系统，涉及液压控制技术领域，所解决的现有的成本低廉的系统响应速度慢及控制可靠性低的技术问题。该系统包括活塞式油动机、控制单元和油箱，其特征在于所述控制单元由两个直驱式容积控制回路并联而成，每个直驱式容积控制回路包括一个油泵、一个交流伺服电机、一个蓄能器和一个电磁换向阀；所述油泵的一个油口经一液控单向阀、电磁换向阀分别连接油动机的一个工作腔及蓄能器，所述油泵的另一油口经一液控单向阀连接油动机的另一工作腔，所述蓄能器分别经两个快速开关电磁阀连接油动机的两个工作腔，所述油泵的两个油口各经一液控单向阀连接油箱。本发明提供的系统，成本低廉、控制可靠性高，且具有快速响应速度。
文档编号F15B21/02GK101865184SQ20091004925
公开日2010年10月20日 申请日期2009年4月14日 优先权日2009年4月14日
发明者万保中 申请人:上海汇益液压控制系统工程有限公司