专利名称：一种快速推进的低功率节能型液压伺服系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及阀门控制的技术，特别是涉及一种快速推进的低功率节能型液压 伺服系统的技术。
背景技术：
液压伺服系统(油动机)是汽轮机调节及保安系统的执行部件，也是各种工业控 制阀门的执行部件，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。传统的汽轮机调节系统都采用阀控油动机的电液伺服系统，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的进油口和回油口分别连接外部油源，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给水泵汽轮机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。
实用新型内容针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种响 应速度快的、控制精度高，运行成本低的快速推进的低功率节能型液压伺服系统。为了解决上述技术问题，本实用新型所提供的一种快速推进的低功率节能型液压 伺服系统，包括执行回路和油箱；所述执行回路包括伺服电机、双向泵、油缸、两个锁阀和两 个补油阀；所述伺服电机连接并控制双向泵运行；所述油缸具有两个工作腔，其中一个工 作腔为有杆腔，另一个工作腔为无杆腔；所述双向泵具有两个油口，分别为第一油口和第二 油口 ；所述两个锁阀分别为第一锁阀和第二锁阀；所述双向泵的第一油口经第一锁阀连 接油缸的无杆腔，其第二油口经第二锁阀连接油缸的有杆腔；所述两个补油阀分别为第一补油阀和第二补油阀；所述油箱经第一补油阀连接双 向泵的第一油口，经第二补油阀连接双向泵的第二油口 ；所述锁阀和补油阀均为液控单向阀，其中第一锁阀和第一补油阀的控制油口连接 双向泵的第二油口，第二锁阀和第二补油阀的控制油口连接双向泵的第一油口 ；所述油缸内设有液位传感器，所述液位传感器经一解调器、一伺服放大器连接并 控制伺服电机运行；其特征在于还包快速控制回路；所述快速控制回路包括液控安全阀、蓄能泵电 机、蓄能泵、蓄能器和快关电磁阀；所述液控安全阀具有一个控制油口、一个进油口和一个出油口，其出油口经一快 速进油单向阀连接油缸的无杆腔，其进油口经一溢流阀连接油箱，并接有一个上压力开关 和一个下压力开关；所述上压力开关和下压力开关连接并控制蓄能泵电机运行，分别用于 控制蓄能泵电机的开启和关闭；所述蓄能泵电机连接并控制蓄能泵运行，所述蓄能泵的进油口经一常开吸油截止 阀连接油箱，并设有一个用于连接外部油源的常闭加油截止阀，其出油口依次经一单向阀、 一过滤器接至液控安全阀的进油口；所述蓄能器经一放油截止阀接至油箱，并经一进油截止阀连接液控安全阀的进油 Π ；所述快关电磁阀具有一个回油口、一个进油口和一个出油口，其进油口连接液控 安全阀的进油口，其出油口经一节流阀连接液控安全阀的控制油口，其回油口连接油箱；所述油箱经一液控单向阀连接油缸的有杆腔。进一步的，所述油箱设有一个进油口，其进油口经一预压式空气滤清器连接外部 油源。本实用新型提供的快速推进的低功率节能型液压伺服系统，由伺服电机和双向 泵对汽轮机阀门进行低速度精确控制，由蓄能器、快关电磁阀对汽轮机阀门进行快速动作 控制，因此其控制精度高，响应速度快；而且由于油缸是由伺服电机直接驱动的，与伺服阀 驱动油缸的液压执行机构相比，其有效工作压力提高了三分之一，也即相同尺寸油缸推拉 力大了三分之一；对液压系统液压清洁度的要求也可以从伺服阀控系统的NAS5级降低到 NAS8级，大大降低了系统运行维护的成本，提高了系统运行的可靠性。
图1是本实用新型实施例的快速推进的低功率节能型液压伺服系统的液压图；图2是现有的阀控油动机的电液伺服系统的液压图；图3是现有的直驱式容积控制电液伺服系统的液压图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本实用新型的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用 于限制本实用新型，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型 的保护范围。如图1所示，本实用新型实施例所提供的一种快速推进的低功率节能型液压伺服 系统，包括执行回路和油箱N2 ；所述执行回路包括伺服电机SM1、双向泵PM1、油缸CY1、两个 锁阀和两个补油阀；所述伺服电机SMl连接并控制双向泵PMl运行；所述油缸CYl具有两 个工作腔，其中一个工作腔为有杆腔，另一个工作腔为无杆腔；所述双向泵PMl具有两个油 口，分别为第一油口和第二油口 ；所述两个锁阀分别为第一锁阀Rl和第二锁阀R2 ；所述双向泵PMl的第一油口经 第一锁阀Rl连接油缸CYl的无杆腔，其第二油口经第二锁阀R2连接油缸CYl的有杆腔；所述两个补油阀分别为第一补油阀R4和第二补油阀R5 ；所述油箱N2经第一补油 阀R4连接双向泵PMl的第一油口，经第二补油阀R5连接双向泵PMl的第二油口 ；所述锁阀和补油阀均为液控单向阀，其中第一锁阀和第一补油阀的控制油口连接 双向泵PMl的第二油口，第二锁阀和第二补油阀的控制油口连接双向泵PMl的第一油口 ；所述油缸CYl内设有液位传感器(图中未示)，所述液位传感器经一解调器TD1、 一伺服放大器Sl连接并控制伺服电机SMl运行；其特征在于还包快速控制回路；所述快速控制回路包括液控安全阀CTV3、蓄能 泵电机EMl、蓄能泵PMO、蓄能器m和快关电磁阀CCF ；所述液控安全阀CTV3具有一个控制油口、一个进油口和一个出油口，其出油口经 一快速进油单向阀R6连接油缸CYl的无杆腔，其进油口经一溢流阀RF连接油箱N2，并接有 一个上压力开关PSl和一个下压力开关PS2 ；所述上压力开关PSl和下压力开关PS2连接 并控制蓄能泵电机EMl运行，分别用于控制蓄能泵电机EMl的开启和关闭；所述蓄能泵电机EMl连接并控制蓄能泵PMO运行，所述蓄能泵PMO的进油口经一 常开吸油截止阀SH2连接油箱N2，并设有一个用于连接外部油源的常闭加油截止阀SH1，其 出油口依次经一单向阀R0、一过滤器FL接至液控安全阀CTV3的进油口 ；所述蓄能器m经一放油截止阀接至油箱N2，并经一进油截止阀连接液控安全阀 CTV3的进油口 ；所述快关电磁阀CCF具有一个回油口、一个进油口和一个出油口，其进油口连接 液控安全阀CTV3的进油口，其出油口经一节流阀0RI2连接液控安全阀CTV3的控制油口， 其回油口连接油箱N2;所述油箱N2经一液控单向阀R3连接油缸CYl的有杆腔；本实用新型实施例中，所述油箱N2设有一个进油口，其进油口经一预压式空气滤清器YLS连接外部油源；所述油缸CYl的无杆腔接有一个油缸压力传感器II，其有杆腔接有一个油缸压力传感器12 ；所述油箱N2接有一个储油压力表M2和一个储油压力传感器 IO ；所述液控安全阀CTV3的进油口接有一个高压力表Ml ；本实用新型实施例中，所述油箱N2设有储油测压口 PT4，所述储油测压口 PT4经一 单向阀连接油箱N2，所述液控安全阀CTV3的进油口设有高压测压口 PT5，所述高压测压口 PT5经一单向阀连接液控安全阀CTV3的进油口 ；本实用新型实施例控制汽轮机阀门时，将汽轮机阀门的阀位信号CTRL接入执行 回路中的伺服放大器Sl ；在正常状态下，快关电磁阀CCF处于通电状态，此时其进油口与其出油口连通，高 压蓄能器中的高压油经快关电磁阀CCF加载至液控安全阀CTV3的控制油口，使得液控安 全阀CTV3关闭，汽轮机阀门由伺服电机SMl根据汽轮机阀门的阀位控制信号CTRL和油缸 CYl内的液位传感器的反馈信号进行低速度精确控制，当伺服放大器Sl检测到汽轮机阀门 的阀位控制信号CTRL发生变化时，即将其与液位传感器的反馈信号进行比较后将变化值 送至伺服电机SMl，伺服电机SMl根据上述变化值控制双向泵PMl正转或反转，进而控制油 缸CYl的活塞杆伸出或缩回，使油缸CYl的活塞杆带动汽轮机阀门作出相应的动作；当汽轮机阀门需要快速动作时，快关电磁阀CCF处于失电状态，此时其回油口与 其出油口连通，液控安全阀CTV3的控制油口失压，使得液控安全阀CTV3导通，蓄能器m 中的高压油经液控安全阀CTV3、快速进油单向阀R6快速加载至油缸CYl的无杆腔中，油缸 CYl的有杆腔中的液压油通过各液控单向阀R3快速回流至油箱N2，使得油缸的活塞杆快速 伸出，从而带动汽轮机的阀门快速关闭；当下压力开关PS2检测到快速控制回路中的压力低于最低设定值的时候，即向蓄 能泵电机EMl发送启动信号，蓄能泵电机EMl收到启动信号后即控制蓄能泵PMO运行向快 速控制回路充油；当上压力开关PSl检测到快速控制回路中的压力高于最高设定值时，即 向蓄能泵电机EMl发送停止信号，蓄能泵电机EMl收到停止信号后即控制蓄能泵PMl停止 运行；当快速控制回路中的压力超过最高设定值时，压力通过溢流阀RF溢流，从而为系统 提供过压保护；当系统需要补充液压油时，先将外部油源连接到蓄能泵PMO进油口的常闭 加油截止阀SH1，然后打开该常闭加油截止阀SHl即可补充液压油；当液控安全阀CTV3发生渗油时，节流阀ORIl能防止液控单向阀R3打开，保证系 统的正常。
权利要求一种快速推进的低功率节能型液压伺服系统，包括执行回路和油箱；所述执行回路包括伺服电机、双向泵、油缸、两个锁阀和两个补油阀；所述伺服电机连接并控制双向泵运行；所述油缸具有两个工作腔，其中一个工作腔为有杆腔，另一个工作腔为无杆腔；所述双向泵具有两个油口，分别为第一油口和第二油口；所述两个锁阀分别为第一锁阀和第二锁阀；所述双向泵的第一油口经第一锁阀连接油缸的无杆腔，其第二油口经第二锁阀连接油缸的有杆腔；所述两个补油阀分别为第一补油阀和第二补油阀；所述油箱经第一补油阀连接双向泵的第一油口，经第二补油阀连接双向泵的第二油口；所述锁阀和补油阀均为液控单向阀，其中第一锁阀和第一补油阀的控制油口连接双向泵的第二油口，第二锁阀和第二补油阀的控制油口连接双向泵的第一油口；所述油缸内设有液位传感器，所述液位传感器经一解调器、一伺服放大器连接并控制伺服电机运行；其特征在于还包快速控制回路；所述快速控制回路包括液控安全阀、蓄能泵电机、蓄能泵、蓄能器和快关电磁阀；所述液控安全阀具有一个控制油口、一个进油口和一个出油口，其出油口经一快速进油单向阀连接油缸的无杆腔，其进油口经一溢流阀连接油箱，并接有一个上压力开关和一个下压力开关；所述上压力开关和下压力开关连接并控制蓄能泵电机运行，分别用于控制蓄能泵电机的开启和关闭；所述蓄能泵电机连接并控制蓄能泵运行，所述蓄能泵的进油口经一常开吸油截止阀连接油箱，并设有一个用于连接外部油源的常闭加油截止阀，其出油口依次经一单向阀、一过滤器接至液控安全阀的进油口；所述蓄能器经一放油截止阀接至油箱，并经一进油截止阀连接液控安全阀的进油口；所述快关电磁阀具有一个回油口、一个进油口和一个出油口，其进油口连接液控安全阀的进油口，其出油口经一节流阀连接液控安全阀的控制油口，其回油口连接油箱；所述油箱经一液控单向阀连接油缸的有杆腔。
2.根据权利要求1所述的快速推进的低功率节能型液压伺服系统，其特征在于所述 油箱设有一个进油口，其进油口经一预压式空气滤清器连接外部油源。
专利摘要一种快速推进的低功率节能型液压伺服系统，涉及阀门控制技术领域，所解决的是现有技术不能同时保证控制精度和响应速度的技术问题。该执行机构包括执行回路、快速控制回路和油箱；所述执行回路包括伺服电机、双向泵、油缸、两个锁阀和两个补油阀，用于对汽轮机阀门进行低速度精确控制；所述快速控制回路包括液控安全阀、蓄能泵电机、蓄能泵、蓄能器和快关电磁阀，用于对汽轮机阀门进行快速动作控制。本实用新型提供的执行机构，响应速度快、控制精度高，运行成本低。
文档编号F15B1/02GK201574985SQ20092021532
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者万保中 申请人:上海汇益控制系统股份有限公司