專利名稱：一種電液伺服控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電液伺服控制裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域科學(xué)，特別提供了一種電液伺服控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，電液伺服控制技術(shù)作為連接現(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和液壓技 術(shù)的橋梁，已經(jīng)成為現(xiàn)代控制技術(shù)的重要構(gòu)成。由于它具有線性好、死區(qū)小、靈敏度高，動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快、精度高等顯著優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置(簡(jiǎn)稱為TRT,Blast-Furnace Top pressureRecovery Turbine Unit)是利用高爐出口煤氣中所蘊(yùn)含的壓力能和熱能,使透平膨脹機(jī)作功，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的一種能量回收裝置。它能達(dá)到節(jié)能、降噪、環(huán)保的目的，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，是目前現(xiàn)代國際、國內(nèi)鋼鐵企業(yè)公認(rèn)的節(jié)能環(huán)保裝置。TRT自動(dòng)控制系統(tǒng)分為主煤氣系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、電液伺服控制系統(tǒng)(動(dòng)力油系統(tǒng))、透平機(jī)軸運(yùn)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、氮?dú)饷芊庀到y(tǒng)和水系統(tǒng)等6個(gè)系統(tǒng)。其中，電液伺服控制系是關(guān)鍵部分之一，因此，人們期望獲得一種技術(shù)效果優(yōu)良的電液伺服控制裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種技術(shù)效果優(yōu)良的電液伺服控制裝置。本發(fā)明提供了一種電液伺服控制裝置，用于高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置的；其特征在于其構(gòu)成如下液壓油源I、電液伺服閥2、伺服油缸3、油柄機(jī)構(gòu)4、伺服控制器5、位置傳感器6、液壓鎖7、閥板8、控制器9 ;其中控制器9、伺服控制器5、電液伺服閥2、伺服油缸3、油柄機(jī)構(gòu)4、閥板8依次順序連接；液壓油源I連接著液壓鎖7，且二者還和電液伺服閥2連接；位置傳感器6分別與伺服控制器5、油柄機(jī)構(gòu)4連接；電液伺服控制裝置由機(jī)、電、液供構(gòu)成電液伺服控制系統(tǒng)，其控制方框圖如圖I所示；由控制器9發(fā)出的指令信號(hào)，在伺服控制器5中與伺服油缸3的實(shí)際位置信號(hào)相比較，成為誤差的信號(hào)放大后，送入電液伺服閥2。電液伺服閥2按一定的比例將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成液壓油量量推動(dòng)伺服油缸3運(yùn)動(dòng)；由位置傳感器6發(fā)出的反饋信號(hào)不斷改變，直至于指令信號(hào)相等時(shí)，伺服油缸3停止運(yùn)動(dòng)；伺服油缸3停在指定的位置上，使透平發(fā)電裝置靜葉穩(wěn)定在一定的開度上；伺服油缸3的直線運(yùn)動(dòng)、通過油柄機(jī)構(gòu)4轉(zhuǎn)變成閥板8或透平發(fā)電裝置靜葉的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，改變閥板8或透平發(fā)電裝置靜葉的工作開度；隨著指令信號(hào)的不斷變化，透平靜葉的開度也將不斷改變，并通過靜葉開度的變化，達(dá)到控制轉(zhuǎn)數(shù)，控制煤氣流量、控制透平出力大小的目的。其動(dòng)力油系統(tǒng)控制圖如圖2所示。伺服控制器5用于軸流壓縮機(jī)靜葉角度控制、TRT壓差發(fā)電、位置控制以及其它相關(guān)的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服控制，伺服控制器5型號(hào)為ESA-3E ；在電液伺服閥2的控制下，電液伺服閥2會(huì)將伺服控制器5輸出的4 20mA信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓油流量推動(dòng)伺服油缸3運(yùn)動(dòng)，由位置傳感器6發(fā)出的反饋信號(hào)不斷改變，直至與調(diào)節(jié)信號(hào)相等時(shí)，電液伺服閥2輸出的液壓油流量信號(hào)為O，伺服油缸3不再運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)透平機(jī)靜葉、快開旁通閥達(dá)到預(yù)期位置，實(shí)現(xiàn)位置調(diào)節(jié)的目的；電液伺服控制系統(tǒng)中的功能主要是應(yīng)用在對(duì)透平裝置即透平機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，而轉(zhuǎn)速控制中的主要對(duì)象就是透平裝置靜葉，利用控制靜葉的開度來控制透平機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到對(duì)高爐頂壓平穩(wěn)控制的目的。應(yīng)用在電液伺服控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速控制大致可分為三個(gè)過程I.升速過程系統(tǒng)啟動(dòng)條件全部具備并且機(jī)組無重故障信號(hào)，得到電氣的“電氣同意啟動(dòng)”信號(hào)和高爐主控室的“允許TRT啟動(dòng)”信號(hào)后，確認(rèn)高爐減壓閥組在自動(dòng)控制下 并且高爐頂壓和煤氣溫度穩(wěn)定在工藝范圍內(nèi)，機(jī)組具備升速條件。2.調(diào)速過程分自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式，控制對(duì)象為靜葉。3.自動(dòng)升速這個(gè)過程的實(shí)現(xiàn)是通過互為反函數(shù)的靜葉控制時(shí)間曲線和轉(zhuǎn)速設(shè)定升速曲線來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)頂壓的測(cè)量值和設(shè)定值的偏差超過2Kpa的時(shí)候，轉(zhuǎn)速不允許上升。靜葉控制時(shí)間曲線是轉(zhuǎn)速設(shè)定值與靜葉控制時(shí)間的折線函數(shù)，與升速曲線互為反函數(shù)。根據(jù)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速設(shè)定值計(jì)算出一定的靜葉控制時(shí)間，然后根據(jù)該靜葉控制時(shí)間和升速曲線，得到下一個(gè)轉(zhuǎn)速設(shè)定值。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速設(shè)定值的不斷增加。4.手動(dòng)升速手動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)，給系統(tǒng)發(fā)出手動(dòng)升速的指令，通過系統(tǒng)畫面上手動(dòng)調(diào)節(jié)入口液動(dòng)閥和調(diào)節(jié)靜葉的開度來控制轉(zhuǎn)速。5.自動(dòng)準(zhǔn)同期過程當(dāng)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置投入的時(shí)候，在并網(wǎng)過程中，通過對(duì)轉(zhuǎn)速的微調(diào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并網(wǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到2850rpm的時(shí)候，PLC發(fā)出自動(dòng)準(zhǔn)同期投入信號(hào)。只有轉(zhuǎn)速控制在自動(dòng)方式的時(shí)候，自動(dòng)準(zhǔn)同期對(duì)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)才會(huì)起作用。當(dāng)給系統(tǒng)中發(fā)出升速指令后，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置以±5rpm進(jìn)行升/降速控制；當(dāng)沒有系統(tǒng)中發(fā)出升速指令時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)同期以± Irpm進(jìn)行升/降速控制。電液伺服控制技術(shù)廣泛地應(yīng)用在高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置的控制系統(tǒng)中，充分突出了其線性好、死區(qū)小、靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快等顯著優(yōu)點(diǎn)。高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中可以回收約占高爐鼓風(fēng)機(jī)所需30%左右的能量，為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。


圖I為高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置用電液伺服控制裝置結(jié)構(gòu)原理示意簡(jiǎn)圖；圖2為動(dòng)力油系統(tǒng)控制框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I一種電液伺服控制裝置，用于高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置的；其構(gòu)成如下液壓油源I、電液伺服閥2、伺服油缸3、油柄機(jī)構(gòu)4、伺服控制器5、位置傳感器6、液壓鎖7、閥板8、控制器9 ;其中控制器9、伺服控制器5、電液伺服閥2、伺服油缸3、油柄機(jī)構(gòu)4、閥板8依次順序連接；液壓油源I連接著液壓鎖7，且二者還和電液伺服閥2連接；位置傳感器6分別與伺服控制器5、油柄機(jī)構(gòu)4連接；電液伺服控制裝置由機(jī)、電、液供構(gòu)成電液伺服控制系統(tǒng)，其控制方框圖如圖I所示；由控制器9發(fā)出的指令信號(hào)，在伺服控制器5中與伺服油缸3的實(shí)際位置信號(hào)相比較，成為誤差的信號(hào)放大后，送入電液伺服閥2。電液伺服閥2按一定的比例將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成液壓油量量推動(dòng)伺服油缸3運(yùn)動(dòng)；由位置傳感器6發(fā)出的反饋信號(hào)不斷改變，直至于指令信號(hào)相等時(shí)，伺服油缸3停止運(yùn)動(dòng)；伺服油缸3停在指定的位置上，使透平發(fā)電裝置靜葉穩(wěn)定在一定的開度上；伺服油缸3的直線運(yùn)動(dòng)、通過油柄機(jī)構(gòu)4轉(zhuǎn)變成閥板8或透平發(fā)電裝置靜葉的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，改變閥板8或透平發(fā)電裝置靜葉的工作開度；隨著指令信號(hào)的不斷變化，透平靜葉的開度也將不斷改變，并通過靜葉開度的變化，達(dá)到控制轉(zhuǎn)數(shù)，控制煤氣流量、控制透平出力大小的目的。其動(dòng)力油系統(tǒng)控制圖如圖2所示。
伺服控制器5用于軸流壓縮機(jī)靜葉角度控制、TRT壓差發(fā)電、位置控制以及其它相關(guān)的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服控制，伺服控制器5型號(hào)為ESA-3E ；在電液伺服閥2的控制下，電液伺服閥2會(huì)將伺服控制器5輸出的4 20mA信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓油流量推動(dòng)伺服油缸3運(yùn)動(dòng)，由位置傳感器6發(fā)出的反饋信號(hào)不斷改變，直至與調(diào)節(jié)信號(hào)相等時(shí)，電液伺服閥2輸出的液壓油流量信號(hào)為0，伺服油缸3不再運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)透平機(jī)靜葉、快開旁通閥達(dá)到預(yù)期位置，實(shí)現(xiàn)位置調(diào)節(jié)的目的；電液伺服控制系統(tǒng)中的功能主要是應(yīng)用在對(duì)透平裝置即透平機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，而轉(zhuǎn)速控制中的主要對(duì)象就是透平裝置靜葉，利用控制靜葉的開度來控制透平機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到對(duì)高爐頂壓平穩(wěn)控制的目的。應(yīng)用在電液伺服控制系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)速控制大致可分為三個(gè)過程I.升速過程系統(tǒng)啟動(dòng)條件全部具備并且機(jī)組無重故障信號(hào)，得到電氣的“電氣同意啟動(dòng)”信號(hào)和高爐主控室的“允許TRT啟動(dòng)”信號(hào)后，確認(rèn)高爐減壓閥組在自動(dòng)控制下并且高爐頂壓和煤氣溫度穩(wěn)定在工藝范圍內(nèi)，機(jī)組具備升速條件。2.調(diào)速過程分自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式，控制對(duì)象為靜葉。3.自動(dòng)升速這個(gè)過程的實(shí)現(xiàn)是通過互為反函數(shù)的靜葉控制時(shí)間曲線和轉(zhuǎn)速設(shè)定升速曲線來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)頂壓的測(cè)量值和設(shè)定值的偏差超過2Kpa的時(shí)候，轉(zhuǎn)速不允許上升。靜葉控制時(shí)間曲線是轉(zhuǎn)速設(shè)定值與靜葉控制時(shí)間的折線函數(shù)，與升速曲線互為反函數(shù)。根據(jù)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速設(shè)定值計(jì)算出一定的靜葉控制時(shí)間，然后根據(jù)該靜葉控制時(shí)間和升速曲線，得到下一個(gè)轉(zhuǎn)速設(shè)定值。如此循環(huán)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速設(shè)定值的不斷增加。4.手動(dòng)升速手動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)，給系統(tǒng)發(fā)出手動(dòng)升速的指令，通過系統(tǒng)畫面上手動(dòng)調(diào)節(jié)入口液動(dòng)閥和調(diào)節(jié)靜葉的開度來控制轉(zhuǎn)速。5.自動(dòng)準(zhǔn)同期過程當(dāng)自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置投入的時(shí)候，在并網(wǎng)過程中，通過對(duì)轉(zhuǎn)速的微調(diào)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)并網(wǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速升到2850rpm的時(shí)候，PLC發(fā)出自動(dòng)準(zhǔn)同期投入信號(hào)。只有轉(zhuǎn)速控制在自動(dòng)方式的時(shí)候，自動(dòng)準(zhǔn)同期對(duì)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)才會(huì)起作用。當(dāng)給系統(tǒng)中發(fā)出升速指令后，自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置以±5rpm進(jìn)行升/降速控制；當(dāng)沒有系統(tǒng)中發(fā)出升速指令時(shí)，自動(dòng)準(zhǔn)同期以± Irpm進(jìn)行升/降速控制。電液伺服控制技術(shù)廣泛地應(yīng)用在高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置的控制系統(tǒng)中，充分突出了其線性好、死區(qū)小、靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快等顯著優(yōu)點(diǎn)。高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中可以回收約占高爐鼓風(fēng)機(jī)所需30%左右的能量， 為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種電液伺服控制裝置，用于高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置的；其特征在于其構(gòu)成如下液壓油源(I)、電液伺服閥(2)、伺服油缸(3)、油柄機(jī)構(gòu)(4)、伺服控制器(5)、位置傳感器(6)、液壓鎖(7)、閥板(8)、控制器(9);其中控制器(9)、伺服控制器(5)、電液伺服閥(2)、伺服油缸(3)、油柄機(jī)構(gòu)(4)、閥板(8)依次順序連接；液壓油源(I)連接著液壓鎖(7)，且二者還和電液伺服閥(2)連接；位置傳感器(6)分別與伺服控制器(5)、油柄機(jī)構(gòu)(4)連接； 電液伺服控制裝置由機(jī)、電、液供構(gòu)成電液伺服控制系統(tǒng)；由控制器(9)發(fā)出的指令信號(hào)，在伺服控制器(5)中與伺服油缸(3)的實(shí)際位置信號(hào)相比較，成為誤差的信號(hào)放大后，送入電液伺服閥(2)。電液伺服閥(2)按一定的比例將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變成液壓油量量推動(dòng)伺服油缸(3)運(yùn)動(dòng)；由位置傳感器(6)發(fā)出的反饋信號(hào)不斷改變，直至于指令信號(hào)相等時(shí)，伺服油缸(3)停止運(yùn)動(dòng)；伺服油缸(3)停在指定的位置上，使透平發(fā)電裝置靜葉穩(wěn)定在一定的開度上； 伺服油缸(3)的直線運(yùn)動(dòng)、通過油柄機(jī)構(gòu)(4)轉(zhuǎn)變成閥板(8)或透平發(fā)電裝置靜葉的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，改變閥板(8)或透平發(fā)電裝置靜葉的工作開度；隨著指令信號(hào)的不斷變化，透平靜葉的開度也將不斷改變，并通過靜葉開度的變化，達(dá)到控制轉(zhuǎn)數(shù)，控制煤氣流量、控制透平出力大小的目的。
2.按照權(quán)利要求I所述電液伺服控制裝置，其特征在于伺服控制器(5)用于軸流壓縮機(jī)靜葉角度控制、TRT壓差發(fā)電、位置控制以及其它相關(guān)的電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服控制，伺服控制器(5)型號(hào)為ESA-3E。
全文摘要
一種電液伺服控制裝置，構(gòu)成如下液壓油源(1)、電液伺服閥(2)、伺服油缸(3)、油柄機(jī)構(gòu)(4)、伺服控制器(5)、位置傳感器(6)、液壓鎖(7)、閥板(8)、控制器(9)；其中控制器(9)、伺服控制器(5)、電液伺服閥(2)、伺服油缸(3)、油柄機(jī)構(gòu)(4)、閥板(8)依次順序連接；液壓油源(1)連接著液壓鎖(7)，且二者還和電液伺服閥(2)連接；位置傳感器(6)分別與伺服控制器(5)、油柄機(jī)構(gòu)(4)連接。本發(fā)明具有線性好、死區(qū)小、靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快等顯著優(yōu)點(diǎn)。其在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中可以回收約占高爐鼓風(fēng)機(jī)所需30％左右的能量，為鋼鐵企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)F15B21/08GK102966386SQ20121044938
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者王玲, 夏泳, 杜科 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 遼寧省電力有限公司本溪供電公司