軸流壓縮機伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置制造方法
【專利摘要】軸流壓縮機伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置，包括液壓源、電液閥控制單元、執(zhí)行液壓油缸SG1和控制裝置，所述電液閥控制單元還包括電磁閥DV2、比例閥SV2，電磁閥DV1輸出連接電磁閥DV2，電磁閥DV2輸出一路連接液控單向閥V1、V2、V3，另一路連接液控單向閥V4、V5、V6，所述比例閥SV2輸出經(jīng)液控單向閥V5、V6和截止閥M7、M8連接液壓油缸SG1的無桿腔和有桿腔；所述液壓油缸SG1有桿腔和無桿腔連接油路設有截止閥M9；所述液壓油缸SG1輸出端設有位移傳感器S3，自控信號SP、位移傳感器S3的信號PV分別連接PLC冗余控制裝置。具有電氣控制穩(wěn)定、調(diào)節(jié)系統(tǒng)油溫和對工作油液清潔度要求低、運行安全可靠的特點，且實現(xiàn)不間斷工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】軸流壓縮機伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及軸流壓縮機伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置，特別是一種用于電力、冶金、煉油、化工等行業(yè)大型軸流壓縮機電液控制機構(gòu)，控制節(jié)能系統(tǒng)，可替代電控液壓放大轉(zhuǎn)換控制器作為升級換代產(chǎn)品。

【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)石油、化工、冶金、電力等大型企業(yè)的軸流風機及余熱發(fā)電三機組配套控制都使用電控液壓放大轉(zhuǎn)換器，大多采用WOODWARD (美國:伍德沃德)GE (美國)，V0LTH.TORBO(德國)等電控液壓轉(zhuǎn)換放大器，也叫IH控制器，俗稱電液轉(zhuǎn)換器。這是一種由導閥控制的線性伺服執(zhí)行器，由電路、電磁、液壓滑閥共同控制。其工作原理是通過24V直流電，電磁控制部分產(chǎn)生Fltlag磁力,磁力的大小與0/4?20 mA的輸入信號(w)所控制機構(gòu)反饋信號(X)差值的增量(KPU相對于KPD)成正比，通過參數(shù)Xtl和X1設定極限值，最終輸出FMag磁力驅(qū)動滑閥閥芯移動。當滑閥移動到某個特定位置時，連接閥芯的彈簧產(chǎn)生相反于FMag推力Ff,并且相平衡，滑閥閥芯停止移動，液壓油經(jīng)過P 口流入A 口或者B 口，驅(qū)動液壓油缸向右或者向左移動，連接油缸的位置傳感器不斷把油缸位置信號X反饋給IH電路控制單元，I實時調(diào)整FMag推力大小。當油缸運行到某個特定位置時，產(chǎn)生FMag推力剛好使滑閥閥芯處于A、B、P、T 口相互截止狀態(tài)，即使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，液壓油缸停止運動。單系統(tǒng)電力故障，或者IH控制系統(tǒng)故障時，F(xiàn)llag推力為O, Ff驅(qū)動閥芯向左運動，油缸向左運動到終點。
[0003]IH控制器結(jié)構(gòu)簡單，應用于軸流風機靜葉控制已經(jīng)多年，其優(yōu)點是控制簡便，直接安裝在風機液壓油缸上，不占用空間；缺點是機電液一體式設計可靠性不高，機組長周期運行發(fā)生震蕩和漂移情況較為普遍，并且在控制信號丟失或者IH控制單元出現(xiàn)故障時，導致靜葉全開或者全關，造成停機事故。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型其目的就在于提供軸流壓縮機伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置，具有電氣控制穩(wěn)定、調(diào)節(jié)系統(tǒng)油溫和對工作油液清潔度要求低、運行安全可靠的特點，且實現(xiàn)不間斷工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0005]實現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案，包括液壓源、電液閥控制單元、執(zhí)行液壓油缸SGl和控制裝置，所述電液閥控制單元包括電磁閥DV1、比例閥SV1，比例閥SVl輸出經(jīng)液控單向閥V2、V3和截止閥M7、M8連接液壓油缸SGl的無桿腔和有桿腔，所述電液閥控制單元還包括電磁閥DV2、比例閥SV2，電磁閥DVl輸出連接電磁閥DV2，電磁閥DV2輸出一路連接液控單向閥Vl、V2、V3，另一路連接液控單向閥V4、V5、V6，所述比例閥SV2輸出經(jīng)液控單向閥V5、V6和截止閥M7、M8連接液壓油缸SGl的無桿腔和有桿腔；所述液壓油缸SGl有桿腔和無桿腔連接油路設有截止閥M9 ;所述液壓油缸SGl輸出端設有位移傳感器S3，自控信號SP、位移傳感器S3的信號PV分別連接PLC冗余控制裝置，冗余控制裝置包括S-235 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、PID運算模塊、S-235 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、S-232 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和功率放大器Fl、F2，功率放大器Fl、F2輸出信號控制比例閥SVl、SV2各線圈，使相應油道開通，可控制閥門的運行。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點。
[0007]I)本裝置將軸流壓縮機伺服執(zhí)行系統(tǒng)開環(huán)控制改為閉環(huán)操作，伺服執(zhí)行系統(tǒng)開環(huán)控制，伺服系統(tǒng)的有桿腔和無桿腔通過伺服器(SG)的M處(伺服器有桿腔和無桿腔向油箱泄油口處)進行溝通，系統(tǒng)控制壓力油有三分之一流回油箱，造成動能浪費，影響到軸流壓縮機的控制精度和穩(wěn)定性，伺服執(zhí)行系統(tǒng)閉環(huán)操作，將伺服系統(tǒng)的有桿腔和無桿腔通過伺服器(SG) M處(伺服器有桿腔和無桿腔向油箱泄油口處)的油路增加一個手動截止閥M9將此處進行截斷，杜絕控制能量流失，使動能穩(wěn)定在一個壓力值上無泄露，在控制驅(qū)動過程中，大大提聞了能效、控制精度和穩(wěn)定性；。
[0008]2)本裝置采用PLC冗余電液比例控制伺服系統(tǒng)，代替電控液壓放轉(zhuǎn)換器控制伺服系統(tǒng)，在安全運行方面，兩組比例閥故障時可自動切投換，提高了操作可靠性，不易漂移、堵塞，避免因噴嘴堵塞造成控制系統(tǒng)故障，消除了差異，提高了控制精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性，系統(tǒng)初始SVl為主工作比例閥，當PLC把給定信號(控制信號)與位移傳感器S3采集的閥位信號(反饋信號)進行PID運算后，控制比例閥放大器Fl調(diào)節(jié)比例閥SVl動作，同時通過位移傳感器S3把位移結(jié)果與控制信號進行比較，當偏差大于系統(tǒng)設計偏差時，認為比例閥SVl有故障，通過PLC使DV2失電，將切換到比例閥SV2為當前工作比例閥，同時PLC將PID運算后的信號控制比例閥放大器F2調(diào)節(jié)比例閥SV2動作，且產(chǎn)生相應的比例閥切換報警信號。從而使系統(tǒng)實現(xiàn)不間斷工作，提高系統(tǒng)的可靠性；
[0009]3)本裝置可把分散的油站、閥臺和控制系統(tǒng)改為現(xiàn)場集中控制，組裝在控制柜內(nèi)，集成度高，節(jié)能，安全可靠，伺服閉環(huán)執(zhí)行系統(tǒng)保持高間歇倍率工況，使控制更加穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳述。
[0011]圖1為本裝置控制原理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本裝置電氣控制原理結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013]包括液壓源、電液閥控制單元、執(zhí)行液壓油缸SGl和控制裝置，所述電液閥控制單元包括電磁閥DV1、比例閥SV1，比例閥SVl輸出經(jīng)液控單向閥V2、V3和截止閥M7、M8連接液壓油缸SGl的無桿腔和有桿腔，如圖1所示，所述電液閥控制單元還包括電磁閥DV2、比例閥SV2，電磁閥DVl輸出連接電磁閥DV2，電磁閥DV2輸出一路連接液控單向閥V1、V2、V3,另一路連接液控單向閥V4、V5、V6，所述比例閥SV2輸出經(jīng)液控單向閥V5、V6和截止閥M7、M8連接液壓油缸SGl的無桿腔和有桿腔；所述液壓油缸SGl有桿腔和無桿腔連接油路設有截止閥M9 ;所述液壓油缸SGl輸出端設有位移傳感器S3，自控信號SP、位移傳感器S3的信號PV分別連接PLC冗余控制裝置，冗余控制裝置包括S-235 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、PID運算模塊、S-235 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、S-232 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和功率放大器F1、F2，如圖2所示，功率放大器Fl、F2輸出信號控制比例閥SVl、SV2各線圈，使相應油道開通，可控制閥門的運行。
[0014]所述4?20mA自控信號SP、位移傳感器的信號PV分別經(jīng)I/O端子輸入S-235 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，并將SP、PV兩信號進行PID運算，其數(shù)字量運算結(jié)果再由S-235 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、S-232 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，在其輸出端R、V端子輸出(-10V) -(OV) -(+10V)給比例閥的功率放大器F1、F2做輸入信號，根據(jù)預先設置的編程指令運算，由9/10或11/12端子輸出信號控制比例閥各線圈，如圖2所示。
實施例
[0015]1.1原軸流風機常用的IH控制器俗稱電液轉(zhuǎn)換器，由電路、電磁以及液壓滑閥共同控制。IH控制器結(jié)構(gòu)簡單，應用于軸流風機靜葉控制已經(jīng)多年，其優(yōu)點是控制簡便，直接安裝在風機伺服器上，不占用空間；缺點是機電液一體式設計可靠性不高，伺服系統(tǒng)的有桿腔和無桿腔通過伺服器(SG)的M處(伺服器有桿腔和無桿腔向油箱泄油口處)進行溝通，系統(tǒng)控制壓力油有三分之一流回油箱，造成動能浪費，機組長周期運行發(fā)生震蕩和漂移情況較為普遍，并且在控制信號丟失或者IH控制單元出現(xiàn)故障時，導致靜葉全開或者全關，造成停機事故。
[0016]通過將伺服系統(tǒng)的有桿腔和無桿腔通過伺服器(SG) M處(伺服器有桿腔和無桿腔向油箱泄油口處)的油路增加一個手動截止閥M9將此處進行截斷，使伺服系統(tǒng)形成閉環(huán)控制，杜絕控制能量流失，使動能穩(wěn)定在一個壓力值上無泄露。
[0017]1.2控制操作
[0018](I)閥位控制系統(tǒng)
[0019]由智能控制器完成,儀表室的4?20mA自控信號SP、位移傳感器的信號(閥位信號)PV分別經(jīng)I/O端子輸入S-235 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，并將SP、PV兩信號進行PID運算，其數(shù)字量運算結(jié)果再由S-235 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、S-232 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，在其輸出端R、V端子輸出(-ιον)-(ον)-(+ιον)，此(-10V)-(0V)-(+10V)專門給比例閥設計配套的功率放大器F1、F2做輸入信號，根據(jù)預先設置的編程指令運算，由9/10或11/12端子輸出信號控制比例閥各線圈，使相應油道開通，可控制閥門的運行。
[0020](2)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)
[0021]由可編程序控制器主機和擴展卡來完成，比例閥SV1，SV2由主控制室SP控制的前提條件是電磁閥DVl帶電，而電磁閥DVl帶電與否由自控信號SP和閥位信號PV控制，自控信號SP與閥位信號PV的差值AV不得超差。只有這三個信號工作條件都正常，DVl才帶電，從而保證主控制室對比例閥的有效控制。三個信號中有一個不正常，系統(tǒng)都要由主控制室控制方式轉(zhuǎn)為其它控制方式，即自鎖狀態(tài)。三個信號就是自鎖條件。這種自鎖狀態(tài)和其它報警信號經(jīng)一次元件采集后均送入PLC系統(tǒng)按預先組態(tài)好的程序運行，且修改編程和控制方案極為方便，無特殊情況硬件一般不需修改、更換或添加。
[0022]液壓系統(tǒng)高壓油經(jīng)過電磁閥DVl (帶電狀態(tài))P-B 口進入電磁閥DV2的P 口。若在正常情況下，由PLC管理控制下為帶電狀態(tài)。所以系統(tǒng)高壓油經(jīng)過DV2的P-B 口，就送入液控單向閥Vl?V3的控制口，使其為液壓導通狀態(tài)。使比例換向閥SVl處于正常運行的狀態(tài)。而液控單向閥V4?V6的控制口，由電磁閥DV2的T-A 口接油箱，壓力為零，使其為液壓截止狀態(tài)，使得比例換向閥SV2，處于待運行狀態(tài)。通過PLC在線實時檢測工作比例換向閥SV1，有故障時通過邏輯判斷，切斷饋電給電磁閥DV2的控制電源，使得液控單向閥Vl?V3控制口壓力為零，以切斷比例換向閥SVI高壓輸入和輸出油路，而液控單向閥V4?V6控制口壓力為高，使比例換向閥SV2，投入正常運行狀態(tài)。本方案設置手動液壓閥SV3，以解決當兩個比例換向閥均發(fā)生故障時，通過PLC邏輯判斷，切斷電磁閥DVl控制電源使得液控單向閥Vl?V6的控制口均為零，使比例換向閥SVl，SV2均處在非運行狀態(tài)，只能通過應急手動閥SV3，操作伺服油缸活塞移動，控制軸流壓縮機。
[0023]當主比例閥SVl出現(xiàn)故障時，故障現(xiàn)象反饋到PLC，通過PLC來判斷電磁閥DV2是否帶電；電磁閥DV2帶電將主比例閥SVl的高壓油口切除，給比例閥SV2供給高壓油，同時，PLC切斷比例閥SVl的控制信號，改從S-232 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的M0、V0輸出控制信號，到比例放大器F2，經(jīng)過比例放大器F2到比例閥SV2 ;此時，系統(tǒng)通過比例閥SV2進行調(diào)節(jié)。
[0024]PLC在正常工作中基本不需要大量維護，克服了分立元件所帶來一切弊端，從根本上保證了本系統(tǒng)的長周期運行。
【權(quán)利要求】
1.軸流壓縮機伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置，包括液壓源、電液閥控制單元、執(zhí)行液壓油缸SGl和控制裝置，所述電液閥控制單元包括電磁閥DVl、比例閥SVl，比例閥SVl輸出經(jīng)液控單向閥V2、V3和截止閥M7、M8連接液壓油缸SGl的無桿腔和有桿腔，其特征在于，所述電液閥控制單元還包括電磁閥DV2、比例閥SV2，電磁閥DVl輸出連接電磁閥DV2，電磁閥DV2輸出一路連接液控單向閥V1、V2、V3，另一路連接液控單向閥V4、V5、V6，所述比例閥SV2輸出經(jīng)液控單向閥V5、V6和截止閥M7、M8連接液壓油缸SGl的無桿腔和有桿腔；所述液壓油缸SGl有桿腔和無桿腔連接油路設有手動截止閥M9 ;所述液壓油缸SGl輸出端設有位移傳感器S3，自控信號SP、位移傳感器S3的信號PV分別連接PLC冗余控制裝置，冗余控制裝置包括S-235 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、PID運算模塊、S-235 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、S-232 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和功率放大器Fl、F2，功率放大器F1、F2輸出信號控制比例閥SV1、SV2各線圈，使相應油道開通，可控制閥門的運行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流壓縮機伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置，其特征在于，所述4?20mA自控信號SP、位移傳感器的信號PV分別經(jīng)I/O端子輸入S-235 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，并將SP、PV兩信號進行PID運算，其數(shù)字量運算結(jié)果再由S-235 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、S-232 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，在其輸出端R、V端子輸出(-10V) -(OV) -(+10V)給比例閥的功率放大器F1、F2做輸入信號，根據(jù)預先設置的編程指令運算，由9/10或11/12端子輸出信號控制比例閥各線圈。
【文檔編號】F15B13/04GK204099327SQ201420499446
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】郭俊杰 申請人:九江環(huán)球科技股份有限公司