專利名稱：無油箱微型電液控制器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明電液控制器，尤其涉及一種無油箱微型電液控制器。
背景技術：
目前國內外油氣田、煉油、化工、電力、冶金等企業(yè)管線閥門自動控制大多數采用氣動控制閥門技術、電動控制閥門技術、電液控制機構控制閥門技術。氣動控制閥門當冬天氣溫低于o°c以下，空氣中含有水分時，控制閥門開、關會出現(xiàn)滯后或關不嚴等現(xiàn)象，造成跑漏、浪費資源；電動控制閥門體積大，頻繁調節(jié)時電機過燒，會給安全造成重大威脅 ’傳統(tǒng)的電液控制機構控制機構均采用有油箱控制技術，技術要求高，系統(tǒng)復雜，體積龐大，占地面積大，造價成本高，操作復雜。

發(fā)明內容
克服現(xiàn)有技術上述缺陷，提供了一種運行平穩(wěn)、工作可靠、體積小、精確度高、操作方便、節(jié)能降耗的無油箱電液控制器。本發(fā)明技術方案如下由控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成，其特征在于控制系統(tǒng)的電磁閥的得電與否由控制器系統(tǒng)的核心部件可編程控制器PLC控制可編程控制器PLC接收到儀表室提供的自動控制方式的信號，進入到調節(jié)控制程序，隔離變化的自控制信號、傳感器的閥位信號均輸送至可編程控制器PLC的數據輸入端口，按控制理論進行PID運算，據計算結果，經過可編程控制器PLC的Ι/D輸出端口分別饋電給相應固態(tài)繼電器的控制口，饋電給各電磁閥，則啟動電機帶動泵，產生動力油，經過導通的電磁閥，進入液壓執(zhí)行器，推動蝶閥，進行按操作指令對蝶閥開度進行調節(jié)控制；可編程控制器PLC接收到儀表室提供的儀表室點動操作指令，控制器系統(tǒng)則進行點動操作程序，儀表室發(fā)出閥開或閥關指令信號后，經過可編程控制器PLC邏輯分析的結果，有可編程控制器PLC的I/O輸出端口，饋電給固態(tài)繼電器的控制口和相應各電磁閥，實施對轉閥操作；可編程控制器PLC接收到現(xiàn)場操作部位選擇開關快速運行指令即高電平觸電信號時，無論當時運行在儀表室自動控制或儀表室點動操作狀態(tài)，可編程控制器PLC均運行快速運行程序，經過可編程控制器PLC的I/O輸入端口，饋電給固態(tài)繼電器的控制口，啟動電機帶動泵，饋電給油路電磁閥，切斷油路調速閥，關閉分流，按用戶要求，饋電給相應電磁閥，系統(tǒng)即進入快速關斷或打開蝶閥操作。本發(fā)明所述控制系統(tǒng)由轉角傳感器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第一信號隔離器、第二信號隔離器、固態(tài)繼電器以及控制電路組成，控制電路包括PLC控制單元、閥控制單元、SP/PV信號轉換電路、控制室、顯示部及電源部；液壓系統(tǒng)由防爆電機、泵、單向閥、過濾器、壓力表、空氣濾清器、溢流閥、第一液壓鎖、第二液壓鎖、截止閥、調速閥和第一液壓執(zhí)行器、第二液壓執(zhí)行器組成，第一電磁閥、第二電磁閥的得電與否由可編程控制器PLC精確控制，可編程控制器PLC的(Il)接第一信號隔離器輸出端；(12)接轉角傳感器； (13)接現(xiàn)場操作部位選擇開關，提供給PLC所有電氣元件與PLC信息交換；(14)接控制室的連鎖自保信號輸出端；(Q2)串接常開觸點后接第二電磁閥；(Q3)接第三電磁閥；(Q4)接固態(tài)繼電器；數字量擴展模塊DM : (Ql)接超差指示燈的輸出信號端；(Q2)接動力故障指示燈的輸出信號端；(Q3)接綜合報警的輸出信號端；(Q4)接超差鎖定的輸出信號端；模擬量輸出模塊的V1、M1接閥位輸出端；模擬量輸出模塊的14腳、8腳分別接第二信號隔尚器,第一信號隔離器輸入端接儀表室控制信號、第二信號隔離器。本發(fā)明所述第一液壓執(zhí)行器、第二執(zhí)行器為液壓缸，通過第一電磁閥或第第二電磁閥的得失電控制液壓缸伸出或縮回活塞桿，經過撥叉機構，使直線位移轉化成轉角輸出，以實施控制蝶閥轉動。本發(fā)明所述第一液壓執(zhí)行器、第二液壓執(zhí)行器為液壓馬達，直接通過第一電磁閥或第二電磁閥的得失電控制液壓馬達的正轉或反轉來實施蝶閥、球閥的運動方向的控制。本發(fā)明解決了氣動控制和電動控制系統(tǒng)存在的兩大問題1)氣動控制系統(tǒng)響應較慢，控制精度欠佳，抗偏離能力較差。2)電動控制系統(tǒng)由于采用機械減速裝置，結構較復雜，體積大重量重，容易發(fā)生故障，對現(xiàn)場使用維護人員的技術要求高，另外，系統(tǒng)運行較慢，控制精度差，從調節(jié)器輸出一個信號，到調節(jié)閥響應而運動到指定相應的位置，需要較長的時間。本發(fā)明利用傳動系統(tǒng)中液壓潤滑油之間相互傳遞動能的增壓方式，來解決系統(tǒng)所需要的驅動能量，以達到解決控制閥門開和關的問題。解決了用較小空間、較小動能來實現(xiàn)開、關閥門的目的，使閥門實現(xiàn)自動化控制。本發(fā)明體積小對安裝空間無要求，對于口徑<DN600mm、調節(jié)不太頻繁的自控閥門，有著巨大優(yōu)越性和安全操作穩(wěn)定性，且運行平穩(wěn)、工作可靠、體積小、精確度高、操作方便、價格便宜。


圖1為本發(fā)明結構示意 圖2為本發(fā)明俯視 圖3為本發(fā)明液壓控制系統(tǒng)原理 圖4為本發(fā)明控制系統(tǒng)的電氣控制原理圖。
具體實施例方式
以下結合實施例對照附圖對本發(fā)明進行詳細說明。本發(fā)明由控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成。本發(fā)明所述控制系統(tǒng)包括儀表自動控制方式、儀表點操控制方式、快速關斷或開啟操作方式、現(xiàn)場手動操作方式等4種操作方式，由轉角傳感器17、第一電磁閥6、第二電磁閥11、第三電磁閥14、防爆電機I、第一信號隔離器G1、第二信號隔離器G2、固態(tài)繼電器SSR以及控制電路組成?？刂齐娐钒≒LC控制單元、閥控制單元、SP/PV信號轉換電路、控制室、顯示部及電源部。液壓系統(tǒng)由電機I、齒輪泵2、單向閥3、過濾器4、壓力表5、空氣濾清器12、溢流閥13、第一液壓鎖7、第二液壓鎖10、截止閥16、調速閥15和第一伺服油缸8、第二伺服油缸9組成。第一電磁閥6、第二電磁閥11的得電與否由可編程控制器PLC精確控制，可編程控制器PLC的(Il)接第一信號隔離器(Gl)輸出端；(12)接轉角傳感器16 ;(13)接現(xiàn)場操作部位選擇開關(SB2)，提供給PLC所有電氣元件與PLC信息交換；(14)接控制室的連鎖自保信號輸出端；(Q2)串接常開觸點J2后接第二電磁閥11 ;(Q3)接第三電磁閥14;(Q4)接固態(tài)繼電器(SSR);數字量擴展模塊DM (Ql)接超差指示燈的輸出信號端；(Q2)接動力故障指示燈的輸出信號端；(Q3)接綜合報警的輸出信號端；(Q4)接超差鎖定的輸出信號端；VI、Ml接閥位輸出端。14腳、8腳分別接第二信號隔離器G2，第一信號隔離器(Gl)輸入端接儀表室(4 20mA)控制信號、第二信號隔離器(G2)。
電機I輸出軸通過聯(lián)軸器連接齒輪泵2輸入軸，帶動齒輪泵2吸油口充分吸油，通過齒輪嚙合出高壓油，經過高壓油管和過濾器4進入液壓集成塊，通過插裝式單向閥3進行保壓，高壓油連通溢流閥13的P 口，保證液壓回路的安全運行；高壓油連通壓力表5便于觀測系統(tǒng)壓力，高壓油連通第一電磁閥6、第二電磁閥11、第三電磁閥14的P端，通過PLC的控制，及時溝通第一液壓鎖7、第二液壓鎖10、調速閥15，把高壓油根據要求輸入第一伺服油缸8或第二伺服油缸9，實現(xiàn)閥門的正常開閉.當需要切換為現(xiàn)場手動控制時，僅須把截至閥16打向導通，溝通第一液壓執(zhí)行器8和第二液壓執(zhí)行器9，在手輪驅動下實現(xiàn)閥門正常開閉。轉角傳感器17外設防爆盒18以滿足防爆要求，將機械轉角轉變成(O 10) V電氣信號，用于調節(jié)控制時反饋信號。第一電磁閥6、第二電磁閥U、第三14組裝在滿足防爆要求的液壓集成塊防爆殼體25內。LQ為間隙聯(lián)軸器、間隙大于90、由蝸輪21帶動的撥塊20位置，通過觀察孔看到空回指示29與手動箱體蓋上固定指標相對位置確定，當空回指示與固定指標重合時，這間隙位置，就能確保液體進行O 90正常操作。第一伺服油缸8、第二伺服油缸9輸出活塞桿28，通過撥叉機構26，使直線位移轉化成轉角輸出。手輪24通過蝸輪蝸桿傳動裝置J⑶，傳動裝置J⑶通過帶動間隙聯(lián)軸器LQ，實現(xiàn)轉角輸出。本發(fā)明儀表室自動控制方式的原理為由控制儀表室提供UPS直流電源，供電給控制系統(tǒng)可編程邏輯控制器PLC、模數轉換模塊AM2、擴展模塊DM、信號隔離器Gl、G2、及轉角傳感器SI的電源。由動力部門提供交流380V，供電給可控固態(tài)繼電器SSR及由變壓器T降壓，經過橋堆V5，整流成直流24V 28V電壓，作為電磁閥DFl DF3，指示燈LI L3的電源。當控制器系統(tǒng)中操作部位開關SBl設置在儀表室時，就可以在儀表控制室實施儀表自動控制方式、儀表點操控制方式、快速關斷或開啟操作方式三種操作方式。本發(fā)明所述的儀表室自動控制方式的原理為
控制器系統(tǒng)的核心部件PLC接收到儀表室Kl提供的自動控制方式的信號(高電平開關信號)，進入到調節(jié)控制程序，據儀表室(4 20mA)控制信號、轉角傳感器JC (O 10V)，按控制理論進行PID運算，據計算結果，經過PLC的I/O輸出端口，饋電給固態(tài)繼電器SSR的控制口，饋電給電磁閥6或電磁閥11，則啟動電機I帶動齒輪泵2，產生動力油，經過導通的電磁閥，進入伺服油缸8和9，推動蝶(球)閥，進行按操作指令對蝶(球)閥開度進行調節(jié)控制開或關。且無須重新加壓力就可長久保持一定的動能壓力，使其無蠕動和爬行，保留在一定的位置上。本發(fā)明的儀表室點操控制方式的原理為PLC接收到儀表室Kl提供的儀表室點動操作指令，則控制器系統(tǒng)進行點動操作程序。當儀表室K2發(fā)出閥開或閥關指令信號后，經過PLC邏輯分析的結果，有PLC的I/O輸出端口，饋電給固態(tài)繼電器FRl的控制口和相應第一電磁閥6或第二電磁閥11，實施對轉閥操作。本發(fā)明的快速關斷或開啟操作方式的原理為
若PLC接收到SB2快速運行指令(高電平觸電信號)時，不管當時運行在儀表室自動控制或儀表室點動操作狀態(tài)，PLC就運行快速關斷或開啟程序。即經過PLC的I/O輸入端口，饋電給固態(tài)繼電器FRl的控制口，啟動電機I帶動齒輪泵2，饋電給電磁閥14，切斷調速閥 15油路，關閉分流，按用戶要求，饋電給第一電磁閥6或第二電磁閥11，系統(tǒng)即進入快速關斷或打開蝶(球)閥操作。本發(fā)明所述的現(xiàn)場手動操作方式對于具有自鎖功能的蝶閥裝置，將現(xiàn)場操作部位選擇開關SB2設置在現(xiàn)場，則PLC接到這指令后，及中止執(zhí)行由控制室來的任何指令，打開截止閥16，使工作油缸的兩個油腔連通，即可旋轉手輪24，通過速比為52的蝸輪21蝸桿22傳動裝置，使蝸輪上的撥塊20與蝶閥轉動軸作用塊接觸后才能對蝶閥實施轉動操作。本發(fā)明液壓系統(tǒng)工作流程為
當系統(tǒng)進行調節(jié)工況，由電機I帶動油泵2送出高壓油，經過單向閥3，過濾器4，如果可編程邏輯控制器控制電磁閥6帶電，則高壓油經過第一電磁閥6，第一液壓鎖7，第一液壓執(zhí)行器8，驅動油缸活塞桿28向右移動，同時，第二伺服油缸9中的低壓油，經過第二液壓鎖10，第二電磁閥11直接流回系統(tǒng)中；如果可編程邏輯控制器PLC控制第三電磁閥11帶電，則高壓油經過第三電磁閥11、第二液壓鎖10、第二伺服油缸9驅動油缸活塞桿28向左移動，同時，第一伺服油缸8中的低壓油，經過第一液壓鎖7、第一電磁閥6直接流回系統(tǒng)中；系統(tǒng)可以通過第三電磁閥14接通常閉油道調速閥15分流達到調速目的，使閥的開啟或關閉速度達到跟蹤調節(jié)工況要求；當出現(xiàn)應急工況時，第三電磁閥14帶電，通過第三電磁球閥14切斷調速閥15油路，使液壓系統(tǒng)以最大流量運行，以達到快速關斷或開啟的動作。閥位達到指定位置后，電機I停止運轉，電磁閥全部斷電，通過第一液壓鎖7、第二液壓鎖10使系統(tǒng)處于鎖位狀態(tài)。如果給定信號SP和閥位信號PV差值大于系統(tǒng)設定值，系統(tǒng)將就地鎖位，直到SP和PV差值小于系統(tǒng)設定值時才解鎖進入重新跟蹤調節(jié)工況。本發(fā)明液壓操作與手動操作切換流程為對于沒有自鎖功能的蝶閥裝置，即在外界負載作用下，能自發(fā)朝著關閉或打開狀態(tài)運行。為了簡述，假設是朝著關閉方向運行。當系統(tǒng)切換到手動操作時，將SB2切換到現(xiàn)場位置，PLC停止執(zhí)行由控制室發(fā)出的任何指令，脫開手輪鎖定裝置，朝著閥開方向輕松轉動手輪，此時活動指針29指針偏轉，直到感覺有阻力時，表明間隙已消除，此時打開截止閥JV，使得伺服油缸SGl和SG2的工作腔連通，即可用機械手輪在現(xiàn)場對蝶閥實施打開或關閉運行，實施蝶閥在任何角度進行無干擾的手動切換。利用手操，使蝶閥在某一角度，要轉入控制室電動操作時，關閉截止閥16，利用手輪24朝著閥關方向轉動，通過顯示窗口，觀察到空回指針29與殼體固定標記重合，鎖定手輪，旋轉SB2至控制室位置,就可實施控制室點動操作的無干擾切換操作。若控制室為調節(jié)控制操作，則按照當前蝶閥轉角位置，設置相對應控制信號，旋轉SB2至控制室，就可實施調節(jié)控制的無干擾切換操作。
本發(fā)明的技術參數如下
1)全開、全關調節(jié)時間<10S-14S ；
2)調節(jié)精度±2%FS (2° );
3)靈敏度±2%FS(2° )；
4)快速調節(jié)時間<2s-5s ;
5)額定扭距彡1500NM;額定扭距彡3000NM (兩種參數)
6)手動操縱扭距30Nm ；
7)間斷工作，平均每小時2-3/次；
8)完全滿足閥門開關壽命100萬次(在比較純凈的介質中，閥門開關壽命可達100萬次)的要求；
9)完全滿足閥門90°往復回轉90°往復回轉即可實現(xiàn)閥門開、關與調節(jié)，操作方便、迅速、可靠，配置手動裝置、聯(lián)合驅動；
10)完全滿足三偏心、雙偏心、單偏心閥門結構控制要求；
11)閥位信號4 20mA；
12)儀表電源UPS DC 24V O. 5kff ；
動力電源380V 3相Ikff ；
13)防爆等級EXDIIBT4。本發(fā)明質量保證IS09001-2000 設計滿足下列標準
ANSI B16. 34JB/T 8527-1997ANSI B16.4權利要求
1.一種無油箱微型電液控制器，由控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成，其特征在于控制系統(tǒng)的電磁閥的得電與否由控制器系統(tǒng)的核心部件可編程控制器PLC控制 可編程控制器PLC接收到儀表室提供的自動控制方式的信號，進入到調節(jié)控制程序，隔離變化的自控制信號、傳感器的閥位信號均輸送至可編程控制器PLC的數據輸入端口，按控制理論進行PID運算，據計算結果，經過可編程控制器PLC的Ι/D輸出端口分別饋電給相應固態(tài)繼電器的控制口，饋電給各電磁閥，則啟動電機帶動泵，產生動力油，經過導通的電磁閥，進入液壓執(zhí)行器，推動蝶閥，進行按操作指令對蝶閥開度進行調節(jié)控制； 可編程控制器PLC接收到儀表室提供的儀表室點動操作指令，控制器系統(tǒng)則進行點動操作程序，儀表室發(fā)出閥開或閥關指令信號后，經過可編程控制器PLC邏輯分析的結果，有可編程控制器PLC的I/O輸出端口，饋電給固態(tài)繼電器的控制口和相應各電磁閥，實施對轉閥操作； 可編程控制器PLC接收到現(xiàn)場操作部位選擇開關快速運行指令即高電平觸電信號時，無論當時運行在儀表室自動控制或儀表室點動操作狀態(tài)，可編程控制器PLC均運行快速運行程序，經過可編程控制器PLC的I/O輸入端口，饋電給固態(tài)繼電器的控制口，啟動電機帶動泵，饋電給油路電磁閥，切斷油路調速閥，關閉分流，按用戶要求，饋電給相應電磁閥，系統(tǒng)即進入快速關斷或打開蝶閥操作。
2.根據權利要求I所述的無油箱微型電液控制器，其特征在于控制系統(tǒng)由轉角傳感器、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第一信號隔離器、第二信號隔離器、固態(tài)繼電器以及控制電路組成，控制電路包括PLC控制單元、閥控制單元、SP/PV信號轉換電路、控制室、顯示部及電源部；液壓系統(tǒng)由防爆電機、泵、單向閥、過濾器、壓力表、空氣濾清器、溢流閥、第一液壓鎖、第二液壓鎖、截止閥、調速閥和第一液壓執(zhí)行器、第二液壓執(zhí)行器組成，第一電磁閥、第二電磁閥的得電與否由可編程控制器PLC精確控制，可編程控制器PLC的(II)接第一信號隔離器輸出端；(12)接轉角傳感器；(13)接現(xiàn)場操作部位選擇開關，提供給PLC所有電氣元件與PLC信息交換；(14)接控制室的連鎖自保信號輸出端；(Q2)串接常開觸點后接第二電磁閥；(Q3)接第三電磁閥；(Q4)接固態(tài)繼電器；數字量擴展模塊DM : (Ql)接超差指示燈的輸出信號端；(Q2)接動力故障指示燈的輸出信號端；(Q3)接綜合報警的輸出信號端；(Q4)接超差鎖定的輸出信號端；模擬量輸出模塊的VI、Ml接閥位輸出端；模擬量輸出模塊的14腳、8腳分別接第二信號隔離器，第一信號隔離器輸入端接儀表室控制信號、第二信號隔離器。
3.根據權利要求2所述的無油箱微型電液控制器，其特征在于第一液壓執(zhí)行器、第二執(zhí)行器為液壓缸，通過第一電磁閥或第二電磁閥的得失電控制液壓缸伸出或縮回活塞桿，經過撥叉機構，使直線位移轉化成轉角輸出，以實施控制蝶閥轉動。
4.根據權利要求3所述的無油箱微型電液控制器，其特征在于第一液壓執(zhí)行器、第二液壓執(zhí)行器為液壓馬達，直接通過第一電磁閥或第二電磁閥的得失電控制液壓馬達的正轉或反轉來實施蝶閥、球閥的運動方向的控制。
5.根據權利要求2或3或4所述的無油箱微型電液控制器，其特征在于通過PLC的I/O輸入端口，饋電給固態(tài)繼電器的控制口，啟動電機帶動泵，饋電給電磁閥，通斷調速閥油路，開閉分流，饋電給第一電磁閥或第二電磁閥，系統(tǒng)即進入調速關斷或開啟蝶閥操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無油箱微型電液控制器，由控制系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)組成，控制系統(tǒng)由位移傳感器、電磁閥、防爆電機、信號隔離器、固態(tài)繼電器以及控制電路組成；液壓系統(tǒng)由泵、單向閥、過濾器、空氣濾清器、溢流閥、壓力表、液壓鎖、電磁閥及截止閥、調速閥和液壓執(zhí)行器組成，其特征在于電磁閥的得電與否由可編程控制器PLC精確控制。本發(fā)明利用傳動系統(tǒng)中液壓潤滑油之間相互傳遞動能的增壓方式，來解決系統(tǒng)所需要的驅動能量，以達到解決控制閥門開和關的問題。解決了用較小空間、較小動能來實現(xiàn)較大的,開、關閥門的目的，使閥門實現(xiàn)自動化控制。本發(fā)明運行平穩(wěn)、工作可靠、體積小、精確度高、操作方便、價格便宜。
文檔編號F16K31/06GK102628520SQ20121012186
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權日2012年4月25日
發(fā)明者郭俊杰 申請人:九江市環(huán)球科技開發(fā)有限公司