軸流壓縮機(jī)伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】軸流壓縮機(jī)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(wú)桿腔和有桿腔；所述液壓油缸SG1有桿腔和無(wú)桿腔連接油路設(shè)有截止閥M9；所述液壓油缸SG1輸出端設(shè)有位移傳感器S3，自控信號(hào)SP、位移傳感器S3的信號(hào)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(duì)工作油液清潔度要求低、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，且實(shí)現(xiàn)不間斷工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】軸流壓縮機(jī)伺服閉環(huán)冗余電液比例控制裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及軸流壓縮機(jī)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(jī)電液控制機(jī)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(jí)換代產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國(guó)內(nèi)石油、化工、冶金、電力等大型企業(yè)的軸流風(fēng)機(jī)及余熱發(fā)電三機(jī)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(guó):伍德沃德)GE (美國(guó))，V0LTH.TORBO(德國(guó))等電控液壓轉(zhuǎn)換放大器，也叫IH控制器，俗稱(chēng)電液轉(zhuǎn)換器。這是一種由導(dǎo)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(guò)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(hào)(w)所控制機(jī)構(gòu)反饋信號(hào)(X)差值的增量(KPU相對(duì)于KPD)成正比，通過(guò)參數(shù)Xtl和X1設(shè)定極限值，最終輸出FMag磁力驅(qū)動(dòng)滑閥閥芯移動(dòng)。當(dāng)滑閥移動(dòng)到某個(gè)特定位置時(shí)，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(dòng)，液壓油經(jīng)過(guò)P 口流入A 口或者B 口，驅(qū)動(dòng)液壓油缸向右或者向左移動(dòng)，連接油缸的位置傳感器不斷把油缸位置信號(hào)X反饋給IH電路控制單元，I實(shí)時(shí)調(diào)整FMag推力大小。當(dāng)油缸運(yùn)行到某個(gè)特定位置時(shí)，產(chǎn)生FMag推力剛好使滑閥閥芯處于A、B、P、T 口相互截止?fàn)顟B(tài)，即使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，液壓油缸停止運(yùn)動(dòng)。單系統(tǒng)電力故障，或者IH控制系統(tǒng)故障時(shí)，F(xiàn)llag推力為O, Ff驅(qū)動(dòng)閥芯向左運(yùn)動(dòng)，油缸向左運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)。
[0003]IH控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，應(yīng)用于軸流風(fēng)機(jī)靜葉控制已經(jīng)多年，其優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)便，直接安裝在風(fēng)機(jī)液壓油缸上，不占用空間；缺點(diǎn)是機(jī)電液一體式設(shè)計(jì)可靠性不高，機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行發(fā)生震蕩和漂移情況較為普遍，并且在控制信號(hào)丟失或者IH控制單元出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)致靜葉全開(kāi)或者全關(guān)，造成停機(jī)事故。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型其目的就在于提供軸流壓縮機(jī)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(duì)工作油液清潔度要求低、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)，且實(shí)現(xiàn)不間斷工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。
[0005]實(shí)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(wú)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(wú)桿腔和有桿腔；所述液壓油缸SGl有桿腔和無(wú)桿腔連接油路設(shè)有截止閥M9 ;所述液壓油缸SGl輸出端設(shè)有位移傳感器S3，自控信號(hào)SP、位移傳感器S3的信號(hào)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(yùn)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(hào)控制比例閥SVl、SV2各線圈，使相應(yīng)油道開(kāi)通，可控制閥門(mén)的運(yùn)行。
[0006]與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)。
[0007]I)本裝置將軸流壓縮機(jī)伺服執(zhí)行系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制改為閉環(huán)操作，伺服執(zhí)行系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制，伺服系統(tǒng)的有桿腔和無(wú)桿腔通過(guò)伺服器(SG)的M處(伺服器有桿腔和無(wú)桿腔向油箱泄油口處)進(jìn)行溝通，系統(tǒng)控制壓力油有三分之一流回油箱，造成動(dòng)能浪費(fèi)，影響到軸流壓縮機(jī)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(wú)桿腔通過(guò)伺服器(SG) M處(伺服器有桿腔和無(wú)桿腔向油箱泄油口處)的油路增加一個(gè)手動(dòng)截止閥M9將此處進(jìn)行截?cái)啵沤^控制能量流失，使動(dòng)能穩(wěn)定在一個(gè)壓力值上無(wú)泄露，在控制驅(qū)動(dòng)過(guò)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(yùn)行方面，兩組比例閥故障時(shí)可自動(dòng)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(dāng)PLC把給定信號(hào)(控制信號(hào))與位移傳感器S3采集的閥位信號(hào)(反饋信號(hào))進(jìn)行PID運(yùn)算后，控制比例閥放大器Fl調(diào)節(jié)比例閥SVl動(dòng)作，同時(shí)通過(guò)位移傳感器S3把位移結(jié)果與控制信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)偏差大于系統(tǒng)設(shè)計(jì)偏差時(shí)，認(rèn)為比例閥SVl有故障，通過(guò)PLC使DV2失電，將切換到比例閥SV2為當(dāng)前工作比例閥，同時(shí)PLC將PID運(yùn)算后的信號(hào)控制比例閥放大器F2調(diào)節(jié)比例閥SV2動(dòng)作，且產(chǎn)生相應(yīng)的比例閥切換報(bào)警信號(hào)。從而使系統(tǒng)實(shí)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(tái)和控制系統(tǒng)改為現(xiàn)場(chǎng)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(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)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(shí)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(wú)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(wú)桿腔和有桿腔；所述液壓油缸SGl有桿腔和無(wú)桿腔連接油路設(shè)有截止閥M9 ;所述液壓油缸SGl輸出端設(shè)有位移傳感器S3，自控信號(hào)SP、位移傳感器S3的信號(hào)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(yùn)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(hào)控制比例閥SVl、SV2各線圈，使相應(yīng)油道開(kāi)通，可控制閥門(mén)的運(yùn)行。
[0014]所述4?20mA自控信號(hào)SP、位移傳感器的信號(hào)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(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算，其數(shù)字量運(yùn)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(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的編程指令運(yùn)算，由9/10或11/12端子輸出信號(hào)控制比例閥各線圈，如圖2所示。
實(shí)施例
[0015]1.1原軸流風(fēng)機(jī)常用的IH控制器俗稱(chēng)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(jiǎn)單，應(yīng)用于軸流風(fēng)機(jī)靜葉控制已經(jīng)多年，其優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)便，直接安裝在風(fēng)機(jī)伺服器上，不占用空間；缺點(diǎn)是機(jī)電液一體式設(shè)計(jì)可靠性不高，伺服系統(tǒng)的有桿腔和無(wú)桿腔通過(guò)伺服器(SG)的M處(伺服器有桿腔和無(wú)桿腔向油箱泄油口處)進(jìn)行溝通，系統(tǒng)控制壓力油有三分之一流回油箱，造成動(dòng)能浪費(fèi)，機(jī)組長(zhǎng)周期運(yùn)行發(fā)生震蕩和漂移情況較為普遍，并且在控制信號(hào)丟失或者IH控制單元出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)致靜葉全開(kāi)或者全關(guān)，造成停機(jī)事故。
[0016]通過(guò)將伺服系統(tǒng)的有桿腔和無(wú)桿腔通過(guò)伺服器(SG) M處(伺服器有桿腔和無(wú)桿腔向油箱泄油口處)的油路增加一個(gè)手動(dòng)截止閥M9將此處進(jìn)行截?cái)啵顾欧到y(tǒng)形成閉環(huán)控制，杜絕控制能量流失，使動(dòng)能穩(wěn)定在一個(gè)壓力值上無(wú)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(hào)SP、位移傳感器的信號(hào)(閥位信號(hào))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(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算，其數(shù)字量運(yùn)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(zhuān)門(mén)給比例閥設(shè)計(jì)配套的功率放大器F1、F2做輸入信號(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的編程指令運(yùn)算，由9/10或11/12端子輸出信號(hào)控制比例閥各線圈，使相應(yīng)油道開(kāi)通，可控制閥門(mén)的運(yùn)行。
[0020](2)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)
[0021]由可編程序控制器主機(jī)和擴(kuò)展卡來(lái)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(hào)SP和閥位信號(hào)PV控制，自控信號(hào)SP與閥位信號(hào)PV的差值A(chǔ)V不得超差。只有這三個(gè)信號(hào)工作條件都正常，DVl才帶電，從而保證主控制室對(duì)比例閥的有效控制。三個(gè)信號(hào)中有一個(gè)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(gè)信號(hào)就是自鎖條件。這種自鎖狀態(tài)和其它報(bào)警信號(hào)經(jīng)一次元件采集后均送入PLC系統(tǒng)按預(yù)先組態(tài)好的程序運(yùn)行，且修改編程和控制方案極為方便，無(wú)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(guò)電磁閥DVl (帶電狀態(tài))P-B 口進(jìn)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(guò)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(dǎo)通狀態(tài)。使比例換向閥SVl處于正常運(yùn)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?fàn)顟B(tài)，使得比例換向閥SV2，處于待運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)PLC在線實(shí)時(shí)檢測(cè)工作比例換向閥SV1，有故障時(shí)通過(guò)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(yùn)行狀態(tài)。本方案設(shè)置手動(dòng)液壓閥SV3，以解決當(dāng)兩個(gè)比例換向閥均發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)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(yùn)行狀態(tài)，只能通過(guò)應(yīng)急手動(dòng)閥SV3，操作伺服油缸活塞移動(dòng)，控制軸流壓縮機(jī)。
[0023]當(dāng)主比例閥SVl出現(xiàn)故障時(shí)，故障現(xiàn)象反饋到PLC，通過(guò)PLC來(lái)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(shí)，PLC切斷比例閥SVl的控制信號(hào)，改從S-232 D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的M0、V0輸出控制信號(hào)，到比例放大器F2，經(jīng)過(guò)比例放大器F2到比例閥SV2 ;此時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)比例閥SV2進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0024]PLC在正常工作中基本不需要大量維護(hù)，克服了分立元件所帶來(lái)一切弊端，從根本上保證了本系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.軸流壓縮機(jī)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(wú)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(wú)桿腔和有桿腔；所述液壓油缸SGl有桿腔和無(wú)桿腔連接油路設(shè)有手動(dòng)截止閥M9 ;所述液壓油缸SGl輸出端設(shè)有位移傳感器S3，自控信號(hào)SP、位移傳感器S3的信號(hào)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(yùn)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(hào)控制比例閥SV1、SV2各線圈，使相應(yīng)油道開(kāi)通，可控制閥門(mén)的運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸流壓縮機(jī)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(hào)SP、位移傳感器的信號(hào)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(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算，其數(shù)字量運(yùn)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(hào)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的編程指令運(yùn)算，由9/10或11/12端子輸出信號(hào)控制比例閥各線圈。
【文檔編號(hào)】F15B13/04GK204099327SQ201420499446
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)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(qǐng)人:九江環(huán)球科技股份有限公司