專利名稱：新型的帶安全快關功能的閥門電動伺服執(zhí)行器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動控制領域，具體涉及一種新型的帶安全快關功能的閥門電動伺服執(zhí)行器。
背景技術：
現(xiàn)有的燃氣輪機和汽輪機控制系統(tǒng)大多都采用電液伺服執(zhí)行器，采用液壓油來驅動執(zhí)行器。這樣的液壓執(zhí)行器，通常有兩種采用高壓抗燃油的高壓伺服油動機，和采用低壓透平油的低壓伺服油動機。不論是哪一種液壓伺服油動機，都需要配備一個油源動力站，并通過油管路向液壓伺服油動機供油，由于一臺燃氣輪機或汽輪機通常需要多個液壓伺服油動機，所需的能量由油源動力站集中供應，因此需要復雜的管路系統(tǒng)相互連接。由于采用油源動力站和復 雜的油管路，使得建設費用昂貴。而且液壓油容易引起泄露，造成系統(tǒng)故障。對于采用透平油的低壓伺服油動機，透平油燃點低，很容易造成火災，而對于采用抗燃油的高壓伺服油動機，抗燃油本身是一種有毒性的液壓油，對環(huán)境污染顯著，且需要專門機構來回收處理廢棄抗燃油。同時，液壓伺服油動機因為使用伺服閥，對液壓油的清潔度要求很高，需要不斷進行過濾，過濾器消耗很大。同時液壓油還容易被污染，造成老化，運行一段時間后，就需要更換。特別對于抗燃油，對環(huán)境很敏感，一旦酸值過高或水分含量大，就需要再生處理或更換?？傊?，采用液壓油的伺服油動機，不易維護，且成本很高。而對于液壓系統(tǒng)，其傳動效率很低，一般最高只能達到50%，油源動力站提供的油大于伺服油動機所需要的油量，大量的油量在油源動力站內部循環(huán)中消耗，造成能源浪費。另外，油源從動力站輸送到伺服油動機，一般有幾十米之遠，也需要克服管路阻力，造成能源浪費。這些都導致采用伺服油動機的控制系統(tǒng)能源利用效率很低。另外，在其他工業(yè)領域內應用的線性電動伺服執(zhí)行器，無法實現(xiàn)燃氣輪機和汽輪機的快關要求，燃氣輪機和汽輪機的調節(jié)閥門需要在O. 3秒內快速關閉，一般的線性電動伺服執(zhí)行器無法實現(xiàn)這一目標。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的帶安全快關功能的閥門電動伺服執(zhí)行器，它適用于控制燃氣輪機和汽輪機的閥門，替代燃氣輪機和汽輪機的高壓抗燃油伺服油動機和低壓透平油伺服油動機，能克服電液伺服執(zhí)行器系統(tǒng)復雜、價格高、污染環(huán)境、效率低和不易維護等缺點，同時控制精度更高、響應更快。為了解決背景技術所存在的問題，本發(fā)明是采用如下技術方案它包含驅動器I、伺服電機2、編碼器3、減速機4、電磁離合器5、滾柱絲杠6、彈簧7、閥門8、LVDT反饋組件9、操縱座10，驅動器I控制伺服電機2，伺服電機2的內部安裝有編碼器3，伺服電機2的輸出軸和減速機4的輸入端連接,減速機4的輸出端與電磁離合器5連接，電磁離合器5的一端與滾柱絲杠6連接，滾柱絲杠6與閥門8連接，滾柱絲杠6的外側套裝有彈簧7，彈簧7的彈簧力作用在閥門8上，LVDT反饋組件9與閥門8的閥桿連接，彈簧7安裝在操縱座10內部，LVDT反饋組件9安裝在操縱座10的外部，執(zhí)行器接受燃氣輪機或汽輪機控制系統(tǒng)的指令信號A，同時將閥門位置信號B反饋給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)閥門的閉環(huán)控制。所有零部件集成為一個執(zhí)行器，其輸出軸和被調節(jié)閥門的閥桿相連接。本發(fā)明完全采用伺服電機驅動，只需要電力，不需要采用任何液壓介質，傳動效率更高，且對環(huán)境無污染。由于只需要提供電力，不需要復雜的液壓油源動力站和管路系統(tǒng)，從而建設成本低，維護費用少，而且伺服電機的能源利用效率很高，可達85%以上，電力消耗低。所述的電磁離合器5與減速機4和滾柱絲杠6連接，而電磁離合器5通過控制系統(tǒng)的危急遮斷信號C控制實現(xiàn)執(zhí)行器的快關功能，當運行中的燃氣輪機或汽輪機需要快速關閉時，危急遮斷信號C將電磁離合器5脫離，滾柱絲杠6和伺服電機2及減速機5脫離，閥門在彈簧力的作用下快速關閉，從而關閉燃氣輪機或汽輪機機組。
所述的彈簧7可以在伺服電機2故障(如失去電源)的情況下，克服伺服電機2、減速機4和滾柱絲杠6機構的反向摩擦力，以及閥門的蒸汽力，將閥門關閉，實現(xiàn)故障安全功能。本發(fā)明的工作原理為燃氣輪機或汽輪機系統(tǒng)掛閘時，來自控制系統(tǒng)的危急遮斷信號C使得電磁離合器5帶電，伺服電機2/減速機4和滾柱絲杠6嚙合，執(zhí)行器處于使能狀態(tài)。只有處于使能狀態(tài)，執(zhí)行器輸出軸才可以去開啟或關閉閥門。閥門需要開啟時，來自燃氣輪機或汽輪機控制系統(tǒng)的控制信號A送到驅動器I，驅動器I處理后，控制伺服電機2轉動，經過減速機4和電磁離合器5，旋轉運動傳遞到滾柱絲杠6轉換為直線運動，克服彈簧力和蒸汽力，帶動閥門開啟，LVDT檢測閥門位置，將位置信號B送回控制系統(tǒng)，一旦閥門到達指定位置，執(zhí)行器停止運動，閥門在指定位置工作。同樣的，閥門需要關閉時，伺服電機2反向轉動，經過減速機4、電磁離合器5和滾柱絲杠6后，驅動閥門關閉，LVDT檢測閥門位置，將位置信號B送回控制系統(tǒng)，一旦閥門到達指定位置，執(zhí)行器停止運動，閥門在指定位置工作。燃氣輪機或汽輪機關閉時，危急遮斷信號C消失，電磁離合器5失電,伺服電機2/減速機4和滾柱絲杠6脫開，在彈簧力的作用下，克服閥門蒸汽力快速關閉。本發(fā)明適用于控制燃氣輪機和汽輪機的閥門，替代燃氣輪機和汽輪機的高壓抗燃油伺服油動機和低壓透平油伺服油動機，能克服電液伺服執(zhí)行器系統(tǒng)復雜、價格高、污染環(huán)境、效率低和不易維護等缺點。同時控制精度更高、響應更快。


圖I為本發(fā)明的結構示意圖，圖2為具體實施方式
二的結構示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一參看圖I，本具體實施方式
采用如下技術方案它包含驅動器I、伺服電機2、編碼器3、減速機4、電磁離合器5、滾柱絲杠6、彈簧7、閥門8、LVDT反饋組件9、操縱座10，驅動器I控制伺服電機2，伺服電機2的內部安裝有編碼器3，伺服電機2的輸出軸和減速機4的輸入端連接,減速機4的輸出端與電磁離合器5連接，電磁離合器5的一端與滾柱絲杠6連接，滾柱絲杠6與閥門8連接，滾柱絲杠6的外側套裝有彈簧7，彈簧7的彈簧力作用在閥門8上，LVDT反饋組件9與閥門8的閥桿連接，彈簧7安裝在操縱座10內部，LVDT反饋組件9安裝在操縱座10的外部，執(zhí)行器接受燃氣輪機或汽輪機控制系統(tǒng)的指令信號A，同時將閥門位置信號B反饋給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)閥門的閉環(huán)控制。所有零部件集成為一個執(zhí)行器，其輸出軸和被調節(jié)閥門的閥桿相連接。所述的滾柱絲杠6替換為滾珠絲杠。本具體實施方式
完全采用伺服電機驅動，只需要電力，不需要采用任何液壓介質，傳動效率更高，且對環(huán)境無污染。由于只需要提供電力，不需要復雜的液壓油源動力站和管路系統(tǒng)，從而建設成本低，維護費用少，而且伺服電機的能源利用效率很高，可達85%以上，電力消耗低。所述的電磁離合器5與減速機4和滾柱絲杠6連接，而電磁離合器5通過控制系 統(tǒng)的危急遮斷信號C控制實現(xiàn)執(zhí)行器的快關功能，當運行中的燃氣輪機或汽輪機需要快速關閉時，危急遮斷信號C將電磁離合器5脫離，滾柱絲杠6和伺服電機2及減速機5脫離，閥門在彈簧力的作用下快速關閉，從而關閉燃氣輪機或汽輪機機組。所述的彈簧7可以在伺服電機2故障(如失去電源)的情況下，克服伺服電機2、減速機4和滾柱絲杠6機構的反向摩擦力，以及閥、的蒸汽力，將閥門關閉，實現(xiàn)故障安全功倉泛。本具體實施方式
的工作原理為燃氣輪機或汽輪機系統(tǒng)掛閘時，來自控制系統(tǒng)的危急遮斷信號C使得電磁離合器5帶電,伺服電機2/減速機4和滾柱絲杠6哨合,執(zhí)行器處于使能狀態(tài)。只有處于使能狀態(tài)，執(zhí)行器輸出軸才可以去開啟或關閉閥門。閥門需要開啟時，來自燃氣輪機或汽輪機控制系統(tǒng)的控制信號A送到驅動器I，驅動器I處理后，控制伺服電機2轉動，經過減速機4和電磁離合器5，旋轉運動傳遞到滾柱絲杠6轉換為直線運動，克服彈簧力和蒸汽力，帶動閥門開啟，LVDT檢測閥門位置，將位置信號B送回控制系統(tǒng)，一旦閥門到達指定位置，執(zhí)行器停止運動，閥門在指定位置工作。同樣的，閥門需要關閉時，伺服電機2反向轉動，經過減速機4、電磁離合器5和滾柱絲杠6后，驅動閥門關閉，LVDT檢測閥門位置，將位置信號B送回控制系統(tǒng)，一旦閥門到達指定位置，執(zhí)行器停止運動，閥門在指定位置工作。燃氣輪機或汽輪機關閉時，危急遮斷信號C消失，電磁離合器5失電,伺服電機2/減速機4和滾柱絲杠6脫開，在彈簧力的作用下，克服閥門蒸汽力快速關閉。本具體實施方式
適用于控制燃氣輪機和汽輪機的閥門，替代燃氣輪機和汽輪機的高壓抗燃油伺服油動機和低壓透平油伺服油動機，能克服電液伺服執(zhí)行器系統(tǒng)復雜、價格高、污染環(huán)境、效率低和不易維護等缺點。同時控制精度更高、響應更快。
具體實施方式
二 參看圖2，本具體實施方式
與具體實施方式
一不同的在于所述的電磁離合器5替換設置在伺服電機2與減速機4之間。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
權利要求
1.新型的帶安全快關功能的閥門電動伺服執(zhí)行器，其特征在于它包含驅動器(I)、伺服電機(2)、編碼器(3)、減速機(4)、電磁離合器(5)、滾柱絲杠(6)、彈簧(7)、閥門(8)、LVDT反饋組件(9)、操縱座(10)，驅動器⑴控制伺服電機(2)，伺服電機⑵的內部安裝有編碼器(3)，伺服電機(2)的輸出軸和減速機⑷的輸入端連接，減速機⑷的輸出端與電磁離合器(5)連接，電磁離合器(5)的一端與滾柱絲杠(6)連接，滾柱絲杠(6)與閥門(8)連接，滾柱絲杠(6)的外側套裝有彈簧(7)，LVDT反饋組件(9)與閥門⑶的閥桿連接，彈簧(7)安裝在操縱座(10)內部，LVDT反饋組件(9)安裝在操縱座(10)的外部。
2.根據權利要求I所述的新型的帶安全快關功能的閥門電動伺服執(zhí)行器，其特征在于所述的電磁離合器(5)替換設置在伺服電機(2)與減速機(4)之間。
3.根據權利要求I所述的新型的帶安全快關功能的閥門電動伺服執(zhí)行器，其特征在于所述的電磁離合器(5)與減速機(4)和滾柱絲杠(6)連接，而電磁離合器(5)通過控制系統(tǒng)的危急遮斷信號實現(xiàn)執(zhí)行器的快關功能，當運行中的燃氣輪機/汽輪機需要快速關閉時，危急遮斷信號將電磁離合器(5)脫離，滾柱絲杠(6)和伺服電機(2)及減速機(3)脫離，閥門(8)在彈簧力的作用下快速關閉，從而關閉燃氣輪機/汽輪機機組。
全文摘要
新型的帶安全快關功能的閥門電動伺服執(zhí)行器，它涉及自動控制領域，它的驅動器控制伺服電機，伺服電機的內部安裝有編碼器，伺服電機的輸出軸和減速機的輸入端連接，減速機的輸出端與電磁離合器連接，電磁離合器的一端與滾柱絲杠連接，滾柱絲杠與閥門連接，滾柱絲杠的外側套裝有彈簧，LVDT反饋組件與閥門的閥桿連接，彈簧安裝在操縱座內部，LVDT反饋組件安裝在操縱座的外部。它適用于控制燃氣輪機和汽輪機的閥門，代替燃氣輪機和汽輪機的高壓抗燃油伺服油動機和低壓透平油伺服油動機，能克服電液伺服執(zhí)行器系統(tǒng)復雜、價格高、污染環(huán)境、效率低和不易維護等缺點，同時控制精度更高、響應更快。
文檔編號F01D17/24GK102913291SQ201210427549
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權日2012年10月31日
發(fā)明者陳向陽 申請人:上海誠動液壓科技發(fā)展有限公司