防爆电液伺服比例控制液压调节快关阀乐0903.docVIP

防爆电液伺服比例控制液压调节快关阀的研制与应用 乐贵菊 朱小明 隆跃进 摘要：根据国内石化工业的发展，在我国首台达到0.3秒快关阀产品的基础上，通过分析研究，采用伺服比例控制液压技术设计研制出了防爆电液伺服比例控制液压调节快关阀系统，并已成功地应用于工业生产和使用中。 1 研制与发展背景 随着我国工业的发展，阀门行业蝶阀产品的口径不断增大，已达到1m以上以至10几米，从而对控制方式也提出了挑战，上世纪七八十年代一般采用手动方式的阀门，也已发展到采用气动、电动阶段，但是针对如此大的口径气动与电动已“力”不能及，需要更大的扭矩与速度，从而液压传动与控制越来越广泛被采用到这种场合，上世纪九十年代，上海豪高机电科技有限公司在徐仰曾教授的主持下，一次性成功地开发了蓄能器式快关蝶阀液压装置，并为中国江南阀门有限公司开启了系列生产的先河，继而成功地实现我国首台达到0.3秒快关速度的产品，在中国环球阀门集团的联合试制下通过了浙江省科委的鉴定，并获得2005年由中国液压气动密封工业协会颁发的优秀新产品奖，继之，根据国内石化工业的发展，进一步开发了防爆电液伺服比例控制的液压调节快关阀，并应用于工业生产，本文阐述了这一系统的研制与开发。 2 系统结构和控制实现 防爆电液伺服比例控制液压调节快关阀是为适应石化工业日益发展的需要而研制开发的新型产品，主要由防爆控制柜、液压油源系统、执行机构包括伺服执行机构和手动输入机构、电气控制系统等组成。（见图1） 2．1液压油源系统由齿轮泵、电机、联轴器、控制阀、蓄能器、进油过滤器、高压过滤器、油箱等元件组成，其主要作用是供给系统所需的压力油，为蓄能器提供流量和压力，泵采用进口高压低噪声的齿轮泵，立式安装，控制阀集成了溢流阀、单向阀、节流阀、节流阀、压力继电器、压力表等，系统安全压力由溢流阀设定，截止阀的作用是释放系统压力油回油箱，节流阀的用来调节系统开、关阀的速度，压力继电器设定系统油压控制的上下限点，压力表显示系统油压，液压油源系统选用了进口的螺纹插装阀和优质的二通插装阀，这样使得系统的内泄漏大大减少，减少了油泵的启动次数，节省能源，维修和安装也变得方便。 过滤器采用倒置的高压过滤器，结构紧凑，保证系统油液清洁和各种控制阀能正常动作。 2．2执行机构有液压伺服、手动两套驱动机构，液压伺服执行系统由液压伺服比例阀、蓄能器、快速油缸、齿轮箱等组成。 当电信号输入给比例电磁铁时，比例电磁铁将电信号转换成机械位移，使双向减压阀芯移动，这时从P 点进入的压力油经减压阀芯流到液动换向阀芯的油腔，推动阀芯移动，使压力油P 与P1 相通、P2 与T相通；当电信号输入另一电磁铁时，压力油P 就会与P2 相通，P1 与T相通，阀上设有反馈油孔，反馈油压经反馈油孔分别引向减压阀芯的两端，当作用在减压阀芯的液压力与电磁铁的电磁力相等时，减压阀芯即处于平衡状态。阀的输出流量大小和液流方向可以由输入电信号的大小及方向来控制。（见图2） P1、P2分别与快速油缸相通，T与油箱相通。 液压伺服驱动最大执行扭矩为25000Nm，由液压泵站提供液压能，推动执行油缸完成蝶阀0～90°的开闭动作。齿轮箱主轴顶部安装有电子角位移检测装置，能正确的检测出蝶阀的开闭角度，并能及时发出信号，通知电气系统停止执行油缸的开闭动作，控制精度为1/600·90°。 当电源切断后，执行机构还能用手动驱动机构开闭蝶阀，手动驱动机构的齿轮比≈1/138，最大执行扭矩为5000Nm，蝶阀的开闭角度可通过齿轮箱顶部的角度指示盘中的指针目测确定。 蝶阀连接过渡部件中附有水冷却装置，可在过渡部件上的给水口通入冷却水，以减少蝶阀的温度传入齿轮箱。 执行机构齿轮箱的液压驱动部分由油缸08、齿条24、齿轮25组成。（见图3）当液压伺服系统向油缸提供压力油时，油缸08带动齿条24作往复运动，齿条24带动齿轮25旋转，从而带动主轴20旋转，使得蝶阀打开或关闭。蝶阀阀门开闭的角度可通过主轴20顶部的齿轮13和15，带动电子角位移检测装置14旋转而检测到。 执行机构齿轮箱的手摇驱动部分由一个三级齿轮减速轮系组成。当人工转动手轮09时，齿轮03带动齿轮10转动，再通过齿轮轴04、齿轮12、齿轮06，与安装在主轴上的齿轮17啮合，从而带动主轴20旋转，使得蝶阀阀门开闭。蝶阀的开闭角度，可通过齿轮箱顶部的角度指示盘21中的指针22目测确定。 齿轮箱中的所有齿轮轴及主轴均由滚动轴承支承，减少摩擦阻力，减轻工人人工开闭阀门劳动强度。 蓄能器是用于蝶阀慢开、慢关、快关、活动等动作时提供能源，蓄能器规格的选择必须经过严格的计算，每个系统是不同的，它得满足系统保压和蝶阀快关的要求。 快速油缸是通过齿轮齿条推动蝶阀的执行机构，为保证其运行可靠设计时我们选用了进口的密封圈，并设置了液压缓冲以保护蝶阀，还设计节