專利名稱：大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，特別涉及到大流量流體壓力控制的調(diào)節(jié)裝置。
二背景技術(shù)：
鋼廠循環(huán)發(fā)電工程采用的燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組，要求輸入的煤氣壓力穩(wěn)定，煤氣的穩(wěn)壓目前 均采用壓力調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)。煤氣壓力波動大，會引起嚴(yán)重的喘振。為防止喘振，壓力調(diào)節(jié)閥必 須能夠快速響應(yīng)，快速打開或關(guān)閉。輸入每臺燃?xì)廨啓C(jī)的焦?fàn)t和高爐混合煤氣供給量約90000 立方米/小時，管道直徑可達(dá)* 1400mm,調(diào)節(jié)閥開啟關(guān)閉行程較大。在如此大流量下，通過 普通的大型壓力調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)壓力穩(wěn)定、實現(xiàn)快速響應(yīng)是十分困難的，主要原因是由于動態(tài) 響應(yīng)慢、滯后。壓力不穩(wěn)定，是導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備停機(jī)的重要原因和隱患。
傳統(tǒng)大型壓力調(diào)節(jié)閥響應(yīng)慢且響應(yīng)滯后，不能適應(yīng)循環(huán)發(fā)電工程中大流量煤氣的壓力穩(wěn) 定。調(diào)節(jié)閥響應(yīng)時間主要取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)。常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有氣動和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。氣動執(zhí) 行機(jī)構(gòu)采用壓縮空氣或氮?dú)庾鲃恿υ?，抗偏離能力差，不適于快速響應(yīng)和大的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。電 動執(zhí)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速齒輪箱、控制箱等組成。由于電機(jī)要經(jīng)過減速，執(zhí)行機(jī)構(gòu)速度甚至 比氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)還要低。當(dāng)實現(xiàn)大的推力時，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)體積龐大，而且其封閉的結(jié)構(gòu)會 產(chǎn)生熱，安全性降低。執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性影響整個系統(tǒng)的動態(tài)特性和動態(tài)響應(yīng)時間。壓力調(diào)節(jié)閥 響應(yīng)滯后則主要取決于系統(tǒng)的滯環(huán)特性，即死區(qū)的影響，摩擦是影響死區(qū)的主要因素之一。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是采用液壓驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提高大型壓力調(diào)節(jié)閥動態(tài)響應(yīng)時間，消 除響應(yīng)滯后，使其適用于大流量流體的壓力控制。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥，包括閥體、閥芯、支架、液壓缸、方向控制閥、油箱和計算機(jī) 控制系統(tǒng)，其液壓缸的活塞通過活塞桿與閥芯連接，液壓缸的輸入接頭和輸出接頭分別與方 向控制閥和油箱相連接，方向控制閥連接計算機(jī)控制系統(tǒng)。液壓缸的活塞內(nèi)設(shè)有高頻顫振器， 高頻顫振器通過支架部位的活塞桿內(nèi)腔的電線與計算機(jī)控制系統(tǒng)連接，支架的下端與活塞桿 連接部位設(shè)有外泄腔，外泄腔與閥芯上部的煤氣腔連通。閥芯內(nèi)設(shè)有壓力平衡腔，將閥芯的 底部與頂部連通。
所述大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計特點(diǎn)在于調(diào)節(jié)閥采用液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。液壓缸的活塞通過 活塞桿與閥芯連接，液壓缸的輸入接頭和輸出接頭分別與方向控制閥和油箱相連接，使液壓 缸驅(qū)動閥芯上下移動。液壓缸由計算機(jī)控制系統(tǒng)控制，這樣可以發(fā)揮電器的響應(yīng)速度快，液 壓輸出力大的優(yōu)點(diǎn)，也可實現(xiàn)閥的快速響應(yīng)，提高閥的可靠性。
所述大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計特點(diǎn)在于液壓缸驅(qū)動可以間歇工作。當(dāng)輸入信號與調(diào)節(jié) 閥開度平衡時，液壓缸驅(qū)動停止工作，不需電能來維持該平衡位置。液壓缸驅(qū)動系統(tǒng)間歇工 作可以節(jié)能，延長系統(tǒng)的壽命，實現(xiàn)超長時間穩(wěn)定運(yùn)行，提高的可靠性。
所述大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)計特點(diǎn)在于調(diào)節(jié)閥帶有高頻顫振機(jī)構(gòu)。高頻顫振機(jī)構(gòu)與活
塞連接，并通過電線與計算機(jī)控制系統(tǒng)連接。高頻顫振機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生頻率、幅值、顫振信號 方向和信號形式可變的高頻顫振。高頻顫振機(jī)構(gòu)可以改變系統(tǒng)摩擦，消除摩擦力產(chǎn)生的滯后。 所述大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥閥芯中帶有壓力平衡腔，高壓流體同時作用在閥芯的頂部和 底部，消除了大部分靜態(tài)不平衡力，并具有一定的阻尼作用，減小流體流動引發(fā)的振動等擾 動的影響。
所述大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥閥芯為多級降壓閥芯，以降低調(diào)節(jié)閥噪聲，防止高壓差時流 體閃蒸和空化使閥芯和閥座損傷。
所述大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥設(shè)置外泄腔，外泄腔與低壓的煤氣混合腔連通，防止造成煤 氣"跑"、"冒"、"滴"、"漏"，避免物料的.浪費(fèi)和污染環(huán)境。由于閥桿直接由同處于高壓環(huán)境 下的壓力平衡腔中穿過閥體壁，雖然調(diào)節(jié)閥設(shè)置有要求較高的往復(fù)式動密封結(jié)構(gòu)件，也難于 長久避免泄露。
所述大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥具有焦油堵塞智能自診斷系統(tǒng)。可以通過檢測調(diào)節(jié)閥的壓力、 氣量或振動信號，診斷調(diào)節(jié)閥系統(tǒng)是否存在故障，確定合理的停機(jī)檢修時機(jī)。通過檢測調(diào)節(jié) 閥的壓力、氣量，分析調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)。根據(jù)大型壓力調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)，實現(xiàn)零點(diǎn)和行程的自動 調(diào)趁，優(yōu)化響應(yīng)靈敏度，消除其影響。
本專利涉及的大型智能煤氣壓力調(diào)節(jié)閥，特別適用于鋼廠循環(huán)發(fā)電工程中煤氣壓力的調(diào) 節(jié)控制，也能夠適合用于火力發(fā)電.、核電、化工等流體的調(diào)節(jié)。
四

圖1為大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖2液壓缸部件示意圖3顫振機(jī)構(gòu)示意圖4支架部件示意圖5閥芯結(jié)構(gòu)示意圖6液壓控制示意其中閥體l，端口2，閥芯3,油箱4，六角螺釘5，密封圈6，六角螺釘7，計算機(jī)8， 數(shù)據(jù)采集卡9，濾油器IO，電線ll，油泵12，方向控制法13，接頭14,六角螺釘15，顫振 器16，六角螺釘17，活塞18，接頭19,密封圈20，定位器21，電線22，支架23，外泄腔 24，活塞桿25,閥蓋26,壓力平衡腔27，端口 28，壓力傳感器29。
五具體實施方式
下面結(jié)合圖對本發(fā)明專利的安裝和使用做進(jìn)一步說明。
圖1為大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)示意圖。調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)由閥體、閥芯、支架、液壓缸及 液壓控制部件組成。閥體部件由閥體l、閥芯3、閥蓋26等組成。閥體1通過六角螺釘5與 閥蓋26連接。煤氣通過端口 2流入，通過端口 28流出。
圖2為液壓缸部件示意圖。液壓缸部件由活塞18、接頭14、接頭19、密封圈20等組成。 液壓缸部件通過六角螺釘17與支架23連接?；钊麠U25與液壓缸機(jī)構(gòu)之間通過密封圈20密 封。顫振器裝在油缸的活塞18內(nèi)，如圖3所示。顫振器16通過六角螺釘15與活塞18連接。
圖4為支架部件示意圖。支架部件由支架23、定位器2K密封圈6等組成。支架23通 過六角螺釘7與閥蓋26連接?；钊麠U25與支架23、閥蓋26之間通過密封圈6密封。支架 23內(nèi)設(shè)置外泄腔24，外泄腔與閥芯上部的煤氣腔連通，防止造成煤氣"跑"、"冒"、"滴"、 "漏"，避免物料的浪費(fèi)和污染環(huán)境。
圖5為閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。閥芯3中帶有壓力平衡腔27。高壓流體同時作用在閥芯的頂部 和底部，消除了大部分靜態(tài)不平衡力，并具有一定的阻尼作用，減小流體流動引發(fā)的振動等 擾動的影響。閥芯3為多級降壓閥芯，以降低調(diào)節(jié)閥噪聲，防止高壓差時流體閃蒸和空化使 閥芯和閥座損傷。
圖6為液壓控制示意圖，包括油箱4、計算機(jī)控制系統(tǒng)8、數(shù)據(jù)采集卡9、濾油器IO、油 泵12、方向控制法13、定位器21、壓力傳感器29等。壓力傳感器可以安裝在煤氣流入端口 2或流出端口 28,由計算機(jī)設(shè)定流體的壓力控制范圍。通過定位器21檢測閥芯在垂直方向的 位置信號，將位置信號反饋至計算機(jī)，以進(jìn)行控制運(yùn)算，實現(xiàn)對控制閥非線性特性的補(bǔ)償。
當(dāng)流入端口2壓力增大時，壓力傳感器29將壓力的變化信號輸出，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡9實現(xiàn) 模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸入計算機(jī)控制系統(tǒng)8。計算機(jī)控制系統(tǒng)8控制啟動油泵12。油泵12經(jīng)過濾油器 10從油箱4中吸油，由方向控制法13控制液壓油流向。通過接頭19輸入液壓油，推動閥芯 上移，液壓油通過接頭14輸出。由定位器21信號，檢測閥芯3位置。
當(dāng)流入端口2壓力減小時，壓力傳感器29將壓力的變化信號輸出，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡9實現(xiàn) 模數(shù)轉(zhuǎn)換，輸入計算機(jī)控制系統(tǒng)8。計算機(jī)控制系統(tǒng)8控制啟動油泵12。油泵12經(jīng)過濾油器 10從油箱4中吸油，由方向控制法13控制液壓油通過接頭14輸入，推動閥芯3下移，通過 接頭19輸出液壓油。
計算機(jī)控制系統(tǒng)8控制顫振器開始工作。顫振器產(chǎn)生顫振力，作用在油缸活塞上。顫振 力既可以疊加在運(yùn)動的切線方向上，也可以方便地疊加在運(yùn)動的法線方向上。由控制系統(tǒng)設(shè) 定關(guān)閉還是開啟閥門疊加顫振。
調(diào)節(jié)閥在工作過程中，由于堵塞、磨損、變形等，工作狀態(tài)會發(fā)生變化。控制系統(tǒng)可以 完成智能診斷。調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓控制系統(tǒng)采用混合控制方法，充分利用智能控制算法和使用經(jīng)驗。
權(quán)利要求
1.大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥，包括閥體、閥芯、支架、液壓缸、方向控制閥、油箱和計算機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于液壓缸的活塞通過活塞桿與閥芯連接，液壓缸的輸入接頭和輸出接頭分別與方向控制閥和油箱相連接，方向控制閥連接計算機(jī)控制系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的液壓缸的活塞內(nèi)設(shè) 有高頻顫振器，高頻顫振器通過支架部位的活塞桿內(nèi)腔的電線與計算機(jī)控制系統(tǒng)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥，其特征在于支架的下端與活塞桿連接 部位設(shè)有外泄腔，外泄腔與閥芯上部的煤氣腔連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥，其特征在于所述的閥芯內(nèi)設(shè)有壓力平 衡腔，將閥芯的底部與頂部連通。
全文摘要
本發(fā)明專利公開了一種大流量煤氣壓力調(diào)節(jié)閥。該調(diào)節(jié)閥主要利用輸入壓力信號的變化，通過液壓缸驅(qū)動調(diào)節(jié)閥閥芯移動進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥帶有高頻顫振機(jī)構(gòu)。高頻顫振機(jī)構(gòu)可以產(chǎn)生頻率、幅值、顫振信號方向和信號形式可變的高頻顫振。調(diào)節(jié)閥設(shè)有外泄腔，閥芯中帶有壓力平衡腔。調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，抗偏能力強(qiáng)，執(zhí)行速度快，具有智能故障自診斷功能，可以根據(jù)調(diào)節(jié)閥狀態(tài)實現(xiàn)零點(diǎn)和行程的自動調(diào)整，優(yōu)化響應(yīng)靈敏度，消除焦油堵塞影響。特別適用于鋼廠循環(huán)發(fā)電工程中大流量煤氣實現(xiàn)快速壓力調(diào)節(jié)，同時也適合用于火力發(fā)電、核電、化工等流體的調(diào)節(jié)控制。
文檔編號G05D16/00GK101105238SQ200710016458
公開日2008年1月16日 申請日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者劉延俊, 孔祥甄, 勇 王, 謝玉東 申請人:山東大學(xué)