发明内容
本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的:
相关技术中,可调导叶主要借助液压伺服机构实现摆动驱动,但是相关技术中的液压伺服机构的运行稳定性较差,在出现故障时无法使得可调导叶全部关闭,从而降低可调导叶的可靠性。另外,相关技术中的液压伺服机构还存在结构复杂、容易干涉、故障隐患多的问题,进一步降低了液压伺服机构的运行稳定性。
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此,本发明实施例提出一种伺服系统,该伺服系统的结构简单、故障隐患少和可靠性好。
本发明实施例还提出一种应用上述伺服系统的燃气轮机。
本发明实施例还提出一种基于上述燃气轮机的导叶调整方法。
本发明实施例的伺服系统包括:驱动器,所述驱动器包括缸体和活塞,所述缸体内设有第一腔和所述第二腔,所述活塞可滑移地配合于所述第一腔和所述第二腔之间;换向阀、第一管路和第二管路,所述第一管路连通在所述第一腔和所述换向阀之间,所述第二管路连通在所述第二腔和所述换向阀之间;第三管路和第四管路,所述第三管路和所述第四管路与所述换向阀连通,且所述第三管路和所述第四管路的一者可在所述换向阀动作时实现与所述第一管路和所述第二管路的一者连通、所述第三管路和所述第四管路的另一者与所述第一管路和所述第二管路的另一者连通;第一阀,所述第一阀设于所述第一管路和所述第二管路或设于所述第三管路和所述第四管路,所述第一阀适于隔离所述换向阀和所述驱动器;第二阀、第五管路和第六管路,所述第五管路连通在所述第一管路和所述第三管路之间,所述第六管路连通在所述第二管路和所述第四管路之间,所述第二阀设于所述第五管路和所述第六管路。
本发明实施例的伺服系统的结构简单、故障隐患少和可靠性好。
在一些实施例中,伺服系统包括:传感器,所述传感器适于监测所述活塞的位移并输出位移信号;控制装置,所述控制装置接收所述位移信号并在所述活塞移动至设定位置时启闭所述换向阀和/或所述第一阀和/或所述第二阀。
在一些实施例中,伺服系统包括架体,所述驱动器、所述换向阀、所述第一管路、所述第二管路、所述第三管路、所述第四管路、所述第一阀、所述第二阀、所述第五管路、所述第六管路、所述传感器、所述控制装置集成于所述架体。
在一些实施例中,伺服系统包括:第一节流器和第二节流器,所述第一节流器设于所述第一管路并适于调节所述第一管路的流量,所述第二节流器设于所述第二管路并适于调节所述第二管路的流量;和/或,第三节流器和第四节流器,所述第三节流器设于所述第五管路并适于调节所述第五管路的流量,所述第四节流器设于所述第六管路并适于调节所述第六管路的流量。
在一些实施例中,所述第一阀设于所述第一管路和所述第二管路,所述第一节流器和所述第二节流器位于所述第一阀的下游。
在一些实施例中,所述第三管路为进液管路,所述第三管路设有第三阀,所述第三阀位于所述第五管路和所述第三管路的连接处的上游,所述第三阀适于启闭所述第三管路。
在一些实施例中,所述第三管路设有过滤器,所述过滤器位于所述第五管路和所述第三管路的连接处的上游,且所述过滤器位于所述第三阀的下游。
在一些实施例中,所述第四管路为回液管路,所述第四管路设有单向阀,所述单向阀位于所述第六管路和所述第四管路的连接处的下游。
在一些实施例中,所述换向阀包括阀芯和多个线圈,多个所述线圈并联布置,且多个所述线圈适于驱动所述阀芯移动实现换向阀的换向切换。
在一些实施例中,所述换向阀为伺服阀和/或所述第一阀为电磁阀和/或所述第二阀为电磁阀。
本发明实施例的燃气轮机包括伺服系统和压气机,所述伺服系统为上述任一实施例中所述的伺服系统,所述压气机包括导叶,所述导叶与所述驱动器的活塞传动相连。
本发明实施例的导叶调整方法包括以下步骤:
S1:当换向阀故障时,利用第一阀将所述换向阀隔离,并开启第二阀;
S2:参照燃气轮机的转速,间歇性关闭所述第二阀以分阶段关闭导叶;
在一些实施例中,在步骤S2中包括以下步骤:
S21:将燃气轮机的转速分为多个转速级别,将所述导叶的关闭角度分为多个关闭角度;
S22:若燃气轮机的转速从转速较高的上一转速级别下降至转速较低的下一转速级别,则开启所述第二阀;
S23:待所述导叶转动至与S22中的两个转速级别对应的关闭角度,关闭所述第二阀;
S24:重复上述步骤S22至S23,直至完全关闭所述导叶。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
如图1至图3所示,本发明实施例的伺服系统100包括驱动器1、换向阀2、第一管路3、第二管路4、第三管路5、第四管路6、第一阀7、第二阀8、第五管路9和第六管路10。
驱动器1包括缸体101和活塞102,缸体101内设有第一腔103和第二腔104,活塞102可滑移地配合于第一腔103和第二腔104之间。如图1和图2所示,驱动器1可以液压缸,驱动器1可以包括缸体101和活塞102,活塞102装配在缸体101内并沿着缸体101的轴向可移动,活塞102将缸体101的内腔分隔为第一腔103和第二腔104,第一腔103和第二腔104均为活动腔,且第一腔103和第二腔104内均可以通入液压液。
活塞102上可以设有两个驱动杆,两个驱动杆的其中一个固定在活塞102的一侧,另一个固定在活塞102的另一侧。当活塞102在缸体101内移动时,两个驱动杆会随着活塞102同步移动,驱动杆可以与外部的执行机构传动相连,通过驱动杆的移动可以实现执行机构的动作调整。
换向阀2可以设有四个口,四个口分别为第一口、第二口、第三口和第四口,其中第一口和第二口可以设在换向阀2的一侧,第三口和第四口可以设在换向阀2的另一侧,换向阀2内可以设有阀芯,阀芯可以在换向阀2内移动,通过阀芯的移动可以将第一口与第三口连通,第二口与第四口连通;也可以将第一口与第四口连通,第二口与第三口连通。
第一管路3连通在第一腔103和换向阀2之间,第二管路4连通在第二腔104和换向阀2之间。如图1所示,第一管路3的一端可以与第一口连通,第一管路3的另一端与第一腔103连通。第二管路4的一端可以与第二口连通,第二管路4的另一端与第二腔104连通。
第三管路5和第四管路6与换向阀2连通,且第三管路5和第四管路6的一者可在换向阀2动作时实现与第一管路3和第二管路4的一者连通、第三管路5和第四管路6的另一者与第一管路3和第二管路4的另一者连通。
如图1所示,第三管路5可以与换向阀2的第三口连通,第四管路6可以与换向阀2的第四口连通,通过换向阀2内的阀芯动作,可以将第三管路5和第一管路3连通、将第四管路6和第二管路4连通,也可以将第三管路5和第二管路4连通、将第四管路6和第一管路3连通。
第一阀7设于第一管路3和第二管路4或设于第三管路5和第四管路6,第一阀7适于隔离换向阀2和驱动器1。如图1所示,第一阀7可以设在第一管路3和第二管路4上,第一阀7可以同时控制第一管路3和第二管路4的通断,起到隔离换向阀2的作用。
在其他一些实施例中,第一阀7也可以设在第三管路5和第四管路6上,此时,第一阀7可以控制临近换向阀2处的第三管路5和第四管路6的通断,从而也可以实现隔离换向阀2的作用。
第五管路9连通在第一管路3和第三管路5之间,第六管路10连通在第二管路4和第四管路6之间,第二阀8设于第五管路9和第六管路10。如图1所示,第三管路5内的液压液可以经由第五管路9直接流入第一腔103内,第二腔104内的液压液也可以经由第六管路10回流至第四管路6内。第二阀8可以同时控制第五管路9和第六管路10的通断。
本发明实施例的伺服系统100,伺服系统100仅包括换向阀2、第一阀7、第二阀8和对应的管路,伺服系统100的整体结构简单,避免了相关技术中,伺服系统100的零部件较多而使得结构复杂,且故障隐患点较多的问题,简化了伺服系统100的结构,降低了成本。其次,由于结构简单,油回路清晰明确,易于工程实践,也改善了运行时干涉的问题。
另外,在正常使用时,可以通过换向阀2和第一阀7即可实现对导叶200的常规摆动调整,当换向阀2损坏时(由于切换频繁,故障率较高),可以利用第一阀7将换向阀2隔离,然后可以将第二阀8开启,此时,液压液可以经由第二阀8输送至驱动器1处,从而依然可以实现对燃气轮机的导叶200的关闭,起到了双重保障,保证了重型燃机的安全性,提高了伺服系统100控制下的导叶200运行的可靠性。
在一些实施例中,伺服系统100包括传感器11和控制装置,传感器11适于监测活塞102的位移并输出位移信号,控制装置接收位移信号并在活塞102移动至设定位置时启闭换向阀2和/或第一阀7和/或第二阀8。
如图1和图3所示,传感器11可以为LVDT位移传感器,也可以为磁致伸缩位移传感器,控制装置可以为PLC控制系统,当然也可以为其他类型的处理器。传感器11可以监测驱动器1内活塞102的移动并向控制装置传输位移信号,控制装置在接收到相应的位移信号后可以统筹控制换向阀2、第一阀7和第二阀8的启闭。
例如,在通过换向阀2和第一阀7向驱动器1内供入液压液时,当活塞102移动至驱动器1的一端后,此时,第一腔103的容器可视为最大,第二腔104的容积可视为最小,传感器11会监测到该位置并向控制装置输送位移信号,控制装置在接收到该位移信号后会切断换向阀2的电流,从而可以将驱动器1的活塞102保持在该位置。
在一些实施例中,伺服系统100包括架体19,驱动器1、换向阀2、第一管路3、第二管路4、第三管路5、第四管路6、第一阀7、第二阀8、第五管路9、第六管路10、传感器11、控制装置集成于架体19。
如图3所示,架体19可以为框架,驱动器1、换向阀2等部件均装配在框架上,其中第一管路3、第二管路4等管路均可以为独立的管道。可以理解的是,在其他一些实施例中,架体19可以块体,驱动器1、换向阀2等部件均可以装配在架体19的凹槽内,此时,第一管路3、第二管路4等管路均可以为设置在架体19内的通孔。
在一些实施例中,伺服系统100包括第一节流器12和第二节流器13,第一节流器12设于第一管路3并适于调节第一管路3的流量,第二节流器13设于第二管路4并适于调节第二管路4的流量。
如图1所示,第一节流器12和第二节流器13均可以为节流阀,第一节流器12可以安装在第一管路3上,第二节流器13可以安装在第二管路4上。使用时,可以通过第一节流器12调节第一管路3的通流面积,可以通过第二节流器13调节第二管路4的通流面积,从而可以实现对驱动器1内活塞102的位移速度的控制,进而可以实现对执行机构的执行速度的调整。
可以理解的是,在其他一些实施例中,第一节流器12可以为设在第一管路3上的节流孔,第二节流器13可以为设在第二管路4上的节流孔。
在一些实施例中,伺服系统100可以包括第三节流器14和第四节流器15,第三节流器14设于第五管路9并适于调节第五管路9的流量,第四节流器15设于第六管路10并适于调节第六管路10的流量。如图1所示,与第一节流器12和第二节流器13相类似的,第三节流器14和第四节流器15也均可以为节流阀,其中第三节流器14安装在第五管路9上,第四节流器15安装在第六管路10上,第三节流器14可以调节第五管路9的通流面积,第四节流器15可以调节第六管路10的通流面积,由此,在使用第二阀8操控驱动器1时,可以通过第三节流器14和第四节流器15调节驱动器1内活塞102的位移速度。
可选地,如图1所示,第一阀7设于第一管路3和第二管路4,第一节流器12和第二节流器13位于第一阀7的下游。
在一些实施例中,第三管路5为进液管路,第三管路5设有第三阀16,第三阀16位于第五管路9和第三管路5的连接处的上游,第三阀16适于启闭第三管路5。如图1所示,第三阀16可以为截止阀,第三管路5主要用于向驱动器1内供入液压液,通过第三阀16可以将第三管路5切断,从而方便伺服系统100的检修、维护和部件更换。
在一些实施例中,第三管路5设有过滤器17,过滤器17位于第五管路9和第三管路5的连接处的上游,且过滤器17位于第三阀16的下游。过滤器17可以起到过滤作用,从而可以减少换向阀2的堵塞,提升了伺服系统100运行时的稳定性。
在一些实施例中,第四管路6为回液管路,第四管路6设有单向阀18,单向阀18位于第六管路10和第四管路6的连接处的下游。单向阀18可以避免液压液倒灌入伺服系统100的油路,提升了操作的稳定性,有利于降低故障率。
在一些实施例中,换向阀2包括阀芯和多个线圈,多个线圈并联布置,且多个线圈适于驱动阀芯移动实现换向阀2的换向切换。线圈可以设有两个,两个线圈并联布置,在换向阀2正常运行时,两个线圈同时工作,且每个线圈分担总电流的二分之一。当其中一个线圈出现故障时,另一个线圈也可以驱动阀芯移动,此时该线圈内的电流即为总电流。由此,可以进一步提升操作的稳定性,起到改善故障点频发的问题。
可以理解的是,在其他一些实施例中,线圈也可以有三个、四个等,且多个线圈均并联布置。
在一些实施例中,换向阀2为伺服阀和/或第一阀7为电磁阀和/或第二阀8为电磁阀。例如,换向阀2为伺服阀,第一阀7和第二阀8均为电磁阀,电磁阀的动作可靠,相对伺服阀、比例阀等阀门不易卡涩,且价格便宜。
在一些实施例中,驱动器1可以为双出杆双作用油缸,即第一腔103的横截面积和第二腔104的横截面积一致,由此,可以确保驱动器1上下动作时驱动力相同,有利于提升驱动器1动作时的稳定性。
下面描述本发明实施例的燃气轮机。
本发明实施例的燃气轮机包括伺服系统100和压气机,伺服系统100可以为上述实施例中描述的伺服系统100,如图1所示,压气机包括导叶200,导叶200与驱动器1的活塞102传动相连,例如,导叶200可以为通过连接机构与驱动器1的活塞102传动相连。
当需要停止向燃气轮机的燃烧室内供气时,可以向驱动器1的第一腔103内供入液压液,并将第二腔104内的液压液排出,由此可以实现对导叶200的关闭。当需要向燃烧室内通入压缩空气时,可以向驱动器1的第二腔104内供入液压液,并将第一腔103内的液压液排出。
下面描述本发明实施例的导叶200调整方法。
本发明实施例的导叶200调整方法包括以下步骤:
S1:当换向阀2故障时,利用第一阀7将换向阀2隔离,并开启第二阀8。例如,当换向阀2内的所有线圈均损坏时,此时无法驱动换向阀2的阀芯移动。可以向第一阀7通电并实现第一阀7的关闭,由此,液压液无法再经由换向阀2流通。然后可以向第二阀8通电并实现第二阀8的开启,第三管路5和第四管路6可以经由第一阀7分别与驱动器1的第一腔103和第二腔104连通。
需要说明的是,本实施例中,第一阀7在未通电时为开启状态,第一阀7在通电时为关闭状态,第二阀8在未通电时为关闭状态,第二阀8在通电时为开启状态。
S2:参照燃气轮机的转速,间歇性关闭第二阀8以分阶段关闭导叶200。具体地,由于燃气轮机的转速是缓慢下降的,间歇性的关闭第二阀8可以实现压气机供入压缩空气的缓慢减少,从而与燃气轮机的转速缓慢下降的匹配,避免了突然关停供气容易造成对燃气轮机的损害的情况。
在一些实施例中,在步骤S2中包括以下步骤:
S21:将燃气轮机的转速分为多个转速级别,将导叶200的关闭角度分为多个关闭角度。
例如,随着燃气轮机的转速的缓慢下降,燃气轮机的转速可以分为第一转速级别、第二转速级别和第三转速级别,其中第一转速级别的转速大于第二转速级别的转速,第二转速级别的转速大于第三转速级别的转速。第一转速级别、第二转速级别和第三转速级别均为一定的转速范围。
导叶200的关闭角度可以分为第一关闭角度和第二关闭角度,其中第一关闭角度大于第二关闭角度。
S22:若燃气轮机的转速从转速较高的上一转速级别下降至转速较低的下一转速级别,则开启第二阀8。例如,当燃气轮机从第一转速级别下降至第二转速级别后,可以将第二阀8开启。
S23:待导叶200转动至与S22中的两个转速级别对应的关闭角度,关闭第二阀8。例如,第一关闭角度与第一转速级别和第二转速级别对应,当燃气轮机下降至第二转速级别后,可以将导叶200调整至第一关闭角度,从而可以减少压气机的供气量,待导叶200调整至第一关闭角度后,可以将第二阀8关闭,从而使得导叶200可以保持在第一关闭角度。
当燃气轮机从第二转速级别下降至第三转速级别后,可以将导叶200调整至第二关闭角度,然后可以关闭第二阀8。
S24:重复上述步骤S22至S23,直至完全关闭导叶200。具体地,不断重复上述步骤S22至S23,直至燃气轮机的转速下降为零,此时导叶200也对应全部关闭,即压气机的供气量也为零。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接或彼此可通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了上述实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域普通技术人员对上述实施例进行的变化、修改、替换和变型均在本发明的保护范围内。