[发明专利]飞轮电池储能复位伺服直驱式直行程快速切断执行机构

说明书

本发明公开了一种飞轮电池储能复位伺服直驱式直行程快速切断执行机构，包括动力机构、动力切换机构、传动系统和储能复位机构；所述动力机构带动传动系统实现行程输出；所述动力机构包括电力驱动系统和手动操作系统；所述动力切换机构用于实现电力驱动系统和手动操作系统之间的切换；所述储能复位机构用于当电力驱动系统失电时对电动执行机构进行关断；所述储能复位机构为飞轮电池储能复位机构。本发明采用飞轮电池作为断电复位执行器，采用低速大扭矩的永磁轴向磁通电机作为电动执行机构的驱动电机，直接驱动丝杠螺母进行动作，并将丝杠螺母集成到电机当中，大大简化电动执行器的传动结构，提高其工作效率、响应速度和控制精度。

技术领域

本发明涉及电动执行机构技术领域，具体涉及一种飞轮电池储能复位伺服直驱式直行程快速切断执行机构。

背景技术

随着我国管道建设的快速发展，实现油气管道关键设备国产化的必要性日益迫切。油气管道关键设备国产化既是国家的要求，也是输油气企业降低建设和运营成本的需要，其国产化对于降低工程造价、打破国外的产品垄断和价格壁垒以及发展我们的民族产业、推动油气管道装备水平的提高具有重要意义。

近年来，随着过程自动化控制过程中的安全要求与日俱增，尤其在石油石化系统对大口径阀的安全需求已十分迫切。而电动执行器作为大口径阀控制系统的终端执行机构，其动力源来自于电力系统，当事故或者其它原因造成电力系统停电，电动执行器不能将阀门调整到安全需求位置，进而造成人员伤亡和财产损失。

传统电动执行器主要包括固定壳体、电机、减速器、减速器输出轴、螺母、丝杠和电机的驱动控制系统组成。其工作原理主要是：驱动控制系统控制电机运动，电机带动减速器工作，减速器输出轴与丝杠相连接，丝杠将动力传递到阀门，从而实现直行程快速切断。但传统电动执行器存在以下缺点：

(1)电动执行器所使用的普通交流电机扭矩较小，需要减速器来减速增扭，导致电动执行器结构复杂，体积较大，工作效率降低；

(2)由于动力源来自电力系统，当发生停电事故时电动执行器将不能使阀门动作到安全需求位置，从而可能造成人员伤亡和财产损失；

(3)通常断电复位执行器大多数采用的方式有手动复位、弹簧复位和电池复位。手动复位切换机构复杂，切换机构故障率高，手动操作机构所需扭矩较大，操作费力；弹簧储能复位型电动执行器结构复杂，对加工精度要求高，而且弹簧复位瞬间冲击力大，对构件强度要求高；蓄电池工作特性对环境温度敏感导致电池储能复位型电动执行器可应用的温度范围较小，蓄电池的充放电次数限制了电动执行器的使用寿命，并且蓄电池损害后会对设备和环境造成污染。在电动执行器的电机出现故障等一些非停电场合，需要使用手动操作机构来对阀门进行控制，在切换手动时如不能对电机进行自动断电，则存在一定的安全风险。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种飞轮电池储能复位伺服直驱式直行程快速切断执行机构，采用飞轮电池作为断电复位执行器，采用低速大扭矩的永磁轴向磁通电机作为电动执行机构的驱动电机，直接驱动丝杠螺母进行动作，并将丝杠螺母集成到电机当中，大大简化电动执行器的传动结构，提高其工作效率、响应速度和控制精度。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种飞轮电池储能复位伺服直驱式直行程快速切断执行机构，其特殊之处在于：

包括动力机构、动力切换机构、传动机构和储能复位机构；

所述动力机构带动传动机构实现行程输出；

所述动力机构包括电力驱动系统和手动操作系统；

所述动力切换机构用于实现电力驱动系统和手动操作系统之间的切换；

所述储能复位机构用于当电力驱动系统失电时对电动执行机构进行关断；

所述储能复位机构为飞轮电池储能复位机构。