[发明专利]控制阀的电气执行装置

说明书

本发明涉及一种控制阀的电气执行装置，它适合于在蒸汽动力厂中控制高压流体例如高压蒸汽的压力和流速。

在已有技术的这类装置中，这一电气致动的控制阀包含一含阀腔的壳体;入口和出口;位于阀腔内的阀座;在壳体中被支撑着并与一阀塞相联的可动阀杆;及一执行装置，它用直流伺服电机移动阀杆从而驱动阀塞接触和脱离阀座以控制控制阀的开度。

直流伺服电机的转动受相位控制型的控制器的控制，这种控制器能确定实际开度和预定开度的偏差，并在减小偏差所要求的方向上驱动直流伺服电机运转。当偏差降为零时，控制器使直流伺服电机停止运转。

但当在需要的开度上停止时，直流伺服电机不能产生使作用在阀杆上的负载平衡的转矩。因而具有自动锁定功能的蜗轮系被装到把转矩从直流伺服电机传送到阀杆上的系统中去。但装上蜗轮系后使转矩传送系统的结构复杂化，并由于蜗轮系的转矩传送效率低而要求直流伺服电机有很大的容量。

采用直流伺服电机的阀执行装置，为了保护阀的部件和转矩传送装置本身避免受到任何过大的力，而当阀处于完全关闭位置或处于中间开度时该力会由挤在阀塞和阀座之间的液体中的颗粒性杂质产生，故必须在转矩传送装置中装转矩限制开关。

另外，由于直流电机需要有电刷进行整流，必需对其运转速度进行限制，并需进行附加的保养工作。

为了克服上述已有技术存在的缺点，本发明的目的是提供一电 气执行装置，该装置使用交流感应电机，替代了已有技术装置中需用蜗轮系和转矩限制器的直流伺服电机，仍能准确地致动控制阀。

为此，按本发明的一个方面，提供的电气执行装置其致动的控制阀包括含阀腔的壳体，入口和出口，位于阀腔内的阀座，和由壳体支撑并与阀塞相联的可动阀杆;上述执行装置采用（Ⅰ）一交流感应电机来移动阀杆以便驱动阀塞接触和脱离阀座，从而控制控制阀的开度，（Ⅱ）一控制系统，它能确定实际开度和预定开度的偏差，根据偏差大小产生阀的开启或关闭速度指令，并确定实际的开启速度或关闭速度与指令速度间的偏差，再根据这速度偏差大小产生转矩指令，并通过矢量计算法计算出要加给感应电机的初级电流以便使感应电机输出合适的转矩。

按本发明的另一个方面，提供的一种电气执行装置，其致动的控制阀包括一含阀腔的壳体，入口和出口，位于阀腔内的阀座，和由壳体所支撑并与阀塞相联的可动阀杆;上述执行装置采用（Ⅰ）一交流感应电机来移动阀杆以便驱动阀塞接触和脱离阀座，从而控制控制阀的开度;（Ⅱ）一控制系统，它能确定实际开度与预定开度的偏差，按偏差大小产生阀的开启速度和关闭速度指令，并确定实际开启速度或关闭速度和指令速度间的偏差，并根据速度偏差产生转矩指令，通过矢量计算法计算要供给感应电机的初级电流以便使感应电机输出合适的转矩。（Ⅲ）一磁制动装置，该磁制动装置作用于电机转轴上，当阀门处于完全关闭位置，控制系统使供给感应电机的电流停止时可防止由于负载的反作用而引起转轴反转，（Ⅳ）一能检测作用于阀杆上的推力大小的推力检测器;和（Ⅴ）一推力比较器，它在阀门处于完全关闭状态时如推力大小偏离预定值可输出一信号重新起动感应电机，并释放制动装置。

按本发明的任一个方面的执行装置能提供与阀杆速度无关的阀的平滑控制，这是因为矢量控制保证了感应电机总是能输出一恰当的转矩使在阀的任意位置上的负载平衡。

另外，矢量控制能不需特殊的机构来锁住阀门就能维持所需的开度，因此可用具有高转矩传送效率的正齿轮系来替代蜗轮系。其结果是可用小容量的电动机以减小总的尺寸和减轻重量。

控制系统还可连续监视供给感应电机的电流以便输出去打开或关闭阀门的转矩不超过预定值，因此在转矩传送装置中不再需要转矩限制开关。此外，由于使用了没有电刷及保养工作小的鼠笼式感应电机从而使运转速度得到提高。

在按本发明的第二方面的执行装置中，当阀门完全关闭时感应电机断电，且制动装置同时锁住电机轴。因此节省了能量并不会产生热量。推力比较器连续监测由推力检测器产生的信号，如果流体中温度变化要求调整阀座的负载，它会使感应电机再起动，并释放制动装置从而保证一直获得最佳推力控制。

本发明的以上目的及其他目的、特点和优点在联系附图阅读较佳实施例的如下说明后将会更为清楚。

图1是根据本发明的一个执行装置和由该执行装置致动的控制阀的带局部剖面的正视图。

图2是在图1中所示的执行装置的控制系统的方框图;

图3是在图1中所示的执行装置的部件的剖面图;

图4是推力检测系统的方框图。