[发明专利]透平的阀所用的机电式伺服驱动装置及汽轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于阀的，尤其是透平机的阀所用的机电式伺服驱动装置，它具有一根用于调节阀启开位置的连杆和一台驱动连杆用的电动机。此外，本发明还涉及一种具有阀及相关的伺服驱动装置的汽轮机。

背景技术

一台透平，尤其是一台汽轮机通常具有数量众多的阀，例如有新汽阀、截止阀或旁通阀，以及紧急止流阀。每个这种阀的启开位置均用于调整相关的物料或蒸汽流量，并例如可以通过一根配属于该阀的连杆进行调节。这种连杆是配属于此阀的伺服驱动装置的组成部分。尤其是有关于调节力和调整速度方面，对伺服驱动装置可能提出高的要求。为了阀的高度可靠性，例如可能要求伺服驱动装置有约200KN的调节力以及约100ms的调节时间。

在EP 0040732A1中说明了一种用于汽轮机阀的伺服驱动装置，它具有一分散的液压系统。这种伺服驱动装置的液压系统组合成一个装在阀壳上的紧凑的驱动部件，所以为了向伺服驱动装置供电只需要一个电缆系统。由于采用油作为液压介质，在极端不利的情况下可能导致油着火并因而造成在汽轮机内燃烧。

在DE 4446605A1中说明了一种汽轮机用的阀，它有一阀杆和一个设在阀杆上的阀锥。阀杆通过电动机驱动，电动机通过一电磁操纵的离合器与阀杆连接。为了阀能自动关闭，该阀包括一盘形弹簧系统。所述电磁离合器与一螺纹套筒连接，后者与被抗扭地导引的阀杆共同工作并因而使之轴向运动。此螺纹套筒设计为球形螺纹套筒，所以它间隙和摩擦都较小地向阀杆加载。由于抗扭地导引此阀杆，换句话说，在螺纹套筒旋转时阀杆只能沿轴向往复运动，所以不需要移动作用的驱动装置。确切地说，为此有一台沿两个方向旋转的电动机就足够了。当然，此电动机必须有扭矩安全装置，以防止例如在阀闭合时一端连接在阀杆上的阀锥在贴靠在属于它的密封座上时受损伤或损坏密封面。

由DE 3618479A1得知一种用于截止流动的附件，它有一外壳和一个旋转驱动装置(驱动电机)，在外壳内，一个连接件借助于螺旋可在往复终端位置之间运动，旋转驱动装置通过时间延迟器关闭。在旋转驱动装置与连接件之间设有一包括两根同心布置的滚珠轴杆的减速器。采用这种双轴杆系统实现纯机械式的扭矩调整，其中，调整可在无需花费大的力量和转速较高的情况下实现。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于阀的，尤其是透平的阀所用的伺服驱动装置，其中，在燃烧危险性特别小的情况下保证阀无故障工作。本发明另一个目的是提供一种汽轮机，它因燃烧引起运行故障的危险性很小。

针对用于阀的，尤其是透平的阀所用的伺服驱动装置提出的目的通过一种机电式伺服驱动装置达到，它具有一用于调节阀启开位置的连杆和一台用于驱动连杆的电动机，连杆和电动机通过传输机构互相连接，根据连杆的轴向移动可通过该传输机构产生一个变化的扭矩。

机电式伺服驱动装置具有这样一种传输机构，即通过它可根据连杆的行程产生不同扭矩，这对于这种阀是特别有利的，即，在这种阀中当阀闭合或启开时作用在连杆上的力随连杆的行程改变。这种情况可能发生在例如汽轮机的阀中，在那里，蒸汽压力作用在阀锥上并在闭合过程支持阀锥或将阀锥保持闭合。在这种罚中，一开始要克服一大的力(蒸汽压力×阀锥有效面积)，以便将阀打开一些。一旦达到了一定的启开截面便实施卸压，所以在继续的启开过程中为了移动连杆只需要较小的力。根据尺寸、负荷以及对阀所提出的要求，尤其对启开和闭合过程(闭合速度等)的要求，可相应地设计传输机构。此外，由于采用电动机，所以与具有液压油传动系统的伺服驱动装置相比，发生烧的危险性显著降低。

电动机优选地设计为控制转速的同步电动机。此类同步电动机与伺服放大器相结合，尤其可以在电动机功率达到约30KW时，实现调节精度约为0.1mm的高精度的位置调整。在这里伺服放大器起变频器的作用，并可以一般地或取决于位置地减小电动机电流和电动机转速。在这种情况下通过恰当地匹配运行参数，可以提供所有实际上需要的驱动功率和驱动装置调整速度。

为了将电动机的旋转运动转换为驱动连杆所需的直线运动，传输机构优选地设计为曲柄传动装置、行星齿轮传动装置等。