電動閥門驅動器及控制系統的製作方法

2023-09-18 20:37:45 2

專利名稱：：電動閥門驅動器及控制系統的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及電動閥門領域，尤其涉及一種電動閥門的驅動裝置及其驅動電氣控制系統。技術背景電動式閥門驅動系統是針對船舶閥門進行遠程控制和本地應急控制的系統。主要是對蝶閥，球閥及其他0-90°旋轉開閉的閥門進行電動控制的系統。系統可以根據用戶的需要對閥門的旋轉方向、轉速、扭矩、定位等進行隨意的控制，實現對船上閥門進行遠程自動控制。我們都知道，由於船舶製造需要，有些閥門安裝在工作人員不容易到達或不便頻繁進入的位置，系統既提供了這個安裝便利，也解決了人員來回跑動，頻繁手動操作閥門的疲累，提高人員工作效率和船舶操控系統的自動化程度及可靠性。目前市場上的閥門驅動器控制系統主要有2種控制形式，分別為液壓和氣動。液壓形式一般有2種，一種是集中的液壓泵站控制，我們稱之為液壓式驅動，一般放在控制室內，管束多，雙向到每個閥門驅動的進回油管，應急的開閉可通過專用工具扳閥柄，也可用手提液壓泵；第二種是每個液壓閥上有獨立的液壓頭，電機、泵及油箱集中在一起，我們稱之為電液式驅動，只需電纜連接，安裝方式相比前者較方便，就是價格比較貴，應急的開閉只有用手提液壓泵。氣動形式價格便宜，有集中電磁閥組控制和閥頭帶電磁閥控制兩種，應急的開閉可通過專用工具，也可用手提氣泵，缺點是管束多，需接電纜到電磁閥，響應時間長，控制不太穩定，目前船舶上的應用已經比較少，更多的是在其他工業領域上使用。
實用新型內容本實用新型針對以上閥門驅動器的不足，提出一種智能電動式閥門驅動器。本實用新型是採用如下技術方案實現本實用新型的電動閥門驅動器，至少包括外殼和設置於其中的電氣控制系統、驅動電才幾、減速才幾構及編碼器，電氣控制系統，電性連接於所述的驅動電機，其輸入端連接用以接收驅動指令信號線，輸出端連接用以發送驅動電機動作控制信號線；驅動電機，電性連接於所述電氣控制系統的驅動控制信號線輸出端；電機軸機械連接於減速結構；減速結構，一端機械連接於所述驅動電機的電機軸，另一端機械連接於閥門驅動器輸出軸；編碼器，設置於所述減速結構下的閥門驅動器輸出軸。進一步的，電動閥門驅動器還設置有緊急操作手輪，所述的緊急操作手輪機械連接於所述驅動電機的電機軸。用於所述電動閥門驅動器的電氣控制系統，包括電源模塊和控制模塊，所述的電源模塊包括開關電源部分和驅動電源部分，所述的控制模塊是DSP控制模塊。進一步的，所述的開關電源部分包括整流橋堆、變壓器、濾波電容、智能交流選擇器、峰值開關和光電耦合器，所述整流橋堆連接於電源輸入端，並連接濾波電容後與變壓器連接，另一路連接所述智能交流選擇器、峰值開關和光電耦合器。進一步的，所述的驅動電源部分是經由電源管理晶片，一端連接於一半導體開關後至變壓器線圈一端，另一端連接於一半導體開關後至變壓器線圏另一端；所述的管理晶片包括一驅動器並經由一電平轉換器後至另一驅動器，該驅動器還連接於PWM組件，驅動器的輸出端連接於所述電源管理晶片輸出端。進一步的，所述的控制模塊是DSP控制器，其上連接設置有電壓/電流調整電路、驅動電路、速度/位置傳感模塊和通訊模塊。更進一步的，所述的通訊才莫塊是CAN0pen總線通訊才莫塊或M0Dbus總線通訊模塊或數字通信模塊或模擬控制通信模塊。本實用新型採用如上技術方案，相比傳統的閥門控制系統具有如下優勢:tableseeoriginaldocumentpage6緊急操作自身帶有手動操作輪需額外的手動加壓裝置需額外的手動加壓裝置外殼陽極氧化鋁合金，輕鑄鐵，重鑄鐵，重單個功耗低，最大只有100W遠大於100W外殼防護水下5米工作1小時維護性免維護定期維護，更換液壓油定期維護，更換液壓油另一方面，本實用新型的閥門驅動器及其控制系統技術先進，外形小，形狀緊湊，可以在低轉速下提供高扭矩，並根據用戶需要開啟和關閉閥門。且採用無刷電機，不產生火花，防護等級高，為IP68,具有防爆功能；且免維護，安裝簡便，只需220VAC電源和控制電纜；且具有優良的操作可靠性，一個帶有可調末端點的絕對值編碼器替代了傳統的機械式末端開關；並可以在幾乎所有的操作環境下保持乾燥，自身的電機線圈也充當加熱單元；本驅動器使用的控制系統採用集成的電5g41，佔用空間小。多種控制系統適用於不同的工作要求，可以採用CAN0pen、M0Dbus總線形式控制，技術比較先進。圖l是本實用新型的工作原理框圖；圖2是本實用新型的結構剖面圖；圖3是本實用新型的結構爆炸圖；圖4是本實用新型的開關電源部分的電路原理圖；圖5是本實用新型的驅動電源部分的電路原理圖；圖6是本實用新型的控制模塊的電路原理圖。具體實施方式現結合附圖說明和具體實施方式對本實用新型進一步說明。參閱圖1所示，本實用新型的工作原理是當外部控制信號對驅動器控制系統l進行通信後，控制系統l內部運算後，控制電流進入驅動電機5，驅動電機5開始工作，驅動電機5驅動減速機構4，減速機構4轉動後通過輸出軸3把扭矩輸出到外部負載(閥門的閥杆)上。在輸出軸3旁邊設置有編碼器2，對輸出軸3的轉動進行監控，並實時地把輸出軸3的角度位置信號傳輸到控制系統1上，以求輸出軸3的轉動角度的準確性，因為工作的時候，輸出軸3和負載閥門連接在一起，保證輸出軸3轉動角度的準確性，也就保證閥門打開和關閉位置的準確性。本驅動器的外罩用的是鋁合金材料，重量輕，其它類似產品一般用的是鐵件，相比之下，本驅動器的體積重量比小。參閱圖2和圖3所示，本實用新型的電動閥門驅動器，至少包括外殼6和設置於其中的電氣控制系統1、驅動電才幾5、減速^/L構4及編碼器2;電氣控制系統1,電性連接於所述的驅動電機5,其輸入端連接用以接收驅動指令信號線(通過控制系統總線通訊接口)，輸出端連接用以發送驅動電機5動作控制信號線；驅動電機5，電性連接於所述電氣控制系統1的驅動控制信號線輸出端；電機的電機軸機械連接於減速結構4;減速結構4,一端機械連接於所述驅動電機5的電機軸，另一端機械連接於閥門驅動器輸出軸3;編碼器2,設置於所述減速結構4下的閥門驅動器輸出軸3。所述的電動閥門驅動器還設置有緊急操作手輪7，所述的緊急操作手輪7機械連接於所述驅動電機5的電機軸，緊急操作手輪7的外側面套有手輪保護罩8，當需要進行緊急操作時，才開啟手輪保護罩8後再對急操作手輪7操作。本閥門驅動器的電氣控制系統1包括電源模塊和控制模塊，所述的電源模塊包括開關電源部分和驅動電源部分，所述的控制模塊是DSP控制模塊。參閱圖4所示，所述的開關電源部分包括整流橋堆、變壓器、濾波電容、智能交流選擇器、峰值開關和光電耦合器，所述整流橋堆連接於AC/DC電源輸入端，並連接濾波電容後與變壓器連接，另一路連接所述智能交流選擇器、峰值開關和光電耦合器，峰值開關和光電耦合器的採用能很好的屏蔽紋波幹擾，提供更穩定的電源輸出。參閱圖5所示，所述的驅動電源部分是經由電源管理晶片，一端連接於一半導體開關後至變壓器線圈一端，還並聯一啟動電容，另一端連接於一半導體開關後至變壓器線圈另一端；所述的管理晶片包括一驅動器並經由一電平轉換器後至另一驅動器，該驅動器還連接於PWM組件，藉由P麗對驅動器進行輸出控制，驅動器的輸出端連接於所述電源管理晶片輸出端。參閱圖6所示，所述的控制模塊是DSP控制器，其上連接設置有電壓/電流調整電路、驅動電路、速度/位置傳感模塊和通訊模塊。DSP控制器還連接於故障保護模塊。DSP控制器接收故障保護模塊、電壓/電流調整電路、速度/位置傳感模塊信號後再運算處理，輸出相應電信號至驅動電路後，再通過驅動電路輸出至電源模塊的功率因數校正電路對電機進行調控。所述的SP控制器接還用於通訊模塊交互信號，所述的通訊模塊是CAN0pen總線通訊模塊或M0Dbus總線通訊模塊或數字通信模塊或模擬控制通信模塊，另，所述的SP控制器還於其他邏輯模塊交互處理運算數據。儘管結合優選實施方案具體展示和介紹了本實用新型，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本實用新型的精神和範圍內，在形式上和細節上可以對本實用新型做出各種變化，均為本實用新型的保護範圍。權利要求1.電動閥門驅動器，其特徵在於至少包括外殼和設置於其中的電氣控制系統、驅動電機、減速機構及編碼器，電氣控制系統，電性連接於所述的驅動電機，其輸入端連接用以接收驅動指令信號線，輸出端連接用以發送驅動電機動作控制信號線；驅動電機，電性連接於所述電氣控制系統的驅動控制信號線輸出端；其電機軸機械連接於減速結構；減速結構，一端機械連接於所述驅動電機的電機軸，另一端機械連接於閥門驅動器輸出軸；編碼器，設置於所述減速結構下的閥門驅動器輸出軸。2.如權利要求l所述的電動閥門驅動器，其特徵在於電動閥門驅動器還設置有緊急操作手輪，所述的緊急操作手輪機械連接於所述驅動電機的電機軸。3.用於如權利要求1所述電動閥門驅動器的電氣控制系統，其特徵在於包括電源模塊和控制模塊，所述的電源模塊包括開關電源部分和驅動電源部分，所述的控制模塊是DSP控制模塊。4.如權利要求3所述的電氣控制系統，其特徵在於所述的開關電源部分包括整流橋堆、變壓器、濾波電容、智能交流選擇器、峰值開關和光電耦合器，所述整流橋堆連接於電源輸入端，並連接濾波電容後與變壓器連接，另一路連接所述智能交流選擇器、峰值開關和光電耦合器。5.如權利要求3所述的電氣控制系統，其特徵在於所述的驅動電源部分是經由電源管理晶片，一端連"^妄於一半導體開關後至變壓器線圏一端，另一端連接於一半導體開關後至變壓器線圈另一端；所述的管理晶片包括一驅動器並經由一電平轉換器後至另一驅動器，該驅動器還連接於P寵組件，驅動器的輸出端連接於所述電源管理晶片輸出端。6.如權利要求3所述的電氣控制系統，其特徵在於所述的控制模塊是DSP控制器，其上連接設置有電壓/電流調整電路、驅動電路、速度/位置傳感模塊和通訊一莫塊。7.如權利要求6所述的電氣控制系統，其特徵在於所述的通訊模塊是CANOpen總線通訊模塊或M0Dbus總線通訊模塊或數字通信模塊或模擬控制通信模塊。專利摘要本實用新型涉及電動閥門領域，尤其涉及一種電動閥門的驅動裝置及其驅動電氣控制系統。本實用新型的電動閥門驅動器，至少包括外殼和設置於其中的電氣控制系統、驅動電機、減速機構及編碼器。電動閥門驅動器還設置有緊急操作手輪，所述的緊急操作手輪機械連接於所述驅動電機的電機軸。用於所述電動閥門驅動器的電氣控制系統，包括電源模塊和控制模塊，所述的電源模塊包括開關電源部分和驅動電源部分，所述的控制模塊是DSP控制模塊。本實用新型的閥門驅動器及其控制系統技術先進，外形小，形狀緊湊，可以在低轉速下提供高扭矩，並根據用戶需要開啟和關閉閥門。文檔編號F16K31/60GK201351756SQ200920136430公開日2009年11月25日申請日期2009年1月16日優先權日2009年1月16日發明者凱·博根,羅格納·令申請人:格靈威科技(廈門)有限公司