油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统及方法，该液压控制系统可包括液压驱动油缸、液压伺服油缸、三通换向阀、三通比例阀、液压泵、油箱、液压压力传感器、活塞位移传感器以及控制器，其中，液压驱动油缸、三通换向阀、三通比例阀、液压泵和油箱构成第一液压循环回路，液压驱动油缸、液压伺服油缸、三通换向阀、三通比例阀、液压泵和油箱构成第二液压循环回路，该系统采取主控方式与辅控方式相结合的控制策略，优先采用主控方式，当液压压力传感器的测量值对应的蒸汽供给阀的开度与蒸汽供给阀的设定开度之间的偏差值小于预设值时，自动切换成辅控方式，其中，所述预设值为负值，在用户确认该系统没有故障后将辅控方式切换成主控方式。

Hydraulic control system and method for steam supply valve of tanker cargo oil heating steam

The invention relates to a hydraulic control system and method for a steam supply valve with oil steam heating steam. The hydraulic control system can include a hydraulic cylinder, a hydraulic servo cylinder, a three way reversing valve, a three pass proportional valve, a hydraulic pump, an oil tank, a hydraulic pressure sensor, a piston displacement sensor and a controller. Hydraulic driven oil cylinder, three way reversing valve, three pass proportional valve, hydraulic pump and oil tank constitute the first hydraulic circulation circuit. Hydraulic driven oil cylinder, hydraulic servo cylinder, three way reversing valve, three pass proportional valve, hydraulic pump and oil tank constitute second hydraulic circulation loops. The system combines the control mode with the auxiliary control mode. The main control method is adopted. When the deviation value between the opening degree of the steam supply valve and the set opening of the steam supply valve is less than the preset value, it automatically switches to the auxiliary control mode, in which the presupposition value is negative, and the auxiliary control mode is recognized after the user recognizes that the system has no fault. Switch to main control mode.

【技术实现步骤摘要】
油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统及方法
本专利技术涉及一种油轮货油加热蒸汽控制技术，具体地涉及一种油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统及方法。
技术介绍
油轮货油加热是油轮货油运输作业过程中的一个重要操作环节。当前，各种海上运输船朝着自动化、智能化、无人船等方向发展，无疑在油轮上采用人工手动控制货油加热蒸汽供给阀开度的货油加热方式，如图1油轮货油加热系统中，具体结构为热水井1；锅炉补水泵2；锅炉3；总蒸汽减压阀4；蒸汽管5；乏汽管6；蒸汽截止阀7；回水截止阀8,10；阻汽器9；旁通阀11；货油舱12；蛇形加热盘管13；虽然简单有效但却已不适应自动化、智能化航海的需求。采用人工控制进行货油加热的方案和加热系统简单，节约设备建造成本，但在实际的货油加热操作中，却经常伴随着因为人工操作的延误或失误导致货油加热不足或加热过头。货油加热不足或加热过头都会导致延长船舶在港卸油的作业时间，从而增加港口使费也使船东或租家损失航次时间。加热过头还会导致用于加热的燃料油的过耗，增加货油加热成本等不良因素。采用人工操作蒸汽供给阀开度的方式进行货油加热作业，增加船员的工作量和在船的工作强度，不利于船员的身心健康。由于油轮的航线、航区复杂；海水温度和气候条件多变；各种不同货油因热物参数的不同，加热和传热效果以及所需要的卸油作业油温也有明显的不同；因此，靠船员的经验，指导软件，指导手册来进行货油加热的相关操作具有人为性，容易导致加热操作过程出现各种问题。同时，不利于货油加热过程的实时监控和实时记录，不利于做到船岸管理人员以及租家、货主等相关人员对货油加热过程的监控和指导。因此，改变目前所具有的传统的以人工操作蒸汽调节阀进行货油加热的落后技术方案，设计出适合油轮货油加热自动控制的系统具有广泛的应用前景和实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是采用液压控制系统替代人工操作，以解决油轮货油加热过程采用手动控制蒸汽供给阀的控制方式。进而可实现货油加热过程的自动控制方式。由于现有油轮采用落后的人工操作加热蒸汽供给阀开度的方式进行货油加热，具有船员工作量大、且易于出现加热不足或加热过头等操作失误，或忘记开、关加热阀的失误等。为此，本专利技术采用的技术方案如下：在本专利技术实施例中，提供了一种油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统，其中，该液压控制系统包括液压驱动油缸、液压伺服油缸、三通换向阀、三通比例阀、液压泵、油箱、液压压力传感器、活塞位移传感器以及控制器，液压驱动油缸的驱动端与蒸汽供给阀的阀杆驱动连接，液压压力传感器用于检测液压驱动油缸的压力，活塞位移传感器用于检测液压伺服油缸的活塞位置；其中，液压驱动油缸、三通换向阀和三通比例阀、液压泵、油箱构成第一液压循环回路，液压驱动油缸、液压伺服油缸、三通换向阀和三通比例阀、液压泵、油箱构成第二液压循环回路，控制器根据液压压力传感器或活塞位移传感器的检测结果而控制三通换向阀的通路和/或控制三通比例阀的通路和开度，该液压控制系统采取主控方式与辅控方式相结合的控制策略，其中，主控方式对应于第二液压循环回路的控制，辅控方式对应于第一液压循环回路的控制，优先采用主控方式，当液压压力传感器的测量值对应的蒸汽供给阀的开度与蒸汽供给阀的设定开度之间的偏差值小于预设值时，自动切换成辅控方式，其中，所述预设值为负值，在用户确认该系统没有故障后将辅控方式切换成主控方式。进一步地，液压驱动油缸的油口通过相应管路分别与液压伺服油缸的第一油口和三通换向阀的第一端口连通，液压伺服油缸的第二油口与三通换向阀的第二端口连通，三通比例阀的第一端口与三通换向阀的第三端口连通，三通比例阀的第二端口与液压泵连通，三通比例阀的第三端口与油箱连通，液压泵与油箱连通；其中，三通比例阀的第一端口和第二端口形成的进油通道，而三通比例阀的第一端口和第三端口形成的卸油通道。进一步地，液压驱动油缸包括液压驱动油缸缸体、液压驱动油缸活塞和液压驱动油缸弹簧，液压驱动油缸活塞将液压驱动油缸缸体分成上下部分，液压驱动油缸弹簧布置在下部分中，其上端抵接液压驱动油缸活塞下表面，下端抵接液压驱动油缸缸体底部，油口布置在上部分中，液压驱动油缸活塞与阀杆固定连接，液压伺服油缸包括液压伺服油缸缸体和液压伺服油缸活塞，液压伺服油缸活塞将液压伺服油缸缸体分成上下室，第一油口布置在上室中，第二油口布置在下室中。更进一步地，该主控方式控制过程如下：控制器控制三通换向阀，使得三通换向阀的第一端口关闭，第二端口与第三端口导通；控制器根据活塞位移传感器的测量值M和蒸汽供给阀阀门开度目标值S之间的偏差值E(E＝M-S)来控制三通比例阀的开度，以调节液压伺服油缸的活塞位置，进而调节液压驱动油缸活塞的位置，最终实现蒸汽供给阀的开度调节，其中，蒸汽阀供给阀全开对应的测量值M为0，全关对应的测量值M为100％。又更进一步地，蒸汽供给阀的具体调节过程为：当E大于0时，三通比例阀的卸油通道打开相应开度，进油通道关闭，液压伺服油缸的下室的液压油经由第二油口、三通换向阀、三通比例阀卸放至油箱内，液压伺服油缸活塞下移，液压驱动油缸中的液压油经由油口和第一油口进入液压伺服油缸的上室，液压驱动油缸活塞在液压驱动油缸弹簧张力作用下向上移动，以开大蒸汽供给阀；当E小于0时，三通比例阀的进油通道打开相应开度，卸油通道关闭，液压油经由液压泵、三通比例阀、三通换向阀和液压伺服油缸的第二油口进入液压伺服油缸内，从而作用在液压伺服油缸活塞的下表面，推动液压伺服油缸活塞上移，迫使上室的液压油经由第一油口和油口进入液压驱动油缸中，进而推动液压驱动油缸活塞向下移动，以关小蒸汽供给阀。更进一步地，该辅控方式控制过程如下，控制器控制三通换向阀，使得三通换向阀的第二端口关闭，第一端口与第三端口导通；控制器根据液压压力传感器的测量值m和蒸汽供给阀阀门开度目标值S之间的偏差值e(e＝m-S)来控制三通比例阀的开度，以调节液压驱动油缸活塞的位置，进而实现蒸汽供给阀的开度调节。又更进一步地，蒸汽供给阀的具体调节过程为：当e大于0时，三通比例阀的卸油通道打开相应开度，进油通道关闭，液压驱动油缸中的液压油经由油口、三通换向阀和三通比例阀卸放至油箱内，液压驱动油缸活塞在液压驱动油缸弹簧张力作用下向上移动，以开大蒸汽供给阀；当e小于0时，三通比例阀的进油通道打开相应开度，卸油通道关闭，液压油经由液压泵、三通比例阀、三通换向阀和油口进入液压驱动油缸中，进而推动液压驱动油缸活塞向下移动，以关小蒸汽供给阀。进一步地，液压驱动油缸和液压伺服油缸都具有各自的零位限位螺母和量程限位螺母。进一步地，所述三通换向阀为电控三位四通O型换向阀。进一步地，所述三通比例阀为电控三位四通O型比例阀，其两个控制端分别接受4～12mA和12～20mA的控制信号，分别对应于进油通道和卸油通道的控制，控制信号电流为12mA时，进油通道和卸油通道均关闭。进一步地，该液压控制系统还可包括人机界面，人机界面与控制器通讯连接。进一步地，该液压控制系统适用于多个蒸汽供给阀的控制，每个蒸汽供给阀均设置有相应的第一液压循环回路和第二液压循环回路。进一步地，该液压控制系统还可包括减压阀，减压阀布置在液压泵与三通比例阀之间；更进一步地，在三通比例阀和减压阀之间以及减压阀和液压泵之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统，其特征在于：该液压控制系统包括液压驱动油缸、液压伺服油缸、三通换向阀、三通比例阀、液压泵、油箱、液压压力传感器、活塞位移传感器以及控制器，液压驱动油缸的驱动端与蒸汽供给阀的阀杆驱动连接，液压压力传感器用于检测液压驱动油缸的压力，活塞位移传感器用于检测液压伺服油缸的活塞位置；其中，液压驱动油缸、三通换向阀和三通比例阀、液压泵、油箱构成第一液压循环回路，液压驱动油缸、液压伺服油缸、三通换向阀和三通比例阀、液压泵、油箱构成第二液压循环回路，控制器根据液压压力传感器或活塞位移传感器的检测结果而控制三通换向阀的通路和/或控制三通比例阀的通路和开度，该液压控制系统采取主控方式与辅控方式相结合的控制策略，其中，主控方式对应于第二液压循环回路的控制，辅控方式对应于第一液压循环回路的控制，优先采用主控方式，当液压压力传感器的测量值对应的蒸汽供给阀的开度与蒸汽供给阀的设定开度之间的偏差值小于预设值时，自动切换成辅控方式，其中，所述预设值为负值，在用户确认该系统没有故障后将辅控方式切换成主控方式。

【技术特征摘要】
1.一种油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统，其特征在于：该液压控制系统包括液压驱动油缸、液压伺服油缸、三通换向阀、三通比例阀、液压泵、油箱、液压压力传感器、活塞位移传感器以及控制器，液压驱动油缸的驱动端与蒸汽供给阀的阀杆驱动连接，液压压力传感器用于检测液压驱动油缸的压力，活塞位移传感器用于检测液压伺服油缸的活塞位置；其中，液压驱动油缸、三通换向阀和三通比例阀、液压泵、油箱构成第一液压循环回路，液压驱动油缸、液压伺服油缸、三通换向阀和三通比例阀、液压泵、油箱构成第二液压循环回路，控制器根据液压压力传感器或活塞位移传感器的检测结果而控制三通换向阀的通路和/或控制三通比例阀的通路和开度，该液压控制系统采取主控方式与辅控方式相结合的控制策略，其中，主控方式对应于第二液压循环回路的控制，辅控方式对应于第一液压循环回路的控制，优先采用主控方式，当液压压力传感器的测量值对应的蒸汽供给阀的开度与蒸汽供给阀的设定开度之间的偏差值小于预设值时，自动切换成辅控方式，其中，所述预设值为负值，在用户确认该系统没有故障后将辅控方式切换成主控方式。2.一种油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统，其特征在于：液压驱动油缸的油口通过相应管路分别与液压伺服油缸的第一油口和三通换向阀的第一端口连通，液压伺服油缸的第二油口与三通换向阀的第二端口连通，三通比例阀的第一端口与三通换向阀的第三端口连通，三通比例阀的第二端口与液压泵连通，三通比例阀的第三端口与油箱连通，液压泵与油箱连通；其中，三通比例阀的第一端口和第二端口形成的进油通道，而三通比例阀的第一端口和第三端口形成的卸油通道。3.根据权利要求2所述的油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统，其特征在于，液压驱动油缸包括液压驱动油缸缸体、液压驱动油缸活塞和液压驱动油缸弹簧，液压驱动油缸活塞将液压驱动油缸缸体分成上下部分，液压驱动油缸弹簧布置在下部分中，其上端抵接液压驱动油缸活塞下表面，下端抵接液压驱动油缸缸体底部，油口布置在上部分中，液压驱动油缸活塞与阀杆固定连接，液压伺服油缸包括液压伺服油缸缸体和液压伺服油缸活塞，液压伺服油缸活塞将液压伺服油缸缸体分成上下室，第一油口布置在上室中，第二油口布置在下室中。4.根据权利要求3所述的油轮货油加热蒸汽的蒸汽供给阀的液压控制系统，其特征在于，该主控方式控制过程如下：控制器控制三通换向阀，使得三通换向阀的第一端口关闭，第二端口与第三端口导通；控制器根据活塞位移传感器的测量值M和蒸汽供给阀阀门开度目标值S之间的偏差值E(E＝M-S)来控制三通比例阀的开度，以调节液压伺服油缸的活塞位置，进而调节液压驱动油缸活塞的位置，最终实现蒸汽供给阀的开度调节，其中蒸汽阀供给阀全开对应的测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：林华建，陈武，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：福建,35