具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

动叶可调轴流风机被广泛应用于火电厂煤炭发电系统中，常被用作锅炉系统的送风机、一次风机、引风机，以及在烟气脱硫中使用的增压风机。现有火电厂中应用的动叶轴流风机存在的问题有：

1）设备检修更换成本高。现有技术中，当轴流风机某一部件出现故障时，必须将整个锅炉系统都会停止运行后，才可以进行检修，而整个锅炉系统的停机会给电厂带来不小的损失。

2）动叶控制系统复杂。动叶可调轴流风机的叶片控制系统，是轴流风机重要的组成部分，负责调节风机叶片开度以适应不同负荷。目前动叶可调轴流风机的叶片调节大都是采用机械式调节机构，包括执行器、传动机构、伺服阀、液压油缸和油站等，其精度相对较差，反应滞后，且难以实现自动跟踪调整，在运行中容易发生卡涩、漏油、连杆损坏等现象，故障发生频率高。

目前虽然也出现了基于比例阀的电液控制系统，即通过比例阀两端电磁铁驱动比例阀阀芯运动（即滑阀式旋转接头机构），以完成三位四通比例阀工位切换，最终实现液压缸活塞的前后运动。但现有的比例阀控制系统一般是液压部分和电控部分分离，一般由PLC或上位机、比例阀驱动器、比例阀、传感器组成。这种控制系统结构复杂，并且由于控制部分和液压部分分离，安装时系统需要的调试工作量也偏大。

3）当液压系统中的液压油一旦断流，叶片在工况载荷力矩和内泄露的作用下，安装角发生随机变化，不具备动叶保位功能。

鉴于此，如图1、图2所示，本发明的一个实施例中，提供了一种轴流风机叶片控制系统，该系统包括调节油缸1、控制柜2，所述控制柜2内设有控制油路21、电控部分22，所述控制柜2上设有P口、T口、A口、B口；

所述调节油缸1包括缸体11，所述缸体11内设有可相对缸体11轴向移动的活塞12，所述活塞12将所述缸体11划分为第一腔111和第二腔112；

所述控制油路21通过所述P口、所述T口与外部油源连通，通过所述A口与所述调节油缸1的第一腔111连通，通过所述B口与所述调节油缸1的第二腔112连通；

所述电控部分22与所述控制油路21电连接，所述电控部分22通过控制所述控制油路21中液压油的流向和压力，实现所述活塞12沿缸体11轴向的运动；

所述控制油路21包括冗余设置的第一控制油路211和第二控制油路212，所述第一控制油路211和所述第二控制油路212完全相同。

现有技术中，实现轴流风机叶片调节机构的结构大多相似，其工作原理是：通过控制系统控制伺服机构，使油缸调节阀和切口通道发生变化，使活塞两个侧面的油量油压发生变化，从而推动活塞沿相对于缸体的轴向移动，带动与活塞相连接的转子叶片内部的调节元件，使叶片角度产生变化。当外部调节臂和调节阀处在一个给定的位置上时，当活塞的两个侧面上液压油作用力相等时，活塞将处于没有摆动的平衡状态，这时动叶片的角度就不再变化。

但现有技术中的轴流风机叶片控制系统（较常见的为比例阀控制系统）一般由PLC或上位机、比例阀驱动器，比例阀、传感器组成，这种控制系统结构复杂，且其液压部分（即控制油路）和电控部分是分离的，安装时系统需要的调试工作量非常大。

本实施例与现有技术不同的是：

首先，本实施例中将轴流风机叶片控制系统的控制油路和电控部分22的控制油路21集成在一起，即将控制油路21和电控部分22集成于一体化的控制柜2中，控制结构简单、占用空间小，精简了原有的控制方式，降低了设备安装材料及人工成本，减少了整套设备的调试时间。

其次，本实施例中的控制油路包括冗余设置的第一控制油路211和第二控制油路212，第一控制油路211的结构组成与第二控制油路212的结构组成完全相同。即上述方案中电控部分22，既可以通过控制第一控制油路211中的相关部件实现调节油缸1中活塞12与缸体11之间相对运动，也可以通过第二控制油路212中的相关部件实现调节油缸1中活塞12与缸体11之间相对运动。当需要对某一控制油路中的设备进行更换或维修时，电控部分22可选择控制另一控制油路实现对调节油缸1的运动控制。如此，便可以实现轴流风机系统不停机维修和更换元器件。

进一步地，如图3所示，所述第一控制油路211包括第一比例阀1.1、第一换向阀2.1、第二换向阀2.2，所述第一比例阀1.1为三位四通比例阀，所述第一换向阀2.1和所述第二换向阀2.2均为三位两通换向阀；所述第一比例阀1.1的P口、T口与外部油源连通；所述第一比例阀1.1的A口与所述第一换向阀2.1的P口连通，所述第一换向阀2.1的T口与所述调节油缸1的第一腔111连通；所述第二换向阀2.2的P口与所述第一比例阀1.1的B口连通，所述第二换向阀2.2的T口与所述调节油缸1的第二腔112连通；

所述第二控制油路212包括第二比例阀1.2、第三换向阀2.3、第四换向阀2.4，所述第二比例阀1.2为三位四通比例阀，所述第三换向阀2.3和所述第四换向阀2.4均为三位两通换向阀；所述第二比例阀1.2的P口、T口与外部油源连通；所述第二比例阀1.2的A口与所述第三换向阀2.3的P口连通，所述第三换向阀2.3的T口与所述调节油缸1的第一腔111连通；所述第四换向阀2.4的P口与所述第二比例阀1.2的B口连通，所述第四换向阀2.4的T口与所述调节油缸1的第二腔112连通。

上述方案中，给出了第一控制油路211/第二控制油路212的具体组成，其中：

第一比例阀1.1、第二比例阀1.2均为三位四通比例阀。即第一比例阀1.1/第二比例阀1.2均有三个工作位状态、有四个油口（两进两出，分别用P、T、A、B表示，P为进油口，T为回油口、A\B分别接执行元件的上下两腔），阀自然位置时在中位。

第一换向阀2.1、第二换向阀2.2、第三换向阀2.3、第四换向阀2.4均为三位两通换向阀。即第一换向阀2.1/第二换向阀2.2/第三换向阀2.3/第四换向阀2.4均有三个工作位状态，有两个油口（一进一出，分别用P、T，P为进油口，T为回油口），阀自然位置时在中位。设置换向阀的目的是为第一比例阀1.1/第二比例阀1.2提供截流装置。具体地，

所述第一比例阀1.1的P口、T口与外部油源连通；所述第一比例阀1.1的A口与所述第一换向阀2.1的P口连通，所述第一换向阀2.1的T口与所述调节油缸1的第一腔111连通；所述第二换向阀2.2的P口与所述第一比例阀1.1的B口连通，所述第二换向阀2.2的T口与所述调节油缸1的第二腔112连通；

所述第二比例阀1.2的P口、T口与外部油源连通；所述第二比例阀1.2的A口与所述第三换向阀2.3的P口连通，所述第三换向阀2.3的T口与所述调节油缸1的第一腔111连通；所述第四换向阀2.4的P口与所述第二比例阀1.2的B口连通，所述第四换向阀2.4的T口与所述调节油缸1的第二腔112连通；

各比例阀、换向阀、调节油缸1之间均通过油管连通。

进一步地，上述方案中的电控部分22包括彼此之间电连接的双电源模块、上位控制方、第一比例阀控制器、第二比例阀控制器、第一信号隔离器、第二信号隔离器。

所述上位控制方用于指令信号，所述指令信号包括调节油缸1期望的位置指令信号（信号a）和启动比例阀信号（信号b）。

所述第一比例阀控制器用于控制第一比例阀1.1的流量及方向，所述第二比例阀控制器用于控制第二比例阀1.2的流量及方向。所述第一/第二比例阀控制器是根据比例阀的特性开发，参数设置简单，其通过PID运算控制调节油缸1的慢启动、中途快速运行、减速精确抵达指令信号位置，可以避免活塞12在目标位置的超调和震荡。

所述信号隔离器的作用是保证信号在传输过程中的信号稳定。

进一步地，如图3所示，所述第一比例阀1.1的P口处设有第一球阀3.1、T口处设有第二球阀3.2；所述第二比例阀1.2的P口处设有第三球阀3.3、T口处设有第四球阀3.4；所述第一换向阀2.1的T口处设有第五球阀4.1，所述第二换向阀2.2的T口处设有第六球阀4.2，所述第三换向阀2.3的T口处设有第七球阀4.3，所述第四换向阀2.4的T口处设有第八球阀4.4。

上述方案中，设置球阀的目的是，将对应的控制油路处于完全截止的状态。例如，当第一比例阀1.1工作时，可以关断第三球阀3.3、第四球阀3.4、第七球阀4.3、第八球阀4.4，完成更换第二比例阀1.2及第三换向阀2.3、第四换向阀2.4的工作；当第二比例阀1.2工作时，可以关断第一球阀3.1、第二球阀3.2、第五球阀4.1、第六球阀4.2，完成更换第一比例阀1.1及第一换向阀2.1、第二换向阀2.2的工作。

在本发明的一个实施例中，如图2、图3所示，所述控制柜2还包括滤油装置23，外部油源中的液压油经过滤油装置23后进入所述第一球阀3.1或所述第二球阀3.1，所述滤油装置23为双筒过滤器。

上述方案中，设置滤油装置23的目的是对进入第一控制油路211/或第二控制油路212的液压油进行过滤。

优选地，所述滤油装置23为双筒过滤器，其包括两者单筒过滤器两位六通换向阀。通过变换密封组件在阀体中的相对位置，使阀体各通道连通或断开，从而控制流体的换向和启停。所述第一球阀3.1和所述第二球阀3.2的进油口分别与所述滤油装置23其中一个单筒过滤器连通。控制装置中使用双筒过滤器，可将过滤器手动切换在不停机状态下进行滤芯更换工作。

进一步地，所述轴流风机叶片控制系统还包括位置传感器3，所述位置传感器3与所述调节油缸1通过螺纹连接。

上述方案中，设置位置传感器3的目的是对调节油缸1的活塞12位置进行检测，所述位置传感器3与电控部分22电连接。

所述轴流风机叶片控制系统通过第一控制油路211实现轴流风机叶片调节的工作原理如下：

先由上位控制方给出调节油缸1期望的位置指令信号（信号a）及启用第一比例阀1.1信号（信号b），第一比例阀1.1控制装置接收指令信号后输出电流，驱动第一比例阀1.1以及启动对应的第一换向阀2.1、第二换向阀2.2，由外部油源通过动力油路（P）及回油路（T）为第一控制油路211提供不超过35MPa的液压油压力，控制调节油缸1活塞12相对于缸体11的运动，进而对轴流风机的叶片的位置及角度进行调节；与此同时，与调节油缸1连接的位置传感器3将检测位置模拟量信号反馈到第一信号隔离器，第一信号隔离器将反馈信号一路上传给上位控制方（监控活塞12的位置情况），另一路输出到第一比例阀控制器，第一比例阀控制器输出指令信号控制第一比例阀1.1的输出流量及方向，对调节油缸1的活塞12速度及方向进行一个闭环控制。

所述轴流风机叶片控制系统通过第二控制油路212实现轴流风机叶片调节的工作原理如下：

先由上位控制方给出调节油缸1期望的位置指令信号（信号a）及启用第二比例阀1.2信号（信号b），第二比例阀1.2控制装置接收指令信号后输出电流，驱动第二比例阀1.2以及启动对应的第三换向阀2.3、第四换向阀2.4，由外部油源通过动力油路（P）及回油路（T）为第二控制油路212提供不超过35MPa的液压油压力，控制调节油缸1活塞12相对于缸体11的运动，进而对轴流风机的叶片的位置及角度进行调节；与此同时，与调节油缸1连接的位置传感器3将检测位置模拟量信号反馈到第二信号隔离器，第二信号隔离器将反馈信号一路上传给上位控制方（监控活塞12的位置情况），另一路输出到第二比例阀控制器，第二比例阀控制器输出指令信号控制第二比例阀1.2的输出流量及方向，对调节油缸1的活塞12速度及方向进行一个闭环控制。

优选地，所述位置传感器3属于磁致伸缩位移传感器。磁致伸缩位移传感器是利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的；测量元件是一根波导管，波导管内的敏感元件由特殊的磁致伸缩材料制成的；测量过程是由传感器的电子室内产生电流脉冲，该电流脉冲在波导管内传输，从而在波导管外产生一个圆周磁场，当该磁场和套在波导管上作为位置变化的活动磁环产生的磁场相交时，由于磁致伸缩的作用，波导管内会产生一个应变机械波脉冲信号，这个应变机械波脉冲信号以固定的声音速度传输，并很快被电子室所检测到。

采用上述方案中的轴流风机的叶片控制系统，可以对调节油缸1的活塞12速度及方向进行一个闭环控制，实现对调节油缸1的高精度及高可靠性控制，同时能实现不停机维修和更换元器件，适用于设备需要长期运行以及不停机检修更换元器件等情况。

进一步地，如图4、图5所示，所述活塞12包括第一凹盘121、第二凹盘122、活塞主体123，所述第一凹盘121和所述第二凹盘122凸面相对布置，所述活塞主体123位于所述第一凹盘121和所述第二凹盘122之间，所述第一凹盘121和所述第二凹盘122上设有多个通孔124。

当调节油缸1骤然失压时，在动叶惯性的作用下，会带动活塞12向某一方向运动，叶片的安装角发生随机变化，不具备动叶保位功能。上述方案中，对调节油缸1中活塞12的结构本身进行改进，在保证活塞12与缸体11密封性的同时，使得活塞12具备一定的自锁能力。

具体地，所述活塞12包括环状的第一凹盘121、第二凹盘122、活塞主体123，第一凹盘121和第二凹盘122相对设置，活塞主体123位于第一凹盘121和第二凹盘122之间，三者之间同轴设置。

进一步地，在第一凹盘121、第二凹盘122上均一体设置有间隔体，即第一间隔体1211和第二间隔体1221。当第一凹盘121和第二凹盘122相对设置时，第一间隔体1211和第二间隔体1221接触。所述活塞主体123可相对所述第一间隔体1211和第二间隔体1221轴向移动。活塞12的活塞杆穿过活塞12的中心（即第一凹盘121、第二凹盘122、活塞主体123的中心），活塞12的活塞杆与活塞12固定连接，通过活塞12的活塞杆的运动带动活塞12的位置变化。在所述第一凹盘121和第二凹盘122上设置多个通孔124，流体可以通过所述通孔124从凹盘（第一凹盘121或第二凹盘122）的一面流向另外一面，从而直接对所述活塞主体123产生挤压。

下面，以将活塞12沿图4中向右的方向移动为例，说明其自锁原理：

正常情况下，当需要将活塞12移动时，活塞12的两个侧面上均存在流体压力。当需要将活塞12向右移动时，附加的流体压力施加在活塞12的左侧面上（即第一凹盘121的左侧面），流体通过通孔124进入到第一凹盘121与活塞主体123之间，将流体压力施加到活塞主体123的左侧面上，从而推动活塞主体123，使活塞主体123沿间隔体（第一间隔体1211和第二间隔体1221）向右运动，向右运动的活塞主体123会挤压第二凹盘122，使第二凹盘的边缘向内收缩，与缸体11的内壁分离，从而使得，活塞12可以顺利地向右运动。

如果调节油缸1突然失压，则在活塞12的两面便会失去流体压力，叶片在惯性的作用下，通过活塞12的活塞杆施加一个力欲将活塞12向右移动；此时，仅活塞12的第二凹盘122与活塞12的活塞杆接触的部分（即第二凹盘122中心）受到活塞12的活塞杆施加的向右的力，使得第二凹盘122的其外围边缘远离外张，使得第二凹盘122的边缘紧紧抓住缸体11内壁，从而将活塞12锁定在缸体11内壁上，以防止活塞12移动。

将活塞12向左运动，原理将活塞12向右运动相似，在此不再赘述。

进一步地，为了保证所述第一凹盘121、第二凹盘122与缸体11之间的密封性，将第一凹盘121的第二凹盘122的外边缘直径设置为略大于缸体11的内径。

进一步地，为了保证活塞12、活塞12的活塞杆以及缸体11之间的密封性，可以在所述活塞主体123与缸体11接触的边缘设置环形凹槽，在第一间隔体121和第二间隔体1221上设置环形凹槽，在上述环形凹槽内均设置密封圈。

进一步地，在所述活塞主体123的边缘设有平行于活塞12轴线的一体式周缘1231，所述一体式周缘1231均与所述第一凹盘121和所述第二凹盘122相接触。

上述方案中，在活塞主体123的边缘与缸体11内壁接触的部分，设置一体式的周缘1231，所述一体式周缘1231与第一凹盘121、第二凹盘122的凸面相接触。当需要将活塞12向右移动时，附加的流体压力施加在活塞12的左侧面上，流体通过第一凹盘121上的通孔124作用于活塞主体123的左侧面上，活塞主体123向右运动，并通过活塞主体123的一体式周缘1231与第二凹盘122的凸面接触并使其弯曲，从而减小第二凹盘122的外径，从而使第二凹盘122的边缘远离缸体11内壁，从而实现活塞12的运动。

当需要将活塞12向左移动时，附加的流体压力施加在活塞12的右侧面上，流体通过第二凹盘122上的通孔124作用于活塞主体123的右侧面上，活塞主体123向左运动，并通过活塞主体123的一体式周缘1231与第一凹盘121的凸面接触并使其弯曲，从而减小第一凹面的外径，从而使第一凹盘121的边缘远离缸体11内壁，从而实现活塞12的运动。

进一步地，如图4、图6所示，所述轴流风机叶片控制系统还包括自锁结构4，所述自锁结构4包括锁定壳体41，第一锁定体42，第二锁定体43，所述第一锁定体42和所述第二锁定体43可旋转地设置于所述锁定壳体41中，所述活塞12的活塞杆偏心地插入到所述第一锁定体42和所述第二锁定体43之间。

进一步地，所述第一锁定体42和所述第二锁定体43均为半圆柱体。

为了进一步地实现轴流风机动叶保位功能，进一步地设置了自锁机构4，所述自锁机构4用于实现活塞12的活塞杆的锁定。装配时，首先将第一锁定体42和第二锁定体43装配到锁定壳体41中，然后将活塞12的活塞杆偏心的插入到第一锁定体42和第二锁定体43的内部，并且在两锁定体配合部分留有装配空间，使其可以彼此一定程度的旋转。活塞12的活塞杆在插入到第一锁定体42和第二锁定体43的内部后，可相对于自锁结构4轴向滑动。

当活塞12的活塞杆不需要被锁定时，第一锁定体42和第二锁定体43位于图6所示位置，活塞12的活塞杆可相对于自锁结构4轴向滑动。

当活塞12的活塞杆需要被锁定时，使第一锁定体42沿逆时针方向转动，使第二锁定体43沿顺时针方向转动。由于第一锁定体42和第二锁定体43的旋转中心和活塞12的活塞杆是偏心的，因此第一锁定体42将活塞12的活塞杆向下推动，而第二锁定体43将活塞12的活塞杆向上推动，因此，活塞12的活塞杆被一锁定体42和第二锁定体43夹在中间锁定，进而实现活塞12位置的锁定。

至于实现所述第一锁定体42和第二锁定体43旋转的驱动方式，可以为电磁驱动，也可以为机械式驱动，或者其他一些常见的驱动方式，在此不做限制。

优选地，所述第一锁定体42和所述第二锁定43体均为半圆柱体。

本发明的另一个实施例中，如图7所示，提供了一种轴流风机叶片控制方法，所述轴流风机叶片控制方法基于前述的轴流风机叶片控制系统，该方法包括以下步骤：

步骤S001：选择目标控制油路，所述目标控制油路为第一控制油路211或第二控制油路212；

步骤S002：电控部分22发出调节油缸1期望位置指令信号（信号a）及比例阀启用信号（信号b），启动目标控制油路中的比例阀及换向阀；

步骤S003：外部油源通过目标控制油路为调节油缸1提供液压油压力，以将调节油缸1中活塞12调整至期望位置；

步骤S004：与调节油缸1连接的位置传感器3将检测到的位置信号反馈给电控部分22；

步骤S005：电控部分22根据接收到的调节油缸1位置信号输出指令，以控制目标控制油路中比例阀的流量及方向，进而实现调节油缸1中活塞12的位置调整。

上述方案中所提供的轴流风机叶片控制方法，可以实现对风机液压执行机构（油缸等）的高精度及高可靠性控制，精简了原有的控制方式，实现了比例阀的就地闭环控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。