專利名稱：控制頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
新發(fā)明的控制頭，是用于水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)中的，新型多功能控制部件。
背景技術(shù)：
隨著世界的科技進(jìn)步，在國(guó)際上，水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)的電氣液壓信號(hào)轉(zhuǎn)換元件電液轉(zhuǎn)換器，被調(diào)節(jié)精度高、抗油污性能好的電液比例閥(如德國(guó)博世公司的電液比例閥)所取代。
在國(guó)外調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)和調(diào)速器的電氣控制系統(tǒng)，現(xiàn)在通常融為一體(如三峽電站左岸法國(guó)阿斯通公司的調(diào)速器)，機(jī)械液壓系統(tǒng)不能單獨(dú)控制，當(dāng)電氣控制系統(tǒng)故障或廠用電消失時(shí)，水輪發(fā)電機(jī)組必須停機(jī)。機(jī)械液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)融為一體的調(diào)速器，也不便于調(diào)速器的靜態(tài)調(diào)整和各種試驗(yàn)。三峽右岸機(jī)組不用這樣的調(diào)速器，改用機(jī)械液壓系統(tǒng)可以獨(dú)立純手動(dòng)工作的調(diào)速器。
在國(guó)內(nèi)采用電液比例閥或流量輸出的電液轉(zhuǎn)換器的機(jī)械液壓系統(tǒng)，是可以獨(dú)立手動(dòng)工作的；它是由水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器引出桿件或綱絲繩及重塊等組成繁雜的操作機(jī)構(gòu)。這個(gè)機(jī)械液壓系統(tǒng)，在解決了上述電氣故障必須停機(jī)和不便于靜態(tài)調(diào)整及試驗(yàn)的兩個(gè)不足的同時(shí)，產(chǎn)生了三個(gè)不足，一是操作機(jī)構(gòu)需要來自導(dǎo)葉接力器的桿件、綱絲繩和重塊等，繁雜笨重，給電站設(shè)備的布置帶來不方便。二是機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為純手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生負(fù)荷波動(dòng)，即做到無擾動(dòng)切換有困難。三是接力器不動(dòng)時(shí)間達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.2秒有困難。
中國(guó)的水電機(jī)組，特別是大型或巨型水電機(jī)組(三峽機(jī)組)提出，要配置機(jī)械液壓系統(tǒng)可以獨(dú)立純手動(dòng)工作而又不需要來自導(dǎo)葉反饋的繁雜的操作機(jī)構(gòu)的調(diào)速器。國(guó)內(nèi)尚沒有讓用戶滿意的電液比例閥做為轉(zhuǎn)換元件的純手動(dòng)控制，能讓用戶滿意。

發(fā)明內(nèi)容
控制頭是新型多功能控制部件，它用于電液比例閥控制的水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)。
控制頭的結(jié)構(gòu)見附圖1主要由殼體1、短細(xì)孔2、針塞襯套3、針塞4、控制頭活塞5、上蓋6、壓蓋7、特殊螺母8、彈簧9、厚壁短細(xì)孔10、螺塞11組成。
控制頭活塞5上腔的控制油壓力，由電液比例閥控制。螺塞11的上下移動(dòng)驅(qū)動(dòng)主配壓閥活塞相應(yīng)移動(dòng)。
控制頭有如下四項(xiàng)控制功能(1)輔助接力器功能。它的上腔是控制油腔，控制油腔的壓力受電液比例閥控制，它的下腔是常壓腔，用以產(chǎn)生平衡控制油腔的力；它把電液比例閥的液壓輸出轉(zhuǎn)為位移輸出；也就是輔助接力器功能，它與電液比例閥構(gòu)成一級(jí)液壓放大。
(2)自復(fù)中功能。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證了在接受液壓信號(hào)后，控制頭活塞立即回復(fù)到中間位置，這個(gè)液壓反饋取代了主閥的電氣反饋。這個(gè)功能使純手動(dòng)控制取消繁雜的操作機(jī)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。
(3)手動(dòng)控制功能。在需要純手動(dòng)控制運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)電磁切換閥動(dòng)作，把電液比例閥控制的油路，切換到由手動(dòng)電磁閥控制。手動(dòng)電磁閥的動(dòng)作，控制著控制頭活塞上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)純手動(dòng)控制。控制頭與手動(dòng)電磁閥配合，實(shí)現(xiàn)調(diào)速器的純手動(dòng)控制功能。
(4)緊急停機(jī)。當(dāng)機(jī)組或輸電系統(tǒng)等發(fā)生故障時(shí)，緊急停機(jī)電磁閥動(dòng)作，控制頭活塞上腔控制油立即排出，控制頭活塞上移至上端，帶動(dòng)主配壓閥活塞上移至最大開口，機(jī)組迅速關(guān)機(jī)。
在發(fā)明實(shí)驗(yàn)中獲得在控制頭活塞5下方的常壓腔通往其上方控制腔的油孔中，即在控制頭活塞5接近常壓腔處，裝入短細(xì)孔2。在控制頭活塞5上方接近控制腔處，裝入厚壁短細(xì)孔10。是發(fā)明成功的關(guān)鍵。


圖1控制頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)2巨型機(jī)組調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施方案電液比例閥控制的調(diào)速器在中國(guó)必將得到廣泛應(yīng)用，取消繁雜的來自導(dǎo)葉的回復(fù)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)純手動(dòng)操作，是客觀實(shí)際的需要?？刂祁^的發(fā)明，為制造上述調(diào)速器創(chuàng)造了條件。圖2是控制頭用于巨型水輪發(fā)電機(jī)組(如三峽機(jī)組)的雙冗余電液比例閥控制的機(jī)械液壓系統(tǒng)圖。
現(xiàn)在已經(jīng)完成了控制頭的結(jié)構(gòu)和性能試驗(yàn)。它的發(fā)明和應(yīng)用會(huì)獲得以下益處。
1.簡(jiǎn)化了調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)，降低了制造費(fèi)用。
圖2是用來控制巨型水輪發(fā)電機(jī)組的雙冗余電液比例閥控制的調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)圖，它只有8個(gè)控制部件主配壓閥1、控制頭2、電液比例閥3、備用電液比例閥4、切換電磁閥5、手動(dòng)切換電磁閥6、手動(dòng)電磁閥7、緊急停機(jī)電磁閥8。由于使用了控制頭(項(xiàng)2；KZT)，取消了主配壓閥的反饋傳感器，取消了繁雜的導(dǎo)葉接力器回復(fù)結(jié)構(gòu)，降低了調(diào)速器和主機(jī)的制造費(fèi)用，使廠房的布置更為簡(jiǎn)化合理。
2.便于調(diào)速器的調(diào)整和試驗(yàn)，便于分別查找調(diào)速器電氣部分和機(jī)械液壓部分的故障和問題。
由于使用了控制頭，用電液比例閥控制的調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)可以獨(dú)立的工作，調(diào)速器的電氣部分和機(jī)械部分的功能界定非常清楚，它們可以分別地調(diào)整，可以分別地查找在調(diào)整和試驗(yàn)中出現(xiàn)的問題對(duì)于調(diào)速器的初始調(diào)整和試驗(yàn)非常方便。
3.避免了機(jī)組不必要的停機(jī)，提高了調(diào)速器的可靠性。
由國(guó)外進(jìn)口調(diào)速器的液壓系統(tǒng)(法國(guó)ALSTOM系統(tǒng)、美國(guó)GE系統(tǒng)等)不能獨(dú)立工作，在調(diào)速器電氣部分故障或電廠廠用電消失時(shí)，調(diào)速器退出工作，機(jī)組停機(jī)。在液壓系統(tǒng)使用控制頭后，在調(diào)速器電氣部分產(chǎn)生故障或電廠廠用電消失時(shí)，電磁閥斷電，自動(dòng)切換到調(diào)速器純手動(dòng)工作狀態(tài)，機(jī)組照常發(fā)電，待電氣部分故障排除或廠用電恢復(fù)后，調(diào)速器恢復(fù)到自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。由于控制頭的應(yīng)用，避免了機(jī)組不必要停機(jī)，提高了調(diào)速器的可靠性。
4.確保調(diào)速器手—自動(dòng)控制切換時(shí)，機(jī)組無負(fù)荷擾動(dòng)。
有手—自動(dòng)切換的調(diào)速器，在由手動(dòng)運(yùn)行切換到自動(dòng)運(yùn)行(或相反的切換)時(shí)，很難做到機(jī)組負(fù)荷不變化。用控制頭作為控制部件的調(diào)速器，可以做到在運(yùn)行狀態(tài)切換時(shí)，機(jī)組負(fù)荷不變化。即可實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。
5.能保證接力器不動(dòng)時(shí)間在0.2秒以內(nèi)。
控制頭的發(fā)明和使用，使調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)的技術(shù)得到發(fā)展，使國(guó)產(chǎn)的調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)，在調(diào)整性能、可靠性、方便使用上好于進(jìn)口調(diào)速器的機(jī)械液壓系統(tǒng)。國(guó)產(chǎn)的液壓系統(tǒng)的價(jià)格約是進(jìn)口的價(jià)格的八分之一。
權(quán)利要求
1.一種控制頭，它是用于水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)中的，新型多功能控制部件。主要包括殼體(1)、短細(xì)孔(2)、針塞襯套(3)、針塞(4)、控制頭活塞(5)、上蓋(6)、壓蓋(7)、特殊螺母(8)、彈簧(9)、厚壁短細(xì)孔(10)、螺塞(11)組成。其特征在于針塞(4)通過上端的特殊螺母(8)，被彈簧(9)定位于外定位板之下；控制頭活塞(5)動(dòng)作后，回復(fù)到由針塞(4)定位的中間位置；短細(xì)孔(2)和厚壁短細(xì)孔(10)的裝入位置及其尺寸，決定控制頭活塞(5)的動(dòng)作精度；螺塞(11)驅(qū)動(dòng)主配壓閥活塞與其一起上下移動(dòng)。
2.按權(quán)力要求1所述的控制頭，其特征在于在控制頭活塞(5)下方的常壓腔通往其上方控制腔的油孔中，即在控制頭活塞(5)接近常壓腔處，裝入短細(xì)孔(2)，短細(xì)孔的直徑是1.2mm～2.5mm，短細(xì)孔的長(zhǎng)度與它的直徑的比值是1～3?？刂祁^是通用的，可用于任何油壓任何主配壓閥容量的調(diào)速器，根據(jù)調(diào)速器的工作油壓和主配壓閥閥塞直徑，在上述范圍內(nèi)選配短細(xì)孔的直徑和長(zhǎng)度
3.按權(quán)力要求1所述的控制頭，其特征在于在控制頭活塞(5)下方的常壓腔通往其上方控制腔的油孔中，即在控制頭活塞(5)接近控制腔處，裝入厚壁短細(xì)孔(10)，厚壁短細(xì)孔的直徑是0.8mm～2mm，厚壁短細(xì)孔的長(zhǎng)度與它的直徑的比值是0.8～4，控制頭是通用的，可用于任何油壓、任何主配壓閥容量的調(diào)速器，根據(jù)調(diào)速器的工作油壓和主配壓閥閥塞直徑，在上述范圍內(nèi)選配厚壁短細(xì)孔的直徑和長(zhǎng)度。
全文摘要
新發(fā)明的控制頭，它是用于水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)中的一個(gè)新型多功能控制部件?？刂祁^具有四項(xiàng)功能(1)輔助接力器功能。它把電液比例閥的液壓輸出轉(zhuǎn)為位移輸出。(2)自復(fù)中功能。這個(gè)功能使純手動(dòng)控制時(shí)，取消繁雜的操縱機(jī)構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)。(3)純手動(dòng)功能。它與手動(dòng)電磁閥配合，實(shí)現(xiàn)調(diào)速器的純手動(dòng)控制。(4)緊急停機(jī)。它與緊急停機(jī)電磁閥配合，在機(jī)組或輸電系統(tǒng)等產(chǎn)生故障時(shí)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組緊急停機(jī)。將獲得以下益處(1)簡(jiǎn)化了調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)，降低了制造費(fèi)用。(2)便于調(diào)速器的調(diào)整和試驗(yàn)，便于分別地查找調(diào)速器電氣部分和機(jī)械液壓部分的故障和問題。(3)避免了機(jī)組不必要停機(jī)，提高了調(diào)速器的可靠性。(4)確保調(diào)速器手—自動(dòng)切換時(shí)，機(jī)組無負(fù)荷變化。(5)優(yōu)化了調(diào)速器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。
文檔編號(hào)F03B15/00GK1648444SQ20041009755
公開日2005年8月3日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月29日
發(fā)明者謝景儒, 連希德 申請(qǐng)人:哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司