專利名稱：采用組合閥塊積木拼裝式?jīng)_擊式水輪機液壓控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種采用組合閥塊積木拼裝式?jīng)_擊式水輪機液壓 控制裝置，特別是采用比例閥與數(shù)字閥使噴針和折向器之間協(xié)聯(lián)的全 液壓控制裝置。
背景技術(shù)：
沖擊式水輪機，通過噴針將水流能量全部轉(zhuǎn)換為高速射流的動 能，高速沖擊安裝在水輪機的轉(zhuǎn)輪外圍的輪盤上的部分勺斗，使轉(zhuǎn)輪 轉(zhuǎn)動進(jìn)行發(fā)電。該型水輪機早年僅適用于高水頭小流量的中小型電站， 僅采用單噴針，或雙噴針的小型水輪機。后來發(fā)展到大型機組，采用 立式多噴針的結(jié)構(gòu)，近年來又由大型發(fā)展到特大型的多噴針沖擊式水
輪機。國內(nèi)目前單機容量最大的12萬千瓦的四川吉牛水電站廠已使用 6個噴針，6個折向器的沖擊式水輪機的調(diào)速器。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 將會有更多的噴針和折向器沖擊式水輪機出現(xiàn)。
由于沖擊式水輪機為高水頭，長引水管機組，必須采用雙重調(diào)節(jié) (噴針和折向器)為保證機組高效安全運行。噴針和折向器之間必須 有協(xié)聯(lián)關(guān)系。如機組甩負(fù)荷時，折向器(又名偏流器)必須快速切斷 射流，噴針可緩慢關(guān)閉，這樣既可減小機組的轉(zhuǎn)動慣量，以免產(chǎn)生機 組的過速，又可降低引水管道的壓力上升。傳統(tǒng)的控制噴針和折向器 的方法是采用機械式杠桿和凸輪等，機構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，極不可靠， 有待改進(jìn)。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是為了簡化結(jié)構(gòu)，提高調(diào)節(jié)品質(zhì)和精度，進(jìn)一 步提高控制裝置的可靠性、集成性和可擴展性而設(shè)計的采用組合閥塊 積木拼裝式?jīng)_擊式水輪機液壓控制裝置。
本實用新型的技術(shù)方案本實用新型的包括噴針控制單元和折向 器控制單元，各控制單元并聯(lián)，每一個噴針和折向器都有一個各自獨 立的集成式控制單元，各控制單元安裝在同一個底板上，底板上對應(yīng) 位置有與各控制單元的輸出口對應(yīng)的外接口 。
每個噴針控制單元的一個比例閥和一個電磁換向閥的輸出口分別 與二個疊加式液控單向閥直接連接，二個疊加式液控單向閥的輸出并聯(lián)，并聯(lián)后疊加式液控單向閥的二個輸出口 D、 C通過二個單向節(jié)流 閥分別與噴針接力器的開機腔和關(guān)機腔連接；比例閥和電磁換向閥的 輸出口分別與二個疊加式液控單向閥的控制口直接連接，二個疊加式 液控單向閥與二個單向節(jié)流閥之間通過比例式集成塊實現(xiàn)機械連接； 二個單向節(jié)流閥下部有輸出集成塊，輸出集成塊)上有與二個單向節(jié)
流閥對應(yīng)的外接口，外接口包括至接力器開、關(guān)機輸出口 A、 B，回 油口 Tl和壓力有口 Pl;各閥與集成塊之間由沉頭螺釘連接。
所述的采用組合閥塊積木拼裝式?jīng)_擊式水輪機液壓控制裝置，折
向器控制單元由兩個球座式電磁球閥分別與液控?fù)Q向閥的控制腔A3 、 控制腔B3連接，液控?fù)Q向閥的輸出口 A4、 B4是與折向接力器的關(guān) 機腔和開機腔的連接口；緊急停機閥的Al 口與球座式電磁球閥的T 口連接，緊急停機閥的B1 口與球座式電磁球閥的P 口連接；兩個球 座式電磁球閥通過先導(dǎo)集成塊與緊急停機閥連接；兩個球座式電磁球 閥與液控?fù)Q向閥通過控制過渡集成塊連接；液控?fù)Q向閥的下部與液控 集成塊連接，液控集成塊上有至接力器的輸出口 A4、 B4，回油口 T 和壓力有口 P;各閥與集成塊之間由沉頭螺釘連接。
本實用新型的優(yōu)點本實用新型采用組合閥塊技術(shù)和積木拼裝技 術(shù)，簡化了結(jié)構(gòu)，縮短了生產(chǎn)周期，提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)和精度，進(jìn)一步 提高控制裝置的可靠性。噴針和折向器之間采用微機自動協(xié)聯(lián)，去掉 了繁雜的機械協(xié)聯(lián)。采用比例閥和數(shù)字閥的全液壓控制方案，其特征 為控制裝置由粗調(diào)和精調(diào)兩部分組成。折向器接力器的快速關(guān)和開的 粗調(diào)，由數(shù)字閥實現(xiàn)開關(guān)控制。小范圍的精調(diào)(即自動控制)由精度 高的比例閥實現(xiàn)比例控制。緊急停機由電磁換向閥實現(xiàn)。這既保證了 自動控制的精度，又提高了速動性。同時，噴針和折向器控制單元進(jìn) 一步標(biāo)準(zhǔn)化，便于批量生產(chǎn)，降低了成本。

圖1是本實用新型的噴針控制原理圖。
圖2是噴針控制單元集成式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是圖2的左視圖。
圖4是圖2的仰視圖。
圖5是本實用新型的折向器控制原理圖。
圖6是折向器控制單元集成式結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是圖6的左視結(jié)構(gòu)圖。
圖8是圖6的仰視圖。圖9是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖IO是底板結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式

圖9是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是底板結(jié)構(gòu)示意圖 本實用新型包括噴針控制單元和折向器控制單元，每一個噴針和折向 器都有一個各自獨立的集成式控制單元，各控制單元安裝在一個底板 20上，底板20上對應(yīng)位置有與各控制單元的輸出口對應(yīng)的外接口 。 21是壓力表，22是與總的緊急停機閥23連接的管路。
每個噴針控制單元包括一個比例閥1、 一個電磁換向閥2、 二個疊 加式液控單向閥3 (4)、 二個單向節(jié)流閥5、輸出集成塊7等。每個折 向器控制單元包括兩個球座式電磁球閥(9) 10、液控?fù)Q向閥11、緊 急停機閥8、液控集成塊15等。
每一個噴針和折向器都是一個各自獨立的集成控制單元，在圖中 僅畫出6個可以根據(jù)需要任意組合。1#PZ...... 6#PZ為噴針和1#ZX....
6氛ZX為折向器，其中2#......5#省略了。
與噴針連接的外接口包括至接力器開機輸出口 A、 B，回油口T1 和壓力有口 Pl;各噴針的輸出集成塊7與底板20之間由螺釘連接。 與折向器連接的外接口包括至接力器開機腔、關(guān)機腔的A4 口、B4 口，， 回油口 T和壓力有口 P;各接力器液控集成塊15與與底板20之間由 螺釘連接。
圖1是本實用新型的噴針控制原理圖，每個噴針控制單元的一個 比例閥1和一個電磁換向閥2的輸出口 D、 C分別與二個疊加式液控 單向閥3、 4直接連接，二個疊加式液控單向閥的輸出并聯(lián)，并聯(lián)后疊 加式液控單向閥的二個輸出D、 C通過二個單向節(jié)流閥5分別與噴針 接力器18的開機腔和關(guān)機腔連接。
圖2、圖3圖4是噴針控制單元集成式結(jié)構(gòu)示意圖比例閥l和 電磁換向閥2的控制口分別與二個疊加式液控單向閥3、 4直接連接； 二個疊加式液控單向閥3、4與二個單向節(jié)流閥5之間通過比例式集成 塊6實現(xiàn)機械連接；二個單向節(jié)流閥5下部有輸出集成塊7，輸出集 成塊7上有與二個單向節(jié)流閥5輸出口對應(yīng)的外接口，外接口包括至 接力器的輸出口 A、 B，回油口 Tl和壓力有口 Pl;各閥與集成塊之 間由沉頭螺釘連接，6.1、 7.1是沉頭螺釘。5.1是關(guān)機時間調(diào)整，5.2 是開機。
圖5是本實用新型的折向器控制原理圖，折向器控制單元由兩個球座式電磁球閥9、 10的A2、 B2 口分別與液控?fù)Q向閥11的A3、 B3 腔連接，液控?fù)Q向閥11的A4、 B4 口是與折向接力器12的關(guān)機腔和 開機腔的連接口；球座式電磁球閥9的T 口與緊急停機閥8的Al連 接。球座式電磁球閥10的P 口與緊急停機閥8的Bl 口連接。
圖6、圖7、圖8是折向器控制單元集成式結(jié)構(gòu)示意圖兩個球座 式電磁球閥9、 10通過先導(dǎo)集成塊13與緊急停機閥8連接；兩個球座 式電磁球閥9、 10與液控?fù)Q向閥11通過控制過渡集成塊14連接；液 控?fù)Q向閥11的下部與液控集成塊15連接，液控集成塊15上有至接力 器開機腔和關(guān)機腔連接的輸出口 A4、 B4，回油口 T和壓力有口 P; 各閥與集成塊之間由沉頭螺釘連接，13.1、 14.1是沉頭螺釘。
噴針控制單元的比例閥由PLC微機調(diào)節(jié)的輸出信號控制，實現(xiàn)噴 針的自動比例控制。電磁換向閥用于人工手動操作。也可用電氣進(jìn)行 遠(yuǎn)方開和關(guān)機操作。比例閥和電磁換向閥在油路上是雙向并聯(lián)。在C、 D兩點都可獨自操作噴針接力器。其中二個疊加式液控單向閥，分別 裝在接力器開關(guān)機兩側(cè)。保證在平衡位置對接力器起鎖閉油路作用。 防止零點漂移。另有兩個疊加式節(jié)流閥，分別裝在噴針接力器的開和 關(guān)兩側(cè)。用來調(diào)整開，關(guān)機時間。調(diào)好后可用螺母鎖死，保證不變。
折向器控制單元由兩個球座式電磁球閥(即數(shù)字閥)控制cM6 通經(jīng)的液控?fù)Q向閥，來實現(xiàn)折向器的快速動作。并通過調(diào)整液控闊上 的行程調(diào)節(jié)螺桿來調(diào)整折向器接力器12的開、關(guān)機時間，由于數(shù)字電 磁閥還設(shè)有手動操作按鈕，因此折向器控制方式有自動，電手動和純 手動三種方式。
整個系統(tǒng)的設(shè)計巧妙在于僅只設(shè)置一個總的緊急停機閥和機械過 速閥，就可以實現(xiàn)整機緊急停機和每個獨立單元的停機，必須在二個 數(shù)字閥前增設(shè)一個4>6液控?fù)Q向閥與緊急停機閥進(jìn)行液壓連鎖，當(dāng)緊 急停機電磁閥動作時，該閥即切斷數(shù)字閥的主供壓力油而實現(xiàn)緊急停
權(quán)利要求1.一種采用組合閥塊積木拼裝式?jīng)_擊式水輪機液壓控制裝置，包括噴針控制單元和折向器控制單元，每一個噴針和折向器都有一個各自獨立的控制單元，各控制單元并聯(lián)，其特征在于每一個噴針和折向器的控制單元都是集成式的，各控制單元安裝在同一個底板上，底板上對應(yīng)位置有與各控制單元的輸出口對應(yīng)的外接口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用組合閥塊積木拼裝式?jīng)_擊式水輪機 液壓控制裝置，其特征在于每個噴針控制單元的一個比例閥(l)和 一個電磁換向閥(2)的輸出口分別與二個疊加式液控單向閥(3、 4) 直接連接，二個疊加式液控單向閥的輸出并聯(lián)，并聯(lián)后疊加式液控單向閥的二個輸出口 D、 C通過二個單向節(jié)流閥(5)分別與噴針接力器(18)的開機腔和關(guān)機腔連接；集成式結(jié)構(gòu)是比例閥(1)和電磁換向閥(2)的輸出口分別與二個疊加式液控單向閥(3、 4)的控制口直接 連接，二個疊加式液控單向閥(3、 4)與二個單向節(jié)流閥(5)之間通 過比例式集成塊(6)實現(xiàn)機械連接；二個單向節(jié)流閥(5)下部有輸 出集成塊(7)，輸出集成塊(7)上有與二個單向節(jié)流閥(5)對應(yīng)的外 接口，外接口包括至接力器開、關(guān)機腔的輸出口A、 B，回油口T1和 壓力有口 Pl;各閥與集成塊之間由沉頭螺釘連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用組合閥塊積木拼裝式?jīng)_擊式水 輪機液壓控制裝置，其特征在于折向器控制單元由兩個球座式電磁球閥(9、 10)分別與液控?fù)Q向閥(11)的控制腔A3、控制腔B3連 接，液控?fù)Q向閥(11)的輸出口A4、 B4是與折向接力器的關(guān)機腔和 開機腔的連接口，緊急停機閥(8)的A1 口與球座式電磁球閥(9) 的T口連接，緊急停機閥(8)的B1 口與球座式電磁球閥(10)的P 口連接；集成式結(jié)構(gòu)是兩個球座式電磁球閥(9、 10)通過先導(dǎo)集成塊 (13)與緊急停機閥(8)連接；兩個球座式電磁球閥(9、 10)與液 控?fù)Q向閥(11)通過控制過渡集成塊(14)連接；液控?fù)Q向閥(11)的 下部與液控集成塊(15)連接，液控集成塊(15)上有至接力器開機腔、關(guān) 機腔的A4口、B4口，回油口T和壓力有口P;各閥與集成塊之間由 沉頭螺釘連接。
專利摘要本實用新型提供一種采用組合閥塊積木拼裝式?jīng)_擊式水輪機液壓控制裝置，包括噴針控制單元和折向器控制單元，各控制單元并聯(lián)，每一個噴針和折向器都有一個各自獨立的集成式控制單元，各控制單元安裝在一個底板上，底板上對應(yīng)位置有與各控制單元的外接口對應(yīng)的外接口。噴針控制單元的一個比例閥和一個電磁換向閥的控制口分別與二個疊加式液控單向閥直接連接，二個疊加式液控單向閥的輸出并聯(lián)，并聯(lián)后疊加式液控單向閥的二個輸出口D、C通過二個單向節(jié)流閥分別與噴針接力器的開機腔和關(guān)機腔連接；折向器控制單元由兩個球座式電磁球閥分別與液控?fù)Q向閥的控制腔連接，液控?fù)Q向閥的輸出口是與折向接力器的關(guān)機腔和開機腔的連接口。
文檔編號F03B15/22GK201381933SQ20092008366
公開日2010年1月13日 申請日期2009年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月12日
發(fā)明者劉安平, 李靜靜, 陳杏君, 高文進(jìn) 申請人:武漢三聯(lián)水電控制設(shè)備有限公司