專利名稱：特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控制裝置，特別是用 于單機(jī)容量超過30萬KW的巨型水輪機(jī)調(diào)速器的主配壓閥，適用的壓力范圍為2. 5-6. 3Mpa， 主閥最大流量為202. 5L/S的主配壓閥。屬于水輪機(jī)調(diào)速器液壓控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在微機(jī)調(diào)速器中，機(jī)械液壓部分的主配閥主要是將微機(jī)調(diào)速器的輸出信號(hào)成比例 的轉(zhuǎn)換成調(diào)速器接力器的位移，以足夠大的推力控制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，微機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓部 分是微機(jī)調(diào)速器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的控制信號(hào)較弱、功率小，而它的輸出增益一般比較大，是 一個(gè)功率很大的系統(tǒng)。要精確控制如此大的系統(tǒng)，就必須采用閉環(huán)控制。因此微機(jī)調(diào)速器 的機(jī)械液壓系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 主配壓閥是一種起著控制液流方向和大小的滑閥，之所以稱為主配壓閥是因?yàn)樗?是在調(diào)速器中最終起控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)(接力器)作用的滑閥，用于控制水輪機(jī)的導(dǎo)葉和漿葉 的開度，實(shí)現(xiàn)對(duì)水輪機(jī)組的自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制。 對(duì)于大型調(diào)速器一般用主配壓閥活塞的直徑大小或工作油壓的等級(jí)，來表征其工
作容量的大小，對(duì)于小250mm和6. 3Mpa的主配壓閥屬于特大型水輪機(jī)的主配壓閥。 水輪機(jī)調(diào)速器經(jīng)歷了多種形式的發(fā)展，從機(jī)械液壓調(diào)速器發(fā)展到電氣液壓調(diào)速器
是一個(gè)大的轉(zhuǎn)變，此后40年來變化主要在電氣部分。但作為功率放大部件的主配壓閥并未
隨著電子技術(shù)的發(fā)展而被取代，相反，它作為電液隨動(dòng)裝置必不可少的主要閥件，其功能得
到了發(fā)展。 70年代以來，我國進(jìn)出口了日本，瑞典，奧地利等國家的調(diào)速器，他們的主配壓采
用加工件，同時(shí)將輔助接力器活塞與主配壓閥活塞制作成一體。早在80年代，我公司參考
了這一結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了KZT型集成直連型主配壓閥活塞，為檢修提供了極大的方便。 隨著水電事業(yè)的發(fā)展，特別是大型、特大型水輪機(jī)的出現(xiàn)，對(duì)大型水輪機(jī)調(diào)速器提
出了更高的要求，除運(yùn)行可靠以外，還要求靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)優(yōu)越， 一般水電廠要求調(diào)速器為零
故障，否則出現(xiàn)的故障可能是災(zāi)難性的。 根據(jù)我們多年研制調(diào)速器和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)可知，由于我國水電廠現(xiàn)場(chǎng)液壓油清 潔度難以保證，因此，解決先導(dǎo)級(jí)的可靠性是本行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。由于大型水輪機(jī)調(diào)速器控 制機(jī)構(gòu)慣性大，響應(yīng)速度慢，因此提高調(diào)速器先導(dǎo)級(jí)的響應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)作用不大。要 提高整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，主要是提高末端放大級(jí)的響應(yīng)，即主配壓閥和主接力器的響應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，提高控制精度和響應(yīng)速度的 特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控制裝置。 本實(shí)用新型的技術(shù)方案本實(shí)用新型的特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控 制裝置包括主配壓閥和機(jī)械液壓控制裝置，機(jī)械液壓控制裝置包括電液轉(zhuǎn)換部分、手動(dòng)控制部分、自動(dòng)控制部分、緊急停機(jī)控制部分，其電液轉(zhuǎn)換部分采用雙比例閥冗余的電液轉(zhuǎn)換
裝置，第一電液伺服比例閥和第二電液伺服比例閥由比例閥功能分選閥控制其選通；手動(dòng)
換向閥由手/自動(dòng)功能分選閥控制其選通否，實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換；比例閥功能分選閥與手/
自動(dòng)功能分選閥串聯(lián)，其選通后通過緊急停機(jī)閥與主配壓閥的控制腔A和控制腔B連接。 所述的特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控制裝置，其主配壓閥壓力油口 P
與雙聯(lián)濾油器連接，雙聯(lián)濾油器的輸出與機(jī)械液壓控制裝置連接。 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn) 1、采用雙伺服比例閥及機(jī)械液壓手動(dòng)控制的電液隨動(dòng)系統(tǒng)，提高了可靠性；控制 腔A和控制腔B的受力面積相等相互抵消，故可以通過改變控制腔A， B的壓力大小，來控制 閥芯的運(yùn)動(dòng)。 2、去掉了引導(dǎo)閥和輔助接力器，簡(jiǎn)化了主配壓閥的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，使主配壓閥由二級(jí)
滑閥簡(jiǎn)化為一級(jí)滑閥，提高了靈敏度和速動(dòng)性，徹底清除了引導(dǎo)閥發(fā)卡故障。 3、主配壓為豎直式放置，主閥芯在油抹的作用下閥芯無磨損。結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方
便；主配壓閥由原來的二級(jí)閥改為一級(jí)滑閥，大大提高了靈敏度。 4、通過手動(dòng)控制和自動(dòng)控制分選閥，可選擇伺服比例閥或數(shù)字式機(jī)械液壓手動(dòng)裝
置控制主配壓閥。通過功能分選閥，可選擇第一電液伺服比例閥和第二電液伺服比例閥，調(diào)
速器自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電液伺服比例閥接受電氣柜的控制信號(hào)，直接控制主配壓閥操作導(dǎo)水機(jī)
構(gòu)，使機(jī)組自動(dòng)完成開機(jī)、空載、并網(wǎng)發(fā)電、負(fù)荷調(diào)節(jié)、調(diào)相、停機(jī)等過程。調(diào)速器機(jī)械液壓手
動(dòng)運(yùn)行時(shí)，液壓手動(dòng)裝置控制主配壓閥，可以定位導(dǎo)葉在任意開度位置。 采用流量反饋控制技術(shù)，降低了調(diào)節(jié)死區(qū)并提高了控制精度和響應(yīng)速度。 5、在事故情況下，緊急停機(jī)閥動(dòng)作，液控閥換向切斷手自動(dòng)控制閥路，同時(shí)控制腔
A通壓力油時(shí)，控制腔B通排油，主配壓閥活塞快速向下運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

圖1是本實(shí)用新型的控制原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 :本實(shí)用新型的特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控制裝置包括主配 壓閥和機(jī)械液壓控制裝置，機(jī)械液壓控制裝置包括電液轉(zhuǎn)換部分、手動(dòng)控制部分、自動(dòng)控制 部分、緊急停機(jī)控制部分，其特征在于電液轉(zhuǎn)換部分采用雙比例閥冗余的電液轉(zhuǎn)換裝置， 第一電液伺服比例閥1和第二電液伺服比例閥2由比例閥功能分選閥3控制其選通；手動(dòng) 換向閥5由手/自動(dòng)功能分選閥4控制其選通否，實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換；圖中位置為自動(dòng)運(yùn)行 工況，手動(dòng)換向閥5在中位不工作，為自動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)手/自動(dòng)功能分選閥4控制其選通時(shí)，手 動(dòng)換向閥5工作；比例閥功能分選閥3與手/自動(dòng)功能分選閥4串聯(lián)，其選通后通過緊急停 機(jī)閥6與主配壓閥7的控制腔A和控制腔B連接。 主配壓閥壓力油口 P與雙聯(lián)濾油器8連接，雙聯(lián)濾油器8的輸出與機(jī)械液壓控制 裝置連接。9是壓力表。 7a是主配閥體、7b是主配活塞、7c是中間接力器、7d是復(fù)中裝置、7e是關(guān)機(jī)控制 口、7f是開機(jī)控制口、7g是總壓力油口、7h是回油口、7i是主配反饋端。
4[0023] 主配壓閥7控制腔A和控制腔B的受力面積比復(fù)中裝置受力面積要大，是復(fù)中裝 置受力面積的兩倍。控制腔A與控制腔B的受力面積相等，互相抵銷，故可以通過改變控制 腔A和控制腔B的壓力大小來控制閥芯的運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)控制腔A排油時(shí)，控制腔B通壓力油，且控制腔B受力面積要大是復(fù)中裝置受力 面積的兩倍，故主配活塞7b向上運(yùn)動(dòng)，調(diào)速器開啟；反之，主配活塞7b向下運(yùn)動(dòng)，調(diào)速器關(guān) 閉。 當(dāng)控制腔A和控制腔B同時(shí)通壓力油時(shí)，控制腔A與控制腔B的受力互相抵銷，在 復(fù)中裝置作用力下，閥芯穩(wěn)定在中位不動(dòng)。 本實(shí)用新型的控制原理和工作過程 如圖1 :調(diào)速器主配壓閥采用等徑閥芯，復(fù)中裝置為恒壓腔，主配壓閥控制腔A和
控制腔B的受力面積比復(fù)中裝置受力面積要大，是復(fù)中裝置受力面積的兩倍。 控制腔A和控制腔B的受力面積相等相互抵消，故可以通過改變各控制腔的壓力
大小，來控制閥芯的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)控制腔A通排油時(shí)，控制腔B通壓力油，且控制腔B的受力面積
是復(fù)中裝置受力面積的兩倍，故主配閥芯向上運(yùn)動(dòng)，調(diào)速器開啟。反之向下運(yùn)動(dòng)，調(diào)速器關(guān)
閉。當(dāng)控制腔A和控制腔B同時(shí)通壓力油時(shí)，在各作用力相互平衡抵消下，在復(fù)中裝置的作
用下，主配閥芯穩(wěn)定在中位不動(dòng)。主配壓閥豎直式放置，主配閥芯在油膜的作用下無磨損。
結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便；并設(shè)置了主配壓閥閥芯行程傳感器，提高了調(diào)速器的控制靈敏度及動(dòng)
態(tài)控制特性。 通過手/自動(dòng)功能分選閥4，可選擇伺服比例閥或數(shù)字式機(jī)械液壓手動(dòng)裝置控制
主配壓閥。通過比例閥功能分選閥3，可選擇第一伺服比例閥l或第二伺服比例閥2。當(dāng)調(diào)
速器自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電液伺服比例閥接受電氣柜的控制信號(hào)，直接控制主配壓閥操作導(dǎo)水機(jī)
構(gòu)，使機(jī)組自動(dòng)完成開機(jī)、空載、并網(wǎng)發(fā)電、負(fù)荷調(diào)節(jié)、調(diào)相、停機(jī)等過程。調(diào)速器機(jī)械液壓手
動(dòng)運(yùn)行時(shí)，液壓手動(dòng)裝置控制主配壓閥，可以定位導(dǎo)葉在任意開度位置。 緊急停機(jī)工作原理 在事故情況下，緊急停機(jī)閥動(dòng)作，液控?fù)Q向閥切斷控制油路，同時(shí)控制腔A通壓力 油，控制腔B通排油，主配壓閥活塞快速向下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。
權(quán)利要求一種特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控制裝置，包括主配壓閥和機(jī)械液壓控制裝置，機(jī)械液壓控制裝置包括電液轉(zhuǎn)換部分、手動(dòng)控制部分、自動(dòng)控制部分、緊急停機(jī)控制部分，其特征在于電液轉(zhuǎn)換部分采用雙比例閥冗余的電液轉(zhuǎn)換裝置，第一電液伺服比例閥(1)和第二電液伺服比例閥(2)由比例閥功能分選閥(3)控制其選通；手動(dòng)換向閥(5)由手/自動(dòng)功能分選閥(4)控制其選通否，實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換；比例閥功能分選閥(3)與手/自動(dòng)功能分選閥(4)串聯(lián)，其選通后通過緊急停機(jī)閥(6)與主配壓閥(7)的控制腔A和控制腔B連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控制裝置，其特征在 于主配壓閥壓力油口 P與雙聯(lián)濾油器(8)連接，雙聯(lián)濾油器(8)的輸出與機(jī)械液壓控制裝 置連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種特大型水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥機(jī)械液壓控制裝置，包括主配壓閥和機(jī)械液壓控制裝置，機(jī)械液壓控制裝置包括電液轉(zhuǎn)換部分、手動(dòng)控制部分、自動(dòng)控制部分、緊急停機(jī)控制部分，其電液轉(zhuǎn)換部分采用雙比例閥冗余的電液轉(zhuǎn)換裝置，第一電液伺服比例閥(1)和第二電液伺服比例閥(2)由比例閥功能分選閥(3)控制其選通；手動(dòng)換向閥(5)由手/自動(dòng)功能分選閥(4)控制其選通否，實(shí)現(xiàn)手/自動(dòng)轉(zhuǎn)換；比例閥功能分選閥(3)與手/自動(dòng)功能分選閥(4)串聯(lián)，其選通后通過緊急停機(jī)閥(6)與主配壓閥(7)的控制腔A和控制腔B連接。主配壓閥壓力油口P與雙聯(lián)濾油器(8)連接，雙聯(lián)濾油器(8)的輸出與機(jī)械液壓控制裝置連接。
文檔編號(hào)F03B15/00GK201539354SQ20092022868
公開日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者劉安平, 勞鵬飛, 徐家榮, 胡斌, 許澤偉, 高文進(jìn) 申請(qǐng)人:武漢國測(cè)三聯(lián)水電設(shè)備有限公司