CN102635491A - 水轮机协联调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水轮机协联调节方法，其特征是：至少包括离心摆，离心摆用同步电机驱动与机组同步转动，测出机组的转速，如果转速大于给定值，机组的用电负荷减少，离心摆就通过杠杆连接机构操作导叶配压阀阀芯向下移动，导叶配压阀与导叶接力器连接，导叶配压阀操控导叶接力器将活动导叶开度关小，反馈杆、硬反馈、缓冲器构成的反馈系统，反馈系统一端与导叶接力器连接，另一端与导叶配压阀连接，反馈系统把活动导叶的信号反馈到导叶配压阀，这时协联机构拐臂、协联凸轮、滚轮通过连杆使叶片配压阀阀芯移动，叶片配压阀通过阀门控件操作叶片接力器,使转轮叶片角度调节到与活动导叶开度对应的角度。它能使水轮机获取稳定的性能。

Description

水轮机协联调节方法

技术领域

本发明属于水力机械工程，特别是一种低水头转浆式的水轮机协联调节方法。

背景技术

低水头转浆式水轮机调节系统都是双重调节，也就是水轮机活动导叶与转轮叶片联动。通过试验和实践证明，低水头水轮机采用双重调节，能使水轮机获得更宽的高效率区域，提高水轮机的综合效率，最大限度的利用水能，获取最大的动能。双重调节是这样调节的：随着机组出力的增大活动导叶开度增大，水轮机的应用流量增大，转轮叶片的角度增大，机组出力减少反之；停机时活动导叶开度减小（关闭），转轮叶片角度减小（最小），开机时反之。这样调节是众所周知的，但是，有两个问题，在正常运行、开机时提高水轮机的效率、获取最大的能量是正确的，而在水轮机停机或由发电工况过度到调相工况过程中，水轮机有一个水轮机工况到反水泵工况和调相压气的过度时段，这时这种调节：1、在停机或由发电工况过渡到调相工况（调相压气）的时段水轮机都有反水泵工况，在这种情况下导叶开度减小机组流量减小、转轮叶片角度减小是反水泵工况的扬程增高，这样就成为立式机组停机和过渡过程发生抬机的主要因素，如葛州机组停机抬机，我院设计的叙利亚迪什林电站机组在调相压气过程中抬机等；对卧式机组增大轴向后推力。使机组稳定性降低。2、这时机组不需要获得很多的水能而需要很快停下来或是过渡过程很快完成，而按上述调节水轮机活动导叶都向0开度关闭，转轮叶片将向最小角度位置减小，在过程中都能是水轮机获取最大的水能不利于停机和过渡时间的减少。

发明内容

本发明的目的是提供一种能使水轮机在停机或由发电工况过渡到调相工况过程中获取稳定的性能，同时利于停机和过渡时间的减少的一种低水头转浆式的水轮机协联调节方法。

本发明的目的是这样实现的，水轮机协联调节方法，其特征是：至少包括离心摆，离心摆用同步电机驱动与机组同步转动，测出机组的转速，如果转速大于给定值，机组的用电负荷减少，离心摆就通过杠杆连接机构操作导叶配压阀阀芯向下移动，导叶配压阀与导叶接力器连接，导叶配压阀操控导叶接力器将活动导叶开度关小，反馈杆、硬反馈、缓冲器构成的反馈系统，反馈系统一端与导叶接力器连接，另一端与导叶配压阀连接，反馈系统把活动导叶的信号反馈到导叶配压阀，这时协联机构拐臂、协联凸轮、滚轮通过连杆使叶片配压阀阀芯移动，叶片配压阀通过阀门控件操作叶片接力器,使转轮叶片角度调节到与活动导叶开度对应的角度, 如果离心摆测出机组的转速小于给定值反之。

所述的叶片配压阀与叶片接力器之间的阀门控件是在第一油管上连接第一三通阀，在叶片配压阀与叶片接力器之间的第二油管上连接第二三通阀。

所述的叶片配压阀的a1端连接第一三通阀的第一通，叶片接力器的a2端连接第一三通阀的第二通，叶片配压阀的a端连接第一三通阀的第三通；叶片配压阀的b1端连接第二三通阀的第一通，叶片接力器的b2端连接第二三通阀的第二通，叶片配压阀的b端连接第二三通阀的第三通；在通常开机和运行情况下，通过第一三通阀将a1端和a2端接通，叶片配压阀的a端与a1和a2不通；通过第二三通阀将b1端和b2端接通，叶片配压阀的b端与b1和b2不通；只有当机组停机或由发电工况转换为调相工况关闭活动导叶时，通过指令系统给第一三通阀和第二三通阀发出指令，第一三通阀的阀芯转动将管路切换为叶片配压阀的a供油管与叶片接力器的a2端接通，叶片配压阀的a1端与叶片接力器的a2不通；第二三通阀的阀芯转动将管路切换为叶片配压阀的b供油管与叶片接力器的b2端接通，叶片配压阀的b1端与叶片接力器的b2不通；

这时在叶片接力器的作用下直至将转轮叶片角度开大到所要求的角度或最大角度，在由指令控制系统给第一三通阀和第二三通阀发出指令，使叶片配压阀的a1端和a供油管、叶片接力器的a2；叶片配压阀的b1端和b回油管、叶片接力器的b2端之间互不接通；之后再待机组停止转动或发电工况过渡到调相工况过程完成以后，由指令控制再将第一三通阀和第二三通阀恢复原位，使a1端、a2端接通，a供油管与a1端、a2端不通，b1端、b2端接通，b回油管与b1端、b2端不接通；将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。

所述的叶片配压阀与叶片接力器之间的阀门控件是在叶片配压阀与叶片接力器之间连接四通换向阀，叶片配压阀的a1端和b1端分别连接四通换向阀的两通，叶片接力器的a2端和b2端分别连接四通换向阀的另外两通，四通换向阀通过指令控制四通换向阀阀板进行切换。

所述的叶片配压阀的a1端和b1端，叶片接力器的a2端和b2端通过接口管子与四通换向阀的四通口连接。

所述的通过指令控制四通换向阀阀板进行切换，一般开机和运行情况下，四通换向阀保持原位置不变即：即四通换向阀的阀板移动到叶片配压阀的a1端和叶片接力器的a2端相通；叶片配压阀的b1端和叶片接力器的b2端相通；只有当机组停机或由发电工况转换为调相工况关闭活动导叶时，通过指令系统给四通换向阀发出指令，使叶片配压阀的a1端和叶片接力器的b2端相通，叶片配压阀的b1端和叶片接力器的a2相通；这时原协联给叶片配压阀发出的指令是转轮叶片角度减小，由于四通换向阀两端的接口管子通过阀板移动切换了位置，转轮叶片角度反而变大，使叶片配压阀工作特性成为发散，直至转轮叶片角度开到最大；

之后再待机组停止转动或发电工况过渡到调相工况（调相压水）完成以后，由指令控制系统通过延时自动或人工又将两根管子切换到原协联要求的设计位置：即四通换向阀的阀板移动到叶片配压阀的a1端和叶片接力器的a2端相通；叶片配压阀的b1端和叶片接力器的b2端相通；再利用叶片主配阀这时工作的收敛性，将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。

本发明的技术效果为：1、可防止立式水轮发电组在停机或由发电工况转换到调相工况过程中发生抬机，减少卧式水轮发电机组在这两个过程中水流对机组的轴向后推力，提高机组的稳定性。2、有利于机组的停机，增加制动力矩；有利于缩短由发电工况转换到调相工况过程的时间，使机组很快过度到稳定状态。3、结构简单、安全可靠。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例1结构示意图；

图2是图1的原理图；

图3是本发明实施例2结构示意图。

图中，1．离心摆；2.导叶配压阀；3.导叶接力器；4.反馈杆；5.硬反馈；6.缓冲器；7.拐臂；8.协联凸轮；9.滚轮；10.叶片配压阀；（a.供油管、b.回油管）、11.叶片接力器；12.第一三通阀；13.第二三通阀；14、第一油管；15、第二油管；16、四通换向阀。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，在叶片配压阀10与叶片接力器11之间的第一油管14上连接第一三通阀12，在叶片配压阀10与叶片接力器11之间的第二油管15上连接第二三通阀13。

叶片配压阀10的a1端连接第一三通阀12的第一通，叶片接力器11的a2端连接第一三通阀12的第二通，叶片配压阀10的a端连接第一三通阀12的第三通。

叶片配压阀10的b1端连接第二三通阀13的第一通，叶片接力器11的b2端连接第二三通阀13的第二通，叶片配压阀10的b端连接第二三通阀13的第三通。

在通常开机和运行情况下，通过第一三通阀12将a1端和a2端接通，叶片配压阀10的a端与a1和a2不通（如图2（A））。

通过第二三通阀13将b1端和b2端接通，叶片配压阀10的b端与b1和b2不通（如图2（D））。

只有当机组停机或由发电工况转换为调相工况关闭活动导叶时，通过指令系统给第一三通阀12和第二三通阀13发出指令，第一三通阀12的阀芯转动将管路切换为叶片配压阀10的a供油管与叶片接力器11的a2端接通，叶片配压阀10的a1端与叶片接力器11的a2不通（如图2（B））。

第二三通阀13的阀芯转动将管路切换为叶片配压阀10的b供油管与叶片接力器11的b2端接通，叶片配压阀10的b1端与叶片接力器11的b2不通（如图2（E））。

这时在叶片接力器11的作用下直至将转轮叶片角度开大到所要求的角度或最大角度，在由指令控制系统给第一三通阀12和第二三通阀13发出指令，使叶片配压阀10的a1端和a供油管、叶片接力器11的a2；叶片配压阀10的b1端和b回油管、叶片接力器11的b2端之间互不接通（如图2（C））、（如图2（F））。

之后再待机组停止转动或发电工况过渡到调相工况过程（调相压水）完成以后，由指令控制再将第一三通阀12和第二三通阀13恢复原位，使a1端、a2端接通，a供油管与a1端、a2端不通（如图2（A）），b1端、b2端接通，b回油管与b1端、b2端不接通（如图2（D））。将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。

实施例2

如图3所示，叶片配压阀10与叶片接力器11之间连接四通换向阀16，叶片配压阀10的a1端和b1端分别连接四通换向阀16的两通，叶片接力器11的a2端和b2端分别连接四通换向阀16的另两通，四通换向阀16通过指令控制四通换向阀16阀板进行切换，使叶片配压阀10的a1端和叶片接力器11的b2端相通，使叶片配压阀10的b1端和叶片接力器11的a2相通；同样可以切换成使叶片配压阀10的a1端和叶片接力器11的a2相通，使叶片配压阀10的b1端和叶片接力器11的b2相通。

叶片配压阀10的a1端和b1端，叶片接力器11的a2端和b2端通过接口管子与四通换向阀16的四通口连接。

四通换向阀16用于使叶片配压阀10与叶片接力器11之间连接的两根管子来回切换，一般开机和运行情况下，四通换向阀16保持原位置不变即：即四通换向阀16的阀板移动到叶片配压阀10的a1端和叶片接力器11的a2端相通；叶片配压阀10的b1端和叶片接力器11的b2端相通。

只有当机组停机或由发电工况转换为调相工况关闭活动导叶时，通过指令系统给四通换向阀16发出指令，使叶片配压阀10的a1端和叶片接力器11的b2端相通，叶片配压阀10的b1端和叶片接力器11的a2相通。这时原协联给叶片配压阀10发出的指令是转轮叶片角度减小(如果指令不够明显，指令控制系统给四通换向阀16发出指令的同时给叶片配压阀10一个减小转轮叶片角度的指令)，由于四通换向阀16两端的接口管子通过阀板移动切换了位置，转轮叶片角度反而变大，使叶片配压阀10工作特性成为发散，直至转轮叶片角度开到最大。

之后再待机组停止转动或调相压水完成以后，由指令控制系统通过延时自动或人工又将两根管子切换到原协联要求的设计位置：即四通换向阀16的阀板移动到叶片配压阀10的a1端和叶片接力器11的a2端相通；叶片配压阀10的b1端和叶片接力器11的b2端相通。再利用叶片主配阀10这时工作的收敛性，将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。

本发明在原协联关系基础上将水轮机停机和有调相要求的机组由发电工况过渡到调相工况过程改变为，活动导叶在任何开度关闭的同时，要求转轮叶片角度增大，随后待机组停止转动或发电工况过渡到调相工况(调相压水)完成以后，再将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，其他工况保持原协联关系不变，也就是小叶片角度开机，大叶片角度关机。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (4)

1.水轮机协联调节方法，其特征是：至少包括离心摆（1），离心摆（1）用同步电机驱动与机组同步转动，测出机组的转速，如果转速大于给定值，机组的用电负荷减少，离心摆（1）就通过杠杆连接机构操作导叶配压阀（2）阀芯向下移动，导叶配压阀（2）与导叶接力器（3）连接，导叶配压阀（2）操控导叶接力器（3）将活动导叶开度关小，反馈杆（4）、硬反馈（5）、缓冲器（6）构成的反馈系统，反馈系统一端与导叶接力器（3）连接，另一端与导叶配压阀（2）连接，反馈系统把活动导叶的信号反馈到导叶配压阀（2），这时协联机构拐臂（7）、协联凸轮（8）、滚轮（9）通过连杆使叶片配压阀（10）阀芯移动，叶片配压阀（10）通过阀门控件操作叶片接力器（11）,使转轮叶片角度调节到与活动导叶开度对应的角度。

2.根据权利要求1所述的水轮机协联调节方法，其特征是：所述的叶片配压阀（10）与叶片接力器（11）之间的阀门控件是在第一油管（14）上连接第一三通阀（12），在叶片配压阀（10）与叶片接力器（11）之间的第二油管(15)上连接第二三通阀(13)。

3.根据权利要求2所述的水轮机协联调节方法，其特征是：所述的叶片配压阀(10)的a1端连接第一三通阀(12)的第一通，叶片接力器(11)的a2端连接第一三通阀(12)的第二通，叶片配压阀（10）的a端连接第一三通阀（12）的第三通；叶片配压阀（10）的b1端连接第二三通阀（13）的第一通，叶片接力器（11）的b2端连接第二三通阀（13）的第二通，叶片配压阀（10）的b端连接第二三通阀（13）的第三通；在通常开机和运行情况下，通过第一三通阀（12）将a1端和a2端接通，叶片配压阀（10）的a端与a1和a2不通；通过第二三通阀（13）将b1端和b2端接通，叶片配压阀（10）的b端与b1和b2不通；只有当机组停机或由发电工况转换为调相工况关闭活动导叶时，通过指令系统给第一三通阀（12）和第二三通阀（13）发出指令，第一三通阀（12）的阀芯转动将管路切换为叶片配压阀（10）的a供油管与叶片接力器(11)的a2端接通，叶片配压阀(10)的a1端与叶片接力器(11)的a2不通；第二三通阀(13)的阀芯转动将管路切换为叶片配压阀(10)的b供油管与叶片接力器(11)的b2端接通，叶片配压阀(10)的b1端与叶片接力器(11)的b2不通；这时在叶片接力器(11)的作用下直至将转轮叶片角度开大到所要求的角度或最大角度，在由指令控制系统给第一三通阀(12)和第二三通阀(13)发出指令，使叶片配压阀(10)的a1端和a供油管、叶片接力器(11)的a2；叶片配压阀(10)的b1端和b回油管、叶片接力器(11)的b2端之间互不接通；之后再待机组停止转动或发电工况过渡到调相工况过程完成以后，由指令控制再将第一三通阀(12)和第二三通阀(13)恢复原位，使a1端、a2端接通，a供油管与a1端、a2端不通，b1端、b2端接通，b回油管与b1端、b2端不接通；将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。

4.根据权利要求2所述的水轮机协联调节方法，其特征是：所述的叶片配压阀(10)与叶片接力器(11)之间的阀门控件是在叶片配压阀(10)与叶片接力器(11)之间连接四通换向阀(16)，叶片配压阀(10)的a1端和b1端分别连接四通换向阀(16)的两通，叶片接力器(11)的a2端和b2端分别连接四通换向阀（16）的另两通，四通换向阀（16）通过指令控制四通换向阀（16）阀板进行切换，使叶片配压阀（10）的a1端和叶片接力器（11）的b2端相通，使叶片配压阀（10）的b1端和叶片接力器（11）的a2相通；同样可以切换成使叶片配压阀（10）的a1端和叶片接力器（11）的a2相通，使叶片配压阀（10）的b1端和叶片接力器（11）的b2相通；一般开机和运行情况下，四通换向阀（16）保持原位置不变即：即四通换向阀（16）的阀板移动到叶片配压阀（10）的a1端和叶片接力器（11）的a2端相通；叶片配压阀（10）的b1端和叶片接力器（11）的b2端相通；只有当机组停机或由发电工况转换为调相工况关闭活动导叶时，通过指令系统给四通换向阀（16）发出指令，使叶片配压阀（10）的a1端和叶片接力器（11）的b2端相通，叶片配压阀（10）的b1端和叶片接力器（11）的a2相通；这时原协联给叶片配压阀（10）发出的指令是转轮叶片角度减小，由于四通换向阀（16）两端的接口管子通过阀板移动切换了位置，转轮叶片角度反而变大，使叶片配压阀（10）工作特性成为发散，直至转轮叶片角度开到最大；之后再待机组停止转动或发电工况过渡到调相工况完成以后，由指令控制系统通过延时自动或人工又将两根管子切换到原协联要求的设计位置：即四通换向阀（16）的阀板移动到叶片配压阀（10）的a1端和叶片接力器（11）的a2端相通；叶片配压阀（10）的b1端和叶片接力器（11）的b2端相通；再利用叶片主配阀（10）这时工作的收敛性，将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。

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