CN111350627B - 一种带手自动切换的液压调速控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液压系统技术领域，特别是涉及一种带手自动切换的液压调速控制系统，包括压力油源、切换电磁阀、压力继电器一、压力表、自动切换液控换向阀、手动切换阀、液压信号输出比例阀一、液压信号输出比例阀二、导叶接力器和主配压阀，所述主配压阀包括上端控制腔、主阀阀芯和下端控制腔，所述下端控制腔内设有弹簧，通过自动控制模式或手动控制模式的切换后，处于主控位置的液压信号输出比例阀一或液压信号输出比例阀二的输出口与主配压阀的上端控制腔相连。通过本液压调速控制系统，能有效解决液压调速控制系统运行不可靠和故障发现、排除困难的问题。

Description

一种带手自动切换的液压调速控制系统
技术领域
本发明涉及液压系统技术领域，特别是涉及一种带手自动切换的液压调速控制系统。
背景技术
液压控制技术目前已广泛的应用于各行业中，在水电行业控制领域的应用也非常普遍。作为起重要调节、控制和应用场合，水电行业对调速液压系统的可靠性有非常高的要求。目前，许多作为大型电网调峰、调频任务的水电站出于机组安全运行考虑，要求起重要液压控制信号输出的电磁阀（一般为比例阀）采用冗余并联设计方式且能实现当主用电磁阀出现故障时能够可靠切换到另一个备用阀上。
现有设计中，提出了公开号为CN101487437，公开日为2009年07月22日的中国发明专利文件，来解决上述存在的技术问题，该专利文献所公开的技术方案如下：一种双伺服比例阀冗余电液随动系统，主配压阀经油路与液压控制系统相连接，主配压阀经电路与微机控制系统相连接，液压控制系统包括手/自动切换电磁阀、伺服比例阀、比例阀切换电磁阀以及液控换向阀，主配压阀上设置有流量反馈装置，包括流量反馈阀和位移传感器，液压控制系统中还设置有手动操作电磁阀。
上述技术方案在实际使用过程中，会出现以下问题：
（1）该专利虽能实现伺服比例阀的切换，但当切换电磁阀因阀芯卡阻、切换不到位等问题出现切换故障时，没有反馈信号报出，监控系统无法及时发现排除故障，整个液压控制系统会带着巨大安全隐患在运行。一旦主用的伺服比例阀出现故障，需要切换时，才能发现切换电磁阀切换不了的问题，故此时液压调速控制系统已无法及时完成切换操作，只能将系统泄压，造成事故停机。
虽然有的切换电磁阀自带阀芯位置检测功能，但这种功能方式有以下几个弊端：
a. 会造成采购成本的大幅上升,带阀芯位置反馈功能的切换电磁阀是普通切换电磁阀价格的9倍左右；
b. 因为采用电气信号检测，其可靠性并不高，在切换电磁阀长期、经常的切换阀芯动作后，会出现信号误报或不报等各种故障；
c.带阀芯位置反馈功能的切换电磁阀，阀芯容易出现卡阻和窜油的情况，会造成整个液压系统控制失灵或误动作等严重故障；同时也会因漏油量大，给系统带来巨大的能量损失，造成油液升温。
故将普通切换电磁阀替换为带阀芯位置反馈功能的切换电磁阀是行不通的，无法解决问题。
（2）无法实现切换电磁阀本身故障的在线检修，一旦切换电磁阀本身出现故障时，一般要将液压系统整体泄压、停机处理，造成检修时间过长机组事故停机，机组必须停机才能将故障排除。
（3）该手动控制时，没有手动切换伺服比例阀，而是直接手动控制开度控制阀的运作，伺服比例阀不再起作用，无法实现对无法精确控制主阀阀芯的运动。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种带手自动切换的液压调速控制系统，能有效解决液压调速控制系统运行不可靠和故障发现、排除困难的问题。
本发明是通过采用下述技术方案实现的：
一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：包括压力油源、切换电磁阀、压力继电器一、压力表、自动切换液控换向阀、手动切换阀、液压信号输出比例阀一、液压信号输出比例阀二、导叶接力器和主配压阀；所述主配压阀包括上端控制腔、主阀阀芯和下端控制腔，所述下端控制腔内设有弹簧，所述主配压阀的A、B口的开关腔通过油管路分别与导叶接力器的开关腔相连；所述手动切换阀设有油口一、油口二和油口三；所述切换电磁阀的P口接压力油源，T口接回油，输出口A连接自动切换液控换向阀的Y控制腔同时连接压力继电器一，输出口B连接自动切换液控换向阀的X控制腔同时连接压力表；所述液压信号输出比例阀一的输出口B与自动切换液控换向阀的输出口A连接，同时与手动切换阀的油口三连接；所述液压信号输出比例阀二的输出口B与自动切换液控换向阀的输出口B与连接，同时与手动切换阀的油口一连接；所述手动切换阀的油口二和自动切换液控换向阀的K口分别与主配压阀的上端控制腔相连。
还包括紧急停机电磁阀和紧急停机液控换向阀，所述紧急停机电磁阀的输出口B与紧急停机液控换向阀的右端控制腔X相通，输出口A与紧急停机液控换向阀的左端控制腔Y相通；紧急停机液控换向阀的P口与自动切换液控换向阀的K口和手动切换阀的油口二相通， A口与主配压阀的上端控制腔相通。
所述紧急停机电磁阀为单线圈紧急停机电磁阀。
还包括压力继电器二，所述压力继电器二的油口与紧急停机电磁阀的输出口B相通。
还包括检修球阀一、检修球阀二和检修球阀三，所述检修球阀一的进出口分别与液压信号输出比例阀一的P口和压力油源相通，检修球阀二的进出口分别与液压信号输出比例阀二的P口和压力油源相通，检修球阀三的进出口分别与切换电磁阀的P口和压力油源相通。
所述切换电磁阀、压力继电器一、压力继电器二、压力表、自动切换液控换向阀、手动切换阀、液压信号输出比例阀一、液压信号输出比例阀二、检修球阀一、检修球阀二、检修球阀三、紧急停机电磁阀和紧急停机液控换向阀安装在一个集成阀块上，所有油路的连接通过阀块内孔道实现。
切换电磁阀为二位四通阀，采用带位置锁定的双电磁铁的结构。
所述切换电磁阀、压力继电器一、压力继电器二、压力表、自动切换液控换向阀、手动切换阀、液压信号输出比例阀一、液压信号输出比例阀二、检修球阀一、检修球阀二、检修球阀三、紧急停机电磁阀和紧急停机液控换向阀均采用标准化液压元件。
自动切换液控换向阀为二位四通滑阀结构，自动切换液控换向阀的控制活塞两端通压力油源或回油。
手动切换阀油口一、油口二和油口三之间的手动操作角都为90°。
与现有技术相比，本发明的有益效果表现在：
1、本液压调速控制系统除了自动切换控制外还设计有手动切换功能。通过控制切换电磁阀两端的电磁铁，可在线对液压信号输出比例阀一和液压信号输出比例阀二的主备用工作状态实现切换控制且将切换结果通过压力继电器一开关量信号反馈给监控系统；通过观察压力表，现地判断出切换状态是否正确，哪个比例阀处于主或备用状态。当自动切换出现故障或者需要检修时，仍可通过手动切换阀实现液压信号输出比例阀一和液压信号输出比例阀二的主备用切换，使整个调速系统能够正常工作，保证机组的运行。
作为自动切换主油路使用的自动切换液控换向阀，在其先导切换电磁阀的控制下两端控制腔通压力油或回油，实现自动切换液控换向阀阀芯工位的变化，改变自动切换油路系统连接方式，实现液压信号输出比例阀一和液压信号输出比例阀二的主备用状态的改变。自动切换液控换向阀采用两端液压油控制方式，避免使用弹簧作为阀芯回复机构时在长期使用情况下，会因阀芯动作频繁或长时间处于压缩状态，造成弹簧疲劳失效的安全隐患。同时液压力操作较弹簧力大，在自动切换液控换向阀阀芯间隙出现因异物卡阻的情况下，靠液压力仍能够将阀芯推动换向。这种换向方式安全性、可靠性较高且对阀芯和阀套的配合间隙要求不高，工艺性好、便于加工和装配。
主配压阀的下端控制腔安装有弹簧，上端控制腔连通来自液压信号输出比例阀的液压信号输出控制口。当其上端控制腔液压油产生的向下的液压力和主阀阀芯的重力与下端的弹簧力相平衡时，主阀阀芯保持不动，此时靠阀芯的阀盘结构将主阀开关腔A、B口封住，导叶接力器将保持不动；当弹簧力大于液压力和主阀阀芯的重力时，主阀阀芯向上移动，导叶接力器向关方向运动；当弹簧力小于液压主阀力和阀芯的重力时，主阀阀芯向下移动，导叶接力器向开启方向运动。不管是自动控制还是手动控制，都是通过液压信号输出比例阀精确控制进入主配压阀上端控制腔液压油的流量和压力，从而控制主阀阀芯的运动方向，进而控制水轮机导叶接力器的开启、关闭或保持在某一个固定位置不动。这种控制主阀的方式，使主阀的机械结构得以简化，只需控制主阀上端控制腔液压油相关参数即可实现对主阀阀芯的精确控制。
2、紧急停机液压回路由紧急停机液控换向阀和其先导控制的紧急停机电磁阀构成。设计为液控换向阀方式能增大换向阀长期使用的可靠度，避免出现使用弹簧换向时因弹簧疲劳和老化而出现的阀芯卡阻、换向不到位的问题。同时采用液压力换向驱动力大，可避免因小异物造成的阀芯卡阻问题。这种控制方式实现了调速控制系统在自动控制状态下，异常掉电时紧急停机的功能。
3、紧急停机电磁阀可以采用单线圈设计，在电厂异常失电时，靠紧急停机电磁阀右端的弹簧换向，紧急停机液控换向阀的X腔便通过紧急停机电磁阀通回油，而此时在紧急停机液控换向阀左端Y腔压力油作用下，实现紧急停机液控换向阀阀芯换向，主配压阀上端控制腔压力油便通过紧急停机液控换向阀通回油，主阀阀芯在底部弹簧力作用下向上移动，导叶接力器实现紧急关闭功能。
4、还包括压力继电器二，用于监测紧急停机电磁阀是处于正常或紧急停机的状态。机组正常运行时，该压力继电器二通入压力油，当发生紧急停机事故时，紧急停机电磁阀电磁铁失电，紧急停机电磁阀的输出口B通回油，压力继电器二也通回油，其开关相应动作并向监控系统报出调速系统紧急停机状态信号。
5、还包括检修球阀一、检修球阀二和检修球阀三，通过手动关闭各检修球阀，切断压力油源与对应阀门的连接，便可实现对该阀门的在线检修和更换，而不用使整个系统泄压，造成机组停机的现象发生。
6、所述切换电磁阀、压力继电器一、压力继电器二、压力表、自动切换液控换向阀、手动切换阀、液压信号输出比例阀一、液压信号输出比例阀二、检修球阀一、检修球阀二、检修球阀三、紧急停机电磁阀和紧急停机液控换向阀安装在一个集成阀块上，作为一个完整的功能模块，适用于各种要求具有这种液压信号阀切换、状态信号检测和显示、紧急停机和电磁阀在线检修功能的液压控制系统中。集成体积小，便于安装，做成一个整体功能模块后，没有中间管路的连接，减少了漏点，外观整洁、紧凑美观，能有效避免分散布置时各元件占用空间大和采用明管连接时因管路和接头数量多，而造成的漏油情况的发生。
7、切换电磁阀为二位四通阀，采用带位置锁定的双电磁铁的结构，可避免电磁铁长期带电运行。
8、所述切换电磁阀、压力继电器一、压力继电器二、压力表、自动切换液控换向阀、手动切换阀、液压信号输出比例阀一、液压信号输出比例阀二、检修球阀一、检修球阀二、检修球阀三、紧急停机电磁阀和紧急停机液控换向阀均采用标准化液压元件，互换和通用性好，便于在各种液压控制系统中应用。
9、自动切换液控换向阀的控制活塞两端通压力油源或回油，而不采用压差式或弹簧式控制，这种方式使活塞换向可靠，减少自动切换液控换向阀芯卡阻或窜油的情况发生，另外因两端控制腔作用面积相同，使换向活塞和壳体的加工工艺性好，同时也有利于装配。
10、手动切换阀油口一、油口二和油口三之间的手动操作角都为90°，位置关系便于操作，同时手动切换阀手柄上设有的位置开关，可将手动切换阀切换状态信号送给监控，同时确保切换到位。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：
图1为本发明的液压调速控制系统的原理示意图；
图2为本发明中液压调速控制系统的轴二侧视图；
图3为本发明中液压调速控制系统的侧视图；
图4为本发明中液压调速控制系统的俯视图；
图中标记：
1、压力油源，2、切换电磁阀，3、压力继电器一，4、压力表，5、自动切换液控换向阀，6、手动切换阀，7、液压信号输出比例阀一，8、液压信号输出比例阀二，9、导叶接力器，10、主配压阀，11、紧急停机电磁阀，12、紧急停机液控换向阀，13、压力继电器二，14、检修球阀一，15、检修球阀二，16、检修球阀三。
具体实施方式
实施例1
作为本发明基本实施方式，本发明包括一种带手自动切换的液压调速控制系统，包括主控液压系统、压力油源1、两位四通切换电磁阀2、监测切换状态用的压力继电器一3、压力表4、自动切换液控换向阀5、手动切换阀6、液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8。所述手动切换阀6设有油口一、油口二和油口三。
切换电磁阀2采用双电磁铁带位置锁定的结构，可避免电磁铁长期带电运行。该切换电磁阀2的P口接压力油源1，T口接回油，输出口A连接自动切换液控换向阀5的Y控制腔同时连接压力继电器一3，输出口B连接自动切换液控换向阀5的X控制腔同时连接压力表4。所述液压信号输出比例阀一7的输出口B与自动切换液控换向阀5的输出口A连接，同时与手动切换阀6的油口三连接；所述液压信号输出比例阀二8的输出口B与自动切换液控换向阀5的输出口B连接，同时与手动切换阀6的油口一连接。所述手动切换阀6的油口二和自动切换液控换向阀5的K口分别与主控液压系统相连，用于输出。自动切换液控换向阀5为二位四通滑阀结构，靠两端液压控制腔通压力油或回油产生的液压驱动力驱动阀芯实现换向，改变系统油路状态。
液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8的P口接压力油源1，T口通回油，液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8输出的液压控制信号经过自动切换液控换向阀5选择后进入主控液压系统，该主控液压系统具体可以为主配压阀10。液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8作为重要的液压流量与压力控制输出阀，采用冗余设计，通过电气控制系统并联使用，当一个输出阀产生故障时，可自动的切换到另一个备用阀上。
实施例2
作为本发明一较佳实施方式，参照说明书附图1，本发明包括一种带手自动切换的液压调速控制系统，包括压力油源1、两位四通切换电磁阀2、监测切换状态用的压力继电器一3、压力表4、自动切换液控换向阀5、手动切换阀6、液压信号输出比例阀一7、液压信号输出比例阀二8、导叶接力器9、主配压阀10、紧急停机电磁阀11、紧急停机液控换向阀12、监测停机停机用的压力继电器二13、检修液压信号输出比例阀一7用的检修球阀一14、检修液压信号输出比例阀二8用的检修球阀二15和检修切换电磁阀2用的检修球阀三16。
所述检修球阀一14的进出口分别与液压信号输出比例阀一7的P口和压力油源1相通，检修球阀二15的进出口分别与液压信号输出比例阀二8的P口和压力油源1相通，检修球阀三16的进出口分别与切换电磁阀2的P口和压力油源1相通。
所述主配压阀10包括上端控制腔、主阀阀芯和下端控制腔，所述下端控制腔内设有弹簧，所述导叶接力器9有开关腔两个油口，通过主配压阀10的A、B口连接压力油或回油，实现导叶接力器9活塞杆的伸出和缩回运动。
所述手动切换阀6设有油口一、油口二和油口三，所述油口一与油口二、油口二与油口三之间的手动操作夹角都为90°。所述油口二作为手动切换控制时液压信号输出油口经紧急停机液控换向阀12与主配压阀10的上端控制腔相连。
所述切换电磁阀2的P口接压力油源1，T口接回油，输出口A连接自动切换液控换向阀5的Y控制腔同时连接压力继电器一3作为向监控提供状态信号使用，输出口B连接液控换向阀的X控制腔同时连接压力表4作为现地切换状态显示使用。所述自动切换液控换向阀5的输出口A与液压信号输出比例阀一7的输出口B连接，同时与手动切换阀6的油口三连接；所述自动切换液控换向阀5的输出口B与液压信号输出比例阀二8的输出口B连接，同时与手动切换阀6的油口一连接。
当该手动切换阀6在0°位置时，手动切换阀6的油口一与油口二油路相通，此时液压信号输出比例阀二8的输出口B与主配压阀10的上端控制腔相通，则该液压信号输出比例阀二8处于主用状态；当手动切换阀6在180°位置时，手动切换阀6的油口二与油口三油路相通，此时液压信号输出比例阀一7的输出口B与主配压阀10的上端控制腔相通，则该液压信号输出比例阀一7处于主用状态。当手动切换阀6处于90°位置时，油口一、油口二和油口三的油路互不相通，手动切换阀6没有液压控制信号的输出，此时手动切换不起作用。
液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8的P口接压力油源1，T口通回油，所述自动切换液控换向阀5的控制活塞两端通压力油源1或回油。压力油进入切换电磁阀2的P口，通过切换电磁阀2的控制，其A口或B口有压力油输出，其T口一直通回油。当切换电磁阀2的A口通压力，B口通回油时，自动切换液控换向阀5处于左侧工位，相应的液压信号输出比例阀一7输出的控制液压油通过自动切换液控换向阀5和紧急停机液控换向阀12后进入到主配压阀10的上端控制腔中，液压信号输出比例阀一7处于自动切换控制的主用状态。此时压力继电器一3通压力油，报出有压动作信号，压力表4通回油，压力显示为0。当切换电磁阀2的B口通压力油，A口通回油时，自动切换液控换向阀5处于右侧工位，相应的液压信号输出比例阀二8处于自动切换控制的主用状态，即液压信号输出比例阀二8输出的控制液压油通过自动切换液控换向阀5和紧急停机液控换向阀12后输出到主配压阀10的上端控制腔中。此时压力继电器一3通回油，向监控报出无压动作信号，压力表4通压力油，显示系统压力。
所述紧急停机电磁阀11的P口接压力油源1、T口通回油，B口为工作油口与紧急停机液控换向阀12的右端控制腔X相通，A口也为工作油口与紧急停机液控换向阀12的左端控制腔Y相通。所述紧急停机液控换向阀12的P口与自动切换液控换向阀5的K口和手动切换阀6的油口二相通，T口通回油，A口作为切换控制装置唯一的液压信号输出口与主配压阀10的上端控制腔相通。紧急停机电磁阀11采用单线圈设计，当紧急停机电磁阀11电磁线圈失电或整个厂用电消失时，在该阀右端弹簧的作用下，实现阀芯换向，则紧急停机液控换向阀12的X控制腔便与回油相通，紧急停机液控换向阀12左端Y控制腔相应的通入压力油，阀芯在左端压力油的作用下换向，使主配压阀10上端控制腔与回油相通，上端液压力消失，主阀阀芯便在下端弹簧力的作用下上移，此时压力油便通过主配压阀10的B口进入导叶接力器9的关腔，导叶接力器9开腔的油液通过主配压阀10的A口通回油，导叶接力器9实现快速关闭。
所述压力继电器二13的油口与紧急停机电磁阀11的输出口B相通，用于监测该阀是处于正常或紧急停机的状态。机组正常运行时，该压力继电器二13通入压力油，当发生紧急停机事故时，紧急停机电磁阀11电磁铁失电，B口通回油，压力继电器二13也通回油，其开关相应动作并向监控系统报出调速系统紧急停机状态信号。
实施例3
作为本发明另一较佳实施方式，本发明包括一种带手自动切换的液压调速控制系统，包括调速器控制器、压力油源1、切换电磁阀2、自动切换液控换向阀5、手动切换阀6、液压信号输出比例阀一7、液压信号输出比例阀二8、导叶接力器9、主配压阀10、紧急停机电磁阀11和紧急停机液控换向阀12。
所述主配压阀10为一个三位五通的滑阀结构，包括上端控制腔、主阀阀芯和下端控制腔，所述下端控制腔内设有弹簧，所述主配压阀10的A、B口的开关腔通过油管路分别与导叶接力器9的开关腔相连。主配压阀10上端控制腔与紧急停机液控换向阀12的A口相连，该口最终与液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8的输出口相连。
通过自动控制模式或手动控制模式的切换后，处于主控位置的液压信号输出比例阀一7或液压信号输出比例阀二8接受调速器控制器的电气控制信号，通过与电气信号成比例的控制自身阀芯的位移，实现对输出液压油流量和压力的调节，改变主配压阀10上端控制腔液压油的压力，与主配压阀10底部的弹簧实现力的平衡（主阀阀芯静止状态）或不平衡（主阀阀芯移动状态），对主阀阀芯上、下的位移量进行控制，进而实现对导叶接力器9的开启和关闭的控制和速度的精确调节。
其中自动控制模式具体指：
在自动控制状态下，切换电磁阀2通过自动切换液控换向阀5两端的控制腔控制自动切换液控换向阀5的阀芯所处的工位，进而决定液压信号输出比例阀一7或液压信号输出比例阀二8处于主控位置。使用自动切换液控换向阀5的方式来改变系统油路，避免了采用弹簧力使阀芯换向在长期使用情况下，会因动作频繁或弹簧长时间处于压缩状态，造成弹簧疲劳失效的安全隐患。同时自动切换液控换向阀5不属于差压式控制换向，因此该自动切换液控换向阀5的工艺性和可靠性比差压式液控换向阀好，大幅降低了液控阀阀芯卡阻和通过阀芯与阀套配合间隙窜油情况的发生。
当自动切换功能遇到故障，例如切换电磁阀2阀芯发卡、自动切换液控换向阀5阀芯动作不到位等情况时，手动切换阀6可实现冗余输出阀的手动切换。所述手动切换阀6设有油口一、油口二和油口三，人工旋转手动切换阀6的手柄，通过选择三个油口之间的连通方式，决定液压信号输出比例阀一7或液压信号输出比例阀二8处于主控位置，同时手动切换阀6的手柄上设有的位置开关，可将手动切换阀6的切换状态信号送给监控，同时确保切换到位。具体为：当手动切换阀6的手柄位于0°位置时，手动切换阀6的油口一与油口二相通，液压信号输出比例阀二8的输出口B输出的液压信号最终进入与主配压阀10的上端控制腔，液压信号输出比例阀二8处于手动切换主用状态；当手动切换阀6在180°位置时，手动切换阀6的油口二与油口三相通，液压信号输出比例阀一7的输出口B输出的液压信号最终进入与主配压阀10的上端控制腔，液压信号输出比例阀一7处于手动切换主用状态；当手动切换阀6处于90°位置时，油口一、油口二和油口三互不相通，通过手动切换阀6没有液压控制信号的控制输出，手动切换控制不起作用。
实施例4
作为本发明最佳实施方式，参照说明书附图1，本发明包括一种带手自动切换的液压调速控制系统，包括压力油源1、两位四通切换电磁阀2、监测切换状态用的压力继电器一3、压力表4、自动切换液控换向阀5、手动切换阀6、液压信号输出比例阀一7、液压信号输出比例阀二8、导叶接力器9、主配压阀10、紧急停机电磁阀11、紧急停机液控换向阀12、监测停机停机用的压力继电器二13、检修液压信号输出比例阀一7用的检修球阀一14、检修液压信号输出比例阀二8用的检修球阀二15和检修切换电磁阀2用的检修球阀三16。
所述主配压阀10包括上端控制腔、阀芯和下端控制腔。
所述手动切换阀6设有油口一、油口二和油口三，手动切换阀6的油口一、油口二和油口三之间的手动操作角都为90°。所述油口二经过紧急停机液控换向阀12最终与主配压阀10的上端控制腔相连。
切换电磁阀2为二位四通阀，带定位装置的双电磁铁结构。所述切换电磁阀2的P口接压力油源1，T口接回油，A口连接自动切换液控换向阀5的Y控制腔同时连接压力继电器一3，B口连接自动切换液控换向阀5的X控制腔同时连接压力表4；所述自动切换液控换向阀5的A口与液压信号输出比例阀一7的B口连接，同时与手动切换阀6的油口三连接；所述自动切换液控换向阀5的B口与液压信号输出比例阀二8的B口连接，同时与手动切换阀6的油口一连接；液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8的P口接压力油源11，T口通回油，液压控制信号经过自动切换液控换向阀5选择后通过紧急停机液控换向阀12进入到主配压阀10的上端控制腔。
控制用压力油源1分别进入切换电磁阀2的P口、液压信号输出比例阀一7、液压信号输出比例阀二8的P口和紧急停机电磁阀11的P口，使切换电磁阀2、液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8的T口直接通回油。切换电磁阀2的A口与自动切换液控换向阀5的左端控制腔Y相连，并引出一路同时与压力继电器一3相连，用于监测从切换电磁阀2的A口输出的液压油压力的变化，进而间接监测自动切换液控换向阀5阀芯位置的切换状态。切换电磁阀2的B口与自动切换液控换向阀5的另一个控制腔X相连，并引出一路同时与压力表4相连，用于现地监测从切换电磁阀2的B口输出的液压油压力的变化。自动切换液控换向阀5的A口和B口分别连接液压信号输出比例阀一7和液压信号输出比例阀二8的输出口B，液压信号输出阀输出的控制信号经过自动切换液控换向阀5选择后通过紧急停机液控换向阀12进入到主配压阀10的上端控制腔。
当切换电磁阀2右端线圈得电，切换电磁阀2处于右端工位，压力油源1通过切换电磁阀2进入自动切换液控换向阀5的左端控制腔，自动切换液控换向阀5的阀芯在左端控制腔压力油的作用下向右侧移动，阀芯处于左侧工位，此时液压信号输出比例阀二8一的B口输出的液压控制油经自动切换液控换向阀5和紧急停机液控换向阀12后进入主配压阀10的上端控制腔。此时压力继电器一3报出有压信号，压力表4显示系统压力为0。当切换电磁阀2左端线圈得电时，压力继电器一3报出有无压信号，压力表4显示系统压力。
手动切换阀6的作用是当自动切换液压控制油路出现故障或某个阀出现阀芯发卡和窜、漏油等问题时，利用手动切换，方便了对装置自动控制部分故障的在线检修和维护工作，延长了液压系统的正常工作时间，提高了系统的可靠性和维护性。
手动切换阀6手柄处于90°位置，此时手动切换阀6的3个控制油口各不相通，手动切换阀6的油口二没有控制液压油的输出，装置处于自动切换控制状态，手动切换操作不起作用。
在机组实际运动过程中，自动切换控制功能处于主用状态，当自动切换回路出现故障时才转入冗余手动切换控制。当手动切换阀6处于油口一与油口二的油口连通时，液压信号输出比例阀二8的B口输出的液压控制信号经手动切换阀6和紧急停机液控换向阀12后进入主配压阀10的上端控制腔，液压信号输出比例阀二8则处于手动切换的主用位置。同理当手动切换阀6处于油口三与油口二连通时，液压信号输出比例阀一7的B口输出的液压控制信号经手动切换阀6和紧急停机液控换向阀12后进入主配压阀10的上端控制腔，液压信号输出比例阀一7则处于手动切换的主用位置。经过手动切换阀选择后，处于主用位置的液压信号输出比例阀一7或液压信号输出比例阀二8通过紧急停机液控换向阀12进入到主配压阀10的上端控制腔。
主配压阀10的下端控制腔安装有弹簧，当其上端控制腔液压油产生的向下的液压力和主阀阀芯的重力的合力与下端的弹簧力相平衡时，主阀阀芯保持不动，此时主阀阀芯上的阀盘将主阀开关腔油口封闭，导叶接力器9保持不动；当弹簧力大于液压力和主阀阀芯的重力时，主阀阀芯向上移动，导叶接力器9处于关闭状态；当弹簧力小于液压力和阀芯的重力时，主阀阀芯向下移动，导叶接力器9处于开启状态。通过液压信号控制输出阀控制进入主配压阀10上端控制腔液压油的流量和压力，从而控制主阀阀芯的运动方向，进而控制水轮机导叶接力器9的开启、关闭或保持在某一个固定位置不动。
所述检修球阀一14的进出口分别与液压信号输出比例阀一7的P口和压力油源1相通，检修球阀二15的进出口分别与液压信号输出比例阀二8的P口和压力油源1相通，检修球阀三16的进出口分别与切换电磁阀2的P口和压力油源1相通。当需要检修时，只需关闭各阀压力油路上的检修阀门即可。如需检修或更换液压信号输出比例阀一7时，关闭检修球阀一14；需检修或更换液压信号输出比例阀二8时，关闭检修球阀二15；需检修或更换切换电磁阀2时，关闭检修球阀三16。检修和更换都可在线进行，不影响机组的正常运行。当检修切换电磁阀2时，需将切换功能转至手动切换控制状态。
所述紧急停机电磁阀11的P口接压力油源1，T口通回油，B口为工作油口与紧急停机液控换向阀12的右端控制腔X相通，A口也为工作油口与紧急停机液控换向阀12的左端控制腔Y相通。所述紧急停机液控换向阀12的P口与自动切换液控换向阀5的K口和手动切换阀6的油口2相通，T口通回油，A口作为切换控制装置唯一的液压信号输出口与主配压阀10的上端控制腔相通。
当机组需要紧急停机控制时，紧急停机电磁阀11电磁铁失电，阀芯换向，在紧急停机液控换向阀12的两端液压控制腔作用下，使阀芯换向，主配压阀10上端控制腔通过自动切换液控换向阀5回油，主阀阀芯失去向下的作用力后，在底部弹簧力作用下上移，迅速关闭导叶接力器9。所述压力继电器二13的油口与紧急停机电磁阀11的输出口B相通，用于监测该阀是处于正常或紧急停机的状态。机组正常运行时，该压力继电器二13通入压力油；当发生紧急停机事故时，紧急停机电磁阀11电磁铁失电，B口通回油，压力继电器二13也通回油，其开关相应动作并向监控系统报出调速系统紧急停机状态信号。
参照说明书附图2——说明书附图4，所述切换电磁阀2、压力继电器一3、压力继电器二13、压力表4、自动切换液控换向阀5、手动切换阀6、液压信号输出比例阀一7、液压信号输出比例阀二8、检修球阀一14、检修球阀二15、检修球阀三16、紧急停机电磁阀11和紧急停机液控换向阀12安装在一个集成阀块上，所有油路的连接通过阀块内孔道实现，且都为标准液压元件。作为一个完整的液压控制功能模块，适用于各种要求具有这种液压控制信号阀在线切换、状态报出和显示功能的液压控制系统中。同时该模块还具有在自动切换故障时手动切换冗余比例阀的功能且对每个电磁阀压力油口都配置了响应的检修球阀以便于阀的在线检修和更换操作。集成装置体积小，便于安装，且状态检测点完备，便于故障分析和状态检测。做成一个液压功能模块后，没有中间管路的连接，减少了漏点，外观整洁、紧凑美观。该阀组装置设计采用标准化液压元件集成，其互换和通用性好，作为一个整体功能装置，便于在各种液压系统中推广使用。
综上所述，本领域的普通技术人员阅读本发明文件后，根据本发明的技术方案和技术构思无需创造性脑力劳动而作出的其他各种相应的变换方案，均属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：包括压力油源（1）、切换电磁阀（2）、压力继电器一（3）、压力表（4）、自动切换液控换向阀（5）、手动切换阀（6）、液压信号输出比例阀一（7）、液压信号输出比例阀二（8）、导叶接力器（9）和主配压阀（10）；所述主配压阀（10）包括上端控制腔、主阀阀芯和下端控制腔，所述下端控制腔内设有弹簧，所述主配压阀（10）的A、B口的开关腔通过油管路分别与导叶接力器（9）的开关腔相连；所述手动切换阀（6）设有油口一、油口二和油口三；所述切换电磁阀（2）的P口接压力油源（1），T口接回油，输出口A连接自动切换液控换向阀（5）的Y控制腔同时连接压力继电器一（3），输出口B连接自动切换液控换向阀（5）的X控制腔同时连接压力表（4）；所述液压信号输出比例阀一（7）的输出口B与自动切换液控换向阀（5）的输出口A连接，同时与手动切换阀（6）的油口三连接；所述液压信号输出比例阀二（8）的输出口B与自动切换液控换向阀（5）的输出口B连接，同时与手动切换阀（6）的油口一连接；所述手动切换阀（6）的油口二和自动切换液控换向阀（5）的K口分别与主配压阀（10）的上端控制腔相连。
2.根据权利要求1所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：还包括紧急停机电磁阀（11）和紧急停机液控换向阀（12），所述紧急停机电磁阀（11）的输出口B与紧急停机液控换向阀（12）的右端控制腔X相通，输出口A与紧急停机液控换向阀（12）的左端控制腔Y相通；紧急停机液控换向阀（12）的P口与自动切换液控换向阀（5）的K口和手动切换阀（6）的油口二相通， A口与主配压阀（10）的上端控制腔相通。
3.根据权利要求2所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：所述紧急停机电磁阀（11）为单线圈紧急停机电磁阀。
4.根据权利要求3所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：还包括压力继电器二（13），所述压力继电器二（13）的油口与紧急停机电磁阀（11）的输出口B相通。
5.根据权利要求4所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：还包括检修球阀一（14）、检修球阀二（15）和检修球阀三（16），所述检修球阀一（14）的进出口分别与液压信号输出比例阀一（7）的P口和压力油源（1）相通，检修球阀二（15）的进出口分别与液压信号输出比例阀二（8）的P口和压力油源（1）相通，检修球阀三（16）的进出口分别与切换电磁阀（2）的P口和压力油源（1）相通。
6.根据权利要求5所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：所述切换电磁阀（2）、压力继电器一（3）、压力继电器二（13）、压力表（4）、自动切换液控换向阀（5）、手动切换阀（6）、液压信号输出比例阀一（7）、液压信号输出比例阀二（8）、检修球阀一（14）、检修球阀二（15）、检修球阀三（16）、紧急停机电磁阀（11）和紧急停机液控换向阀（12）安装在一个集成阀块上，所有油路的连接通过阀块内孔道实现。
7.根据权利要求1或6所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：切换电磁阀（2）为二位四通阀，采用带位置锁定的双电磁铁的结构。
8.根据权利要求6所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：所述切换电磁阀（2）、压力继电器一（3）、压力继电器二（13）、压力表（4）、自动切换液控换向阀（5）、手动切换阀（6）、液压信号输出比例阀一（7）、液压信号输出比例阀二（8）、检修球阀一（14）、检修球阀二（15）、检修球阀三（16）、紧急停机电磁阀（11）和紧急停机液控换向阀（12）均采用标准化液压元件。
9.根据权利要求1或8所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：自动切换液控换向阀（5）为二位四通滑阀结构，自动切换液控换向阀（5）的控制活塞两端通压力油源（1）或回油。
10.根据权利要求9所述的一种带手自动切换的液压调速控制系统，其特征在于：手动切换阀（6）油口一、油口二和油口三之间的手动操作角都为90°。
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