CN112682383A - 一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，包括紧急停机电磁阀、两位液控换向阀、开关控制阀、三位液控换向阀、插装阀组、比例调节阀、梭阀、压力油源P和主接力器，所述紧急停机电磁阀分别与机械过速控制油源PC和两位液控换向阀连接，所述开关控制阀、梭阀和比例调节阀均与两位液控换向阀连接，且开关控制阀与梭阀相互连接，所述三位液控换向阀分别与开关控制阀、梭阀和插装阀组连接，所述插装阀组和比例调节阀均与主接力器连接，所述压力油源P分别与插装阀组、三位液控换向阀和两位液控换向阀连接。本发明解决了现有技术存在的易漏油、集成度低、安装不便、故障率高等问题。

Description

一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统

技术领域

本发明属于调速器技术领域，具体涉及一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统。

背景技术

电力是工业生产和日常生活应用的重要能源之一，随着不可再生资源的日益减少，水力发电的优越性日益显示。水轮机调速器作为水电厂的重要设备，对水电站的正常运行起到关键作用。

目前水电调速器控制多数采用滑阀式结构，但在实际应用中，滑阀式结构存在着容易漏油、集成度低、安装不便、故障率高等技术问题。因而随着市场对新型调速器性能可靠、检修维护方便的新需求，迫切需要一种标准化程度高、功能齐全、成本低、性能可靠、便于安装等具有优异性能的新型调速器系统来满足市场的需要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供了一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，本发明解决了现有滑阀式结构在调速器控制系统中存在的容易漏油、集成度低、安装不便、故障率高等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，其特征在于：包括紧急停机电磁阀、两位液控换向阀、开关控制阀、三位液控换向阀、插装阀组、比例调节阀、梭阀、压力油源P和主接力器，所述紧急停机电磁阀分别与机械过速控制油源PC和两位液控换向阀连接，所述开关控制阀、梭阀和比例调节阀均与两位液控换向阀连接，且开关控制阀与梭阀相互连接，所述三位液控换向阀分别与开关控制阀、梭阀和插装阀组连接，所述插装阀组和比例调节阀均与主接力器连接，所述压力油源P分别与插装阀组、三位液控换向阀和两位液控换向阀连接。

所述主接力器包括两个控制腔，每个控制腔分别与插装阀组和比例调节阀连接。

所述插装阀组包括第一阀组和第二阀组，第一阀组和第二阀组均包括两个插装阀，第一阀组和第二阀组均与三位液控换向阀和压力油源连接，第一阀组和第二阀组分别与主接力器的两个控制腔连接。

所述的组合式调速器控制系统还包括手自动切换电磁阀和手动操作电磁阀，手自动切换电磁阀分别与两位液控换向阀、手动操作电磁阀和比例调节阀连接，手动操作电磁阀分别与主接力器的两个控制腔连接。

所述紧急停机电磁阀、两位液控换向阀、手自动切换电磁阀、手动操作电磁阀、比例调节阀、开关控制阀和三位液控换向阀均包括P进油口、A出油口和B出油口，所述梭阀包括C进油口、D进油口和O出油口，所述主接力器的两个控制腔分别为X控制腔和Y控制腔，所述三位液控换向阀和两位液控换向阀均包括X控制油口和Y控制油口；其中，

紧急停机电磁阀的P进油口与机械过速控制油源PC连接，紧急停机电磁阀的A出油口和B出油口分别与两位液控换向阀的Y控制油口和X控制油口连接；开关控制阀的P进油口和手自动切换电磁阀的P进油口均与两位液控换向阀的B出油口连接；

手自动切换电磁阀的A出油口和B出油口分别与手动操作电磁阀的P进油口和比例调节阀的P进油口连接，手动操作电磁阀的A出油口和B出油口分别与主接力器的X控制腔和Y控制腔连通，比例调节阀的A出油口和B出油口分别与主接力器的X控制腔和Y控制腔连通；

梭阀的C进油口和D进油口分别与开关控制阀的A出油口和两位液控换向阀的A出油口连接；三位液控换向阀的X控制油口和Y控制油口分别与开关控制阀的B出油口和梭阀的O出油口连接，三位液控换向阀的A出油口分别与第一阀组中的其中一个插装阀和第二阀组中的其中一个插装阀连接，三位液控换向阀的B出油口分别与第一阀组中的另一个插装阀和第二阀组中的另一个插装阀连接，第一阀组中的两个插装阀均与主接力器的X控制腔连接，第二阀组中的两个插装阀均与主接力器的Y控制腔连接；

两位液控换向阀的P进油口和三位液控换向阀的P进油口均与压力油源连接。

所述两位液控换向阀的P进油口和三位液控换向阀的P进油口并联后通过过滤器与压力油源连接。

采用本发明的优点在于：

1、本发明采用比例调节阀与插装阀组联合控制的方式进行主接力器的行程调节，具备紧急停机和过速关闭主接力器的功能，在机组需要进行大范围流量控制时，可使用开关控制阀控制插装阀组的启闭完成主接力器大范围的开度调整，开度达到比例调节阀调整范围时，插装阀全部截断油路，由比例调节阀进行调节。系统采用标准阀组完成水轮机调速器的控制，可取代传统滑阀式结构，减少系统的漏油，安装、维护更方便。

2、本发明能够实现失电紧急停机和过速停机的控制过程，传统的过速停机过程需要通过独立的事故配压阀来实现关机，而本调速器控制系统不仅能够直接独立实现机组过速时的停机过程，还能在系统失电时自动完成阀芯切换使主接力器关闭，完成机组的停机过程。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例2的结构示意图；

图3为实施例3的结构示意图；

图中标记为：1、紧急停机电磁阀，2、两位液控换向阀，3、手自动切换电磁阀，4、手动操作电磁阀，5、比例调节阀，6、梭阀，7、开关控制阀，8、三位液控换向阀，9、过滤器，10、第一插装阀，11、第二插装阀，12、第三插装阀，13、第四插装阀，14、主接力器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

实施例1

本实施例公开了一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，如图1所示，其包括紧急停机电磁阀1、两位液控换向阀2、开关控制阀7、三位液控换向阀8、插装阀组、比例调节阀5、梭阀6、压力油源P和主接力器14，所述紧急停机电磁阀1分别与机械过速控制油源PC和两位液控换向阀2连接，所述开关控制阀7、梭阀6和比例调节阀5均与两位液控换向阀2连接，且开关控制阀7与梭阀6相互连接，所述三位液控换向阀8分别与开关控制阀7、梭阀6和插装阀组连接，所述插装阀组和比例调节阀5均与主接力器14连接，所述压力油源P分别与插装阀组、三位液控换向阀8和两位液控换向阀2连接。

所述主接力器14包括两个用于控制主接力器14开闭的控制腔，每个控制腔分别与插装阀组和比例调节阀5连接。在实际使用时，可使用开关控制阀7与插装阀组配合对机组实现大范围流量控制，可使用比例调节阀5实现主接力器14小范围流量控制。

进一步的，所述插装阀组为本领域常规结构，且插装阀组与主接力器14的连接结构也为本领域公知，其具体包括第一阀组和第二阀组。其中，第一阀组包括两个插装阀，分别为第一插装阀10和第二插装阀11；第二阀组同样包括两个插装阀，分别为第三插装阀12和第四插装阀13；第一阀组和第二阀组均与三位液控换向阀8和压力油源连接，第一阀组和第二阀组分别与主接力器14的两个控制腔连接。

下面结合各阀门的具体油口对本发明的连接结构进行具体说明。

所述紧急停机电磁阀1、两位液控换向阀2、比例调节阀5、开关控制阀7和三位液控换向阀8均包括P进油口、A出油口、B出油口和T排油口，所述梭阀6包括C进油口、D进油口和O出油口，所述主接力器14的两个控制腔分别为X控制腔和Y控制腔，所述三位液控换向阀8和两位液控换向阀2均包括X控制油口和Y控制油口，所述第一插装阀10包括X1控制油口、A1工作油口和B1侧油口，第二插装阀11包括X2控制油口、A2工作油口和B2侧油口，第三插装阀12包括X3控制油口、A3工作油口和B3侧油口，第四插装阀13包括X4控制油口、A4工作油口和B4侧油口。各阀门的油口连接关系如下：

紧急停机电磁阀1的P进油口与机械过速控制油源PC连接，紧急停机电磁阀1的A出油口和B出油口分别与两位液控换向阀2的Y控制油口和X控制油口连接；开关控制阀7的P进油口和比例调节阀5的P进油口均与两位液控换向阀2的B出油口连接，比例调节阀5的A出油口和B出油口分别与主接力器14的X控制腔和Y控制腔连通。

梭阀6的C进油口和D进油口分别与开关控制阀7的A出油口和两位液控换向阀2的A出油口连接；三位液控换向阀8的X控制油口和Y控制油口分别与开关控制阀7的B出油口和梭阀6的O出油口连接，三位液控换向阀8的A出油口分别与第一阀组中第二插装阀11的X2控制油口和第二阀组中第三插装阀12的X3控制油口连接，三位液控换向阀8的B出油口分别与第一阀组中第一插装阀10的X1控制油口和第二阀组中第四插装阀13的X4控制油口连接；第一阀组中第一插装阀10的A1工作油口和第二插装阀11的A2工作油口并联后与主接力器14的X控制腔连接，第二阀组中第三插装阀12的A3工作油口和第四插装阀13的A4工作油口并联后与主接力器14的Y控制腔连接；第一插装阀10的B1侧油口和第三插装阀12的B3侧油口并联后与压力油源P连接，第二插装阀11的B2侧油口和第四插装阀13的B4侧油口并联后连通排油。

两位液控换向阀2的P进油口和三位液控换向阀8的P进油口均与压力油源连接。

下面结合图1详细说明本实施例的实施原理，图1所示为机组在开度保持时的控制系统状态，其实施原理如下：

当需要进行大波动（大范围流量）开启调节时，开关控制阀7切换至右边工位，压力油源P中的压力油进入两位液控换向阀2的P进油口和B出油口，再进入开关控制阀7的P进油口和B出油口，再进入三位液控换向阀8的X控制油口。三位液控换向阀8切换至左边工位，压力油源P中的压力油进入三位液控换向阀8的P进油口和B出油口，再进入第一插装阀10的X1控制油口和第四插装阀13的X4控制油口，第一插装阀10的阀芯和第四插装阀13的阀芯处于压紧关闭状态。第二插装阀11的X2控制油口和第三插装阀12的X3控制油口与三位液控换向阀8的A出油口相通并接至T排油口，第三插装阀12的阀芯在压力油源P的作用下向上开启，压力油自第三插装阀12的B3侧油口和A3工作油口处进入主接力器14的Y控制腔，主接力器14的X控制腔中的压力油经第二插装阀11的A2工作油口进入推开阀芯并自B2侧油口接至T排油口排出，主接力器14的活塞在Y控制腔的压力油作用下向左开启。当需要进行大波动关闭调节时，开关控制阀7切换至左边工位，油路控制原理与上述过程相反，不再赘述。

当需要进行小波动（小范围流量）开启调节时，比例调节阀5切换至最左边工位，压力油进入两位液控换向阀2的P进油口和B出油口，进入比例调节阀5的P进油口和B出油口，进入主接力器14的Y控制腔，主接力器14的X控制腔接通比例调节阀5的A出油口至T排油口，主接力器14的活塞在Y控制腔内压力油的作用下向左向开启。当需要进行小波动关闭调节时，比例调节阀5切换至最右边工位，油路控制原理与上述过程相反，不再赘述。

当机组在过速时或调速器系统失电情况下，均需要通过关闭主接力器14来使机组停机，其实施原理分别如下：

因机组过速引起的停机过程如下：在机组过速时紧急停机电磁阀1的P进油口压力油源被切断，通过紧急停机电磁阀1的P进油口和B出油口进入两位液控换向阀2的压力油消失，两位液控换向阀2在偏置弹簧的作用下阀芯切换至右侧工位。压力油经两位液控换向阀2的P进油口和A出油口进入梭阀6的D进油口，开关控制阀7处于中间工位，梭阀6的C进油口通过开关控制阀7的A出油口与开关控制阀7的T排油口接通，梭阀6在D进油口压力下使C进油口截止D进油口与O出油口导通，压力油进入三位液控换向阀8的Y控制油口，三位液控换向阀8的X控制油口通过开关控制阀7的B出油口接通T排油口，三位液控换向阀8切换至右侧关机工位，压力油源P的压力油进入三位液控换向阀8的P进油口和A出油口，再进入第二插装阀11的X2控制油口和第三插装阀12的X3控制油口，使第二插装阀11的阀芯和第三插装阀12的阀芯处于压紧关闭状态。第一插装阀10的X1控制油口和第四插装阀13的X4控制油口与三位液控换向阀8的B出油口相通并接至T排油口，第一插装阀10的阀芯在压力油源P的作用下向上开启，压力油自第一插装阀10的B1侧油口进入，自第一插装阀10的A1工作油口出进入主接力器14的X控制腔，主接力器14的Y控制腔接第四插装阀13的A4工作油口推开阀芯并自B4侧油口接至T排油口，主接力器14的活塞在X控制腔的压力油作用下向右关闭完成机组停机。

因调速器系统失电情况引起的停机过程：在调速器系统失电时，紧急停机电磁阀1在弹簧的作用下切换至右侧工位，机械过速控制油源PC的压力油通过紧急停机电磁阀1的P进油口和A出油口，再进入两位液控换向阀2的Y控制腔，两位液控换向阀2的X控制腔通过紧急停机电磁阀1的B出油口和T排油口，两位液控换向阀2在Y控制腔压力油作用下切换至右侧工位。压力油路与阀芯切换后的停机过程与因机组过速引起的停机过程相同，不再赘述。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例增加了手自动切换电磁阀3和手动操作电磁阀4，以便于实现手动控制功能。具体的，如图2所示，手自动切换电磁阀3分别与两位液控换向阀2、手动操作电磁阀4和比例调节阀5连接，手动操作电磁阀4分别与主接力器14的两个控制腔连接。

本实施例中，手自动切换电磁阀3和手动操作电磁阀4与两位液控换向阀2等阀门一样，均包括P进油口、A出油口和B出油口。具体的，开关控制阀7的P进油口和手自动切换电磁阀3的P进油口均与两位液控换向阀2的B出油口连接；手自动切换电磁阀3的A出油口和B出油口分别与手动操作电磁阀4的P进油口和比例调节阀5的P进油口连接，手动操作电磁阀4的A出油口和B出油口分别与主接力器14的X控制腔和Y控制腔连通，比例调节阀5的A出油口和B出油口分别与主接力器14的X控制腔和Y控制腔连通；

本实施例对机组进行大/小波动（大/小范围流量）开启调节的过程以及当机组在过速时或调速器系统失电情况下通过关闭主接力器14使机组停机的过程均与实施例1相同，不再赘述。

下面结合图2详细说明本实施例的手动控制的实施原理，图2所示为机组在开度保持时的控制系统状态，其实施原理如下：

当在调速器系统需要手动控制开启调节时，手自动切换电磁阀3切换至右侧工位，手动操作电磁阀4切换至左侧工位。压力油进入两位液控换向阀2的P进油口和B出油口，再进入手自动切换电磁阀3的P进油口和A出油口，再进入手动操作电磁阀4的P进油口和B出油口，最近进入主接力器14的Y控制腔，主接力器14的X控制腔通过手动操作电磁阀4的A出油口接通T排油口，主接力器14的活塞在Y控制腔的压力油作用下向左向开启。当需要手动控制关闭调节时，手动操作电磁阀4切换至右侧工位，油路控制原理与上述过程相反，不再赘述。

实施例3

在实施例1或实施例2的基础上，为了对进入紧急停机电磁阀1、两位液控换向阀2、开关控制阀7、三位液控换向阀8、手自动切换电磁阀3、手动操作电磁阀4、比例调节阀5和梭阀6的控制油进行过滤，本实施例增设了过滤器9，如图3所示，两位液控换向阀2的P进油口和三位液控换向阀8的P进油口并联后通过过滤器9与压力油源连接。具体的，过滤器9包括A油口和B油口，过滤器9的A油口与压力油源P连接，过滤器9的B油口分别与两位液控换向阀2的P进油口和三位液控换向阀8的P进油口连接。在实际使用时，压力油源P中的压力油经过过滤器9过滤后进入两位液控换向阀2和三位液控换向阀8。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，本说明书中所公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的替代特征加以替换；所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以任何方式组合。

Claims (6)

1.一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，其特征在于：包括紧急停机电磁阀（1）、两位液控换向阀（2）、开关控制阀（7）、三位液控换向阀（8）、插装阀组、比例调节阀（5）、梭阀（6）、压力油源P和主接力器（14），所述紧急停机电磁阀（1）分别与机械过速控制油源PC和两位液控换向阀（2）连接，所述开关控制阀（7）、梭阀（6）和比例调节阀（5）均与两位液控换向阀（2）连接，且开关控制阀（7）与梭阀（6）相互连接，所述三位液控换向阀（8）分别与开关控制阀（7）、梭阀（6）和插装阀组连接，所述插装阀组和比例调节阀（5）均与主接力器（14）连接，所述压力油源P分别与插装阀组、三位液控换向阀（8）和两位液控换向阀（2）连接。

2.根据权利要求1所述的一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，其特征在于：所述主接力器（14）包括两个控制腔，每个控制腔分别与插装阀组和比例调节阀（5）连接。

3.根据权利要求2所述的一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，其特征在于：所述插装阀组包括第一阀组和第二阀组，第一阀组和第二阀组均包括两个插装阀，第一阀组和第二阀组均与三位液控换向阀（8）和压力油源连接，第一阀组和第二阀组分别与主接力器（14）的两个控制腔连接。

4.根据权利要求3所述的一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，其特征在于：所述的组合式调速器控制系统还包括手自动切换电磁阀（3）和手动操作电磁阀（4），手自动切换电磁阀（3）分别与两位液控换向阀（2）、手动操作电磁阀（4）和比例调节阀（5）连接，手动操作电磁阀（4）分别与主接力器（14）的两个控制腔连接。

5.根据权利要求4所述的一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，其特征在于：所述紧急停机电磁阀（1）、两位液控换向阀（2）、手自动切换电磁阀（3）、手动操作电磁阀（4）、比例调节阀（5）、开关控制阀（7）和三位液控换向阀（8）均包括P进油口、A出油口和B出油口，所述梭阀（6）包括C进油口、D进油口和O出油口，所述主接力器（14）的两个控制腔分别为X控制腔和Y控制腔，所述三位液控换向阀（8）和两位液控换向阀（2）均包括X控制油口和Y控制油口；其中，

紧急停机电磁阀（1）的P进油口与机械过速控制油源PC连接，紧急停机电磁阀（1）的A出油口和B出油口分别与两位液控换向阀（2）的Y控制油口和X控制油口连接；开关控制阀（7）的P进油口和手自动切换电磁阀（3）的P进油口均与两位液控换向阀（2）的B出油口连接；

手自动切换电磁阀（3）的A出油口和B出油口分别与手动操作电磁阀（4）的P进油口和比例调节阀（5）的P进油口连接，手动操作电磁阀（4）的A出油口和B出油口分别与主接力器（14）的X控制腔和Y控制腔连通，比例调节阀（5）的A出油口和B出油口分别与主接力器（14）的X控制腔和Y控制腔连通；

梭阀（6）的C进油口和D进油口分别与开关控制阀（7）的A出油口和两位液控换向阀（2）的A出油口连接；三位液控换向阀（8）的X控制油口和Y控制油口分别与开关控制阀（7）的B出油口和梭阀（6）的O出油口连接，三位液控换向阀（8）的A出油口分别与第一阀组中的其中一个插装阀和第二阀组中的其中一个插装阀连接，三位液控换向阀（8）的B出油口分别与第一阀组中的另一个插装阀和第二阀组中的另一个插装阀连接，第一阀组中的两个插装阀均与主接力器（14）的X控制腔连接，第二阀组中的两个插装阀均与主接力器（14）的Y控制腔连接；

两位液控换向阀（2）的P进油口和三位液控换向阀（8）的P进油口均与压力油源连接。

6.根据权利要求5所述的一种比例阀与插装阀组合式调速器控制系统，其特征在于：所述两位液控换向阀（2）的P进油口和三位液控换向阀（8）的P进油口并联后通过过滤器（9）与压力油源连接。

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