CN201539354U - 特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置，包括主配压阀和机械液压控制装置，机械液压控制装置包括电液转换部分、手动控制部分、自动控制部分、紧急停机控制部分，其电液转换部分采用双比例阀冗余的电液转换装置，第一电液伺服比例阀(1)和第二电液伺服比例阀(2)由比例阀功能分选阀(3)控制其选通；手动换向阀(5)由手/自动功能分选阀(4)控制其选通否，实现手/自动转换；比例阀功能分选阀(3)与手/自动功能分选阀(4)串联，其选通后通过紧急停机阀(6)与主配压阀(7)的控制腔A和控制腔B连接。主配压阀压力油口P与双联滤油器(8)连接，双联滤油器(8)的输出与机械液压控制装置连接。

Description

特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置，特别是用于单机容量超过30万KW的巨型水轮机调速器的主配压阀，适用的压力范围为2.5-6.3Mpa，主阀最大流量为202.5L/S的主配压阀。属于水轮机调速器液压控制领域。

背景技术

在微机调速器中，机械液压部分的主配阀主要是将微机调速器的输出信号成比例的转换成调速器接力器的位移，以足够大的推力控制导水机构，微机调速器的机械液压部分是微机调速器的执行机构，它的控制信号较弱、功率小，而它的输出增益一般比较大，是一个功率很大的系统。要精确控制如此大的系统，就必须采用闭环控制。因此微机调速器的机械液压系统是一个闭环伺服系统。

主配压阀是一种起着控制液流方向和大小的滑阀，之所以称为主配压阀是因为它是在调速器中最终起控制执行机构(接力器)作用的滑阀，用于控制水轮机的导叶和浆叶的开度，实现对水轮机组的自动调节和控制。

对于大型调速器一般用主配压阀活塞的直径大小或工作油压的等级，来表征其工作容量的大小，对于φ250mm和6.3Mpa的主配压阀属于特大型水轮机的主配压阀。

水轮机调速器经历了多种形式的发展，从机械液压调速器发展到电气液压调速器是一个大的转变，此后40年来变化主要在电气部分。但作为功率放大部件的主配压阀并未随着电子技术的发展而被取代，相反，它作为电液随动装置必不可少的主要阀件，其功能得到了发展。

70年代以来，我国进出口了日本，瑞典，奥地利等国家的调速器，他们的主配压采用加工件，同时将辅助接力器活塞与主配压阀活塞制作成一体。早在80年代，我公司参考了这一结构，设计了KZT型集成直连型主配压阀活塞，为检修提供了极大的方便。

随着水电事业的发展，特别是大型、特大型水轮机的出现，对大型水轮机调速器提出了更高的要求，除运行可靠以外，还要求静、动态指标优越，一般水电厂要求调速器为零故障，否则出现的故障可能是灾难性的。

根据我们多年研制调速器和现场调试的经验可知，由于我国水电厂现场液压油清洁度难以保证，因此，解决先导级的可靠性是本行业关注的焦点。由于大型水轮机调速器控制机构惯性大，响应速度慢，因此提高调速器先导级的响应对整个系统的响应作用不大。要提高整个系统的动态响应，主要是提高末端放大级的响应，即主配压阀和主接力器的响应。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种结构简单，调整方便，提高控制精度和响应速度的特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置。

本实用新型的技术方案：本实用新型的特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置包括主配压阀和机械液压控制装置，机械液压控制装置包括电液转换部分、手动控制部分、自动控制部分、紧急停机控制部分，其电液转换部分采用双比例阀冗余的电液转换装置，第一电液伺服比例阀和第二电液伺服比例阀由比例阀功能分选阀控制其选通；手动换向阀由手/自动功能分选阀控制其选通否，实现手/自动转换；比例阀功能分选阀与手/自动功能分选阀串联，其选通后通过紧急停机阀与主配压阀的控制腔A和控制腔B连接。

所述的特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置，其主配压阀压力油口P与双联滤油器连接，双联滤油器的输出与机械液压控制装置连接。

本实用新型的优点：

1、采用双伺服比例阀及机械液压手动控制的电液随动系统，提高了可靠性；控制腔A和控制腔B的受力面积相等相互抵消，故可以通过改变控制腔A，B的压力大小，来控制阀芯的运动。

2、去掉了引导阀和辅助接力器，简化了主配压阀的驱动结构，使主配压阀由二级滑阀简化为一级滑阀，提高了灵敏度和速动性，彻底清除了引导阀发卡故障。

3、主配压为竖直式放置，主阀芯在油抹的作用下阀芯无磨损。结构紧凑，安装方便；主配压阀由原来的二级阀改为一级滑阀，大大提高了灵敏度。

4、通过手动控制和自动控制分选阀，可选择伺服比例阀或数字式机械液压手动装置控制主配压阀。通过功能分选阀，可选择第一电液伺服比例阀和第二电液伺服比例阀，调速器自动运行时，电液伺服比例阀接受电气柜的控制信号，直接控制主配压阀操作导水机构，使机组自动完成开机、空载、并网发电、负荷调节、调相、停机等过程。调速器机械液压手动运行时，液压手动装置控制主配压阀，可以定位导叶在任意开度位置。

采用流量反馈控制技术，降低了调节死区并提高了控制精度和响应速度。

5、在事故情况下，紧急停机阀动作，液控阀换向切断手自动控制阀路，同时控制腔A通压力油时，控制腔B通排油，主配压阀活塞快速向下运动。实现紧急停机。

附图说明

图1是本实用新型的控制原理示意图。

具体实施方式

如图1：本实用新型的特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置包括主配压阀和机械液压控制装置，机械液压控制装置包括电液转换部分、手动控制部分、自动控制部分、紧急停机控制部分，其特征在于：电液转换部分采用双比例阀冗余的电液转换装置，第一电液伺服比例阀1和第二电液伺服比例阀2由比例阀功能分选阀3控制其选通；手动换向阀5由手/自动功能分选阀4控制其选通否，实现手/自动转换；图中位置为自动运行工况，手动换向阀5在中位不工作，为自动状态，当手/自动功能分选阀4控制其选通时，手动换向阀5工作；比例阀功能分选阀3与手/自动功能分选阀4串联，其选通后通过紧急停机阀6与主配压阀7的控制腔A和控制腔B连接。

主配压阀压力油口P与双联滤油器8连接，双联滤油器8的输出与机械液压控制装置连接。9是压力表。

7a是主配阀体、7b是主配活塞、7c是中间接力器、7d是复中装置、7e是关机控制口、7f是开机控制口、7g是总压力油口、7h是回油口、7i是主配反馈端。

主配压阀7控制腔A和控制腔B的受力面积比复中装置受力面积要大，是复中装置受力面积的两倍。控制腔A与控制腔B的受力面积相等，互相抵销，故可以通过改变控制腔A和控制腔B的压力大小来控制阀芯的运动。

当控制腔A排油时，控制腔B通压力油，且控制腔B受力面积要大是复中装置受力面积的两倍，故主配活塞7b向上运动，调速器开启；反之，主配活塞7b向下运动，调速器关闭。

当控制腔A和控制腔B同时通压力油时，控制腔A与控制腔B的受力互相抵销，在复中装置作用力下，阀芯稳定在中位不动。

本实用新型的控制原理和工作过程：

如图1：调速器主配压阀采用等径阀芯，复中装置为恒压腔，主配压阀控制腔A和控制腔B的受力面积比复中装置受力面积要大，是复中装置受力面积的两倍。

控制腔A和控制腔B的受力面积相等相互抵消，故可以通过改变各控制腔的压力大小，来控制阀芯的运动。当控制腔A通排油时，控制腔B通压力油，且控制腔B的受力面积是复中装置受力面积的两倍，故主配阀芯向上运动，调速器开启。反之向下运动，调速器关闭。当控制腔A和控制腔B同时通压力油时，在各作用力相互平衡抵消下，在复中装置的作用下，主配阀芯稳定在中位不动。主配压阀竖直式放置，主配阀芯在油膜的作用下无磨损。结构紧凑，安装方便；并设置了主配压阀阀芯行程传感器，提高了调速器的控制灵敏度及动态控制特性。

通过手/自动功能分选阀4，可选择伺服比例阀或数字式机械液压手动装置控制主配压阀。通过比例阀功能分选阀3，可选择第一伺服比例阀1或第二伺服比例阀2。当调速器自动运行时，电液伺服比例阀接受电气柜的控制信号，直接控制主配压阀操作导水机构，使机组自动完成开机、空载、并网发电、负荷调节、调相、停机等过程。调速器机械液压手动运行时，液压手动装置控制主配压阀，可以定位导叶在任意开度位置。

紧急停机工作原理：

在事故情况下，紧急停机阀动作，液控换向阀切断控制油路，同时控制腔A通压力油，控制腔B通排油，主配压阀活塞快速向下运动，实现紧急停机。

Claims (2)

1.一种特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置，包括主配压阀和机械液压控制装置，机械液压控制装置包括电液转换部分、手动控制部分、自动控制部分、紧急停机控制部分，其特征在于：电液转换部分采用双比例阀冗余的电液转换装置，第一电液伺服比例阀(1)和第二电液伺服比例阀(2)由比例阀功能分选阀(3)控制其选通；手动换向阀(5)由手/自动功能分选阀(4)控制其选通否，实现手/自动转换；比例阀功能分选阀(3)与手/自动功能分选阀(4)串联，其选通后通过紧急停机阀(6)与主配压阀(7)的控制腔A和控制腔B连接。

2.根据权利要求1所述的特大型水轮机调速器主配压阀机械液压控制装置，其特征在于：主配压阀压力油口P与双联滤油器(8)连接，双联滤油器(8)的输出与机械液压控制装置连接。

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