CN209145765U - 一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统，包括了主配压阀，事故配压阀，分段关闭装置和接力器，其中主配压阀的一个端口通过事故配压阀连接接力器的关闭腔，另一端口通过事故配压阀装置连接分段关闭装置，再由分段关闭装置连接接力器的开启腔；本实用新型通过对主配压阀、事故配压阀和分段关闭装置进行控制，使得液压系统利用不同的执行机构执行相应工况下的导叶关闭规律，利用机械硬回路保护相应执行机构的可靠性，可靠保证了两种工况下甩负荷导叶关闭规律执行的正确性，确保了抽水蓄能电站的安全。
Description
技术领域
本实用新型属于水利水电控制技术领域，具体涉及一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统。
背景技术
抽水蓄能电站多采用一管两机甚至一管多机布置形式，且向高水头、大容量机组发展，其甩负荷时蜗壳进口压力最大值、机组转速最大值、尾水管压力最小值等限值均必须满足调保计算要求，否则将会对机组形成灾难性的损坏，甚至会引发水淹厂房重大事故。常规水轮发电机组只有一个旋转方向，即发电方向，而抽水蓄能机组具有两个旋转方向，甩负荷有两种情况，即发电方向甩负荷及水泵断电甩负荷，两种工况下甩负荷均需要满足调保计算的要求。
抽水蓄能机组甩负荷调保计算相比于常规水轮发电机组要复杂的多，通常情况下一种导叶关闭规律无法同时满足发电机抽水两种工况下的甩负荷要求，这就会有两种导叶关闭规律，在发电工况甩负荷下一种导叶关闭规律，抽水工况断电一种导叶关闭规律。这就要求两种工况下甩负荷关闭规律必须严格对应，若发电工况甩负荷误执行了抽水工况甩负荷的导叶关闭规律，或抽水工况甩负荷误执行发电工况甩负荷的导叶关闭规律，其蜗壳进口压力最大值、机组转速最大值、尾水管压力最小值的限值将会超过调保计算的要求，这将会对抽水蓄能电站形成灾难性的后果。
为了保证抽水蓄能机组发电及抽水两种工况下甩负荷严格执行相应工况下甩负荷的导叶关闭规律，在调速器液压系统中利用不同的执行机构执行相应工况下的导叶关闭规律，利用机械硬回路保证相应执行机构的可靠性，同时在监控系统程序中设置相应对应的执行程序，可靠保证两种工况下甩负荷导叶关闭规律执行的正确性，确保抽水蓄能电站的安全。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统，通过在调速器液压系统中利用不同的执行机构执行相应工况下的导叶关闭规律，利用机械硬回路保证相应执行机构的可靠性，同时在监控系统程序中设置相应对应的执行程序，可靠保证两种工况下甩负荷导叶关闭规律执行的正确性，确保抽水蓄能电站的安全。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统，包括主配压阀HS11、事故配压阀HV13、紧急停机换向阀HV11和接力器，其中，
所述紧急停机换向阀HV11为两位四通液控换向阀，其a端液控腔连通至压力油回路，b端液控腔连接至紧急停机压力开关PR2和紧急停机电磁阀EV14，紧急停机电磁阀EV14为两位四通电磁换向阀，紧急停机电磁阀EV14的P口连接至压力油回路，A口连接至紧急停机压力开关PR2和紧急停机换向阀HV11的b端液控腔；
所述主配压阀HS11为三位五通液控换向阀，主配压阀HS11的P口连通压力油回路，A口连接至事故配压阀HV13的T1口，B口连接至事故配压阀HV13的P口；主配压阀HS11的a端液控腔连通至压力油回路，b端液控腔连接至紧急停机换向阀HV11的A口；
所述事故配压阀HV13为两位六通液控换向阀，其上安装有投退电磁阀EV13，投退电磁阀EV13为两位三通阀，投退电磁阀EV13的A口与事故配压阀HV13的b端液控腔连接，用于控制事故配压阀HV13的换向；所述的投退电磁阀EV13的P口连接至机械过速换向阀HV12的A口，机械过速换向阀HV12的P口连接至压力油回路，所述机械过速换向阀HV12为两位四通换向阀，事故配压阀HV13的a端液控腔连接至液压油回路和事故配压阀HV13的T3口；事故配压阀HV13的A口连接至接力器的关闭腔，B口连接至接力器的开启腔。
进一步的，还包括插装阀HV15，事故配压阀HV13的B口分别通过节流孔和插装阀HV15连接至接力器的开启腔，其中，插装阀HV15的液控端连接分段关闭投退换向阀HV14的A口和投退压力开关PR1；分段关闭投退换向阀HV14为两位三通液控换向阀，其a端液控腔连接至分段关闭投入电磁阀组的A口；所述分段关闭投退换向阀HV14的P口和b端液控腔以及分段关闭投入电磁阀组的P口均连接至压力油回路；所述插装阀HV15、分段关闭投退换向阀HV14、分段关闭投入电磁阀组以及投退压力开关PR1构成分段关闭装置。
进一步的，所述插装阀HV15采用锥面密封设计。
进一步的，所述紧急停机换向阀HV11的P口连接至导叶正常开关控制系统。
进一步的，所述分段关闭投入电磁阀组包括串联的第一分段关闭投入电磁阀EV11和第二分段关闭投入电磁阀EV12，所述第一分段关闭投入电磁阀EV11和第二分段关闭投入电磁阀EV12均为两位四通电磁换向阀，其中第一分段关闭投入电磁阀EV11的P口连通压力油回路，A口连接第二分段关闭投入电磁阀EV12的P口；第二分段关闭投入电磁阀EV12的A口连接分段关闭投退换向阀HV14的a端液控腔。
与现有技术相比，本实用新型至少具备如下有益效果：本实用新型通过对所设置的主配压阀，事故配压阀和分段关闭装置进行相应的控制，保证抽水蓄能机组在发电及抽水两种工况下甩负荷严格执行对应工况下甩负荷的导叶关闭规律，在调速器液压系统中利用不同的执行机构执行相应工况下的导叶关闭规律，利用机械硬回路保证相应执行机构的可靠性，同时在监控系统程序中设置相应对应的执行程序，可靠保证两种工况下甩负荷导叶关闭规律执行的正确性，确保抽水蓄能电站的安全。
进一步的，设置两个分段关闭装置投入电磁阀EV11、EV12串联，同时动作可保证油回路的可靠性，任何一个电磁阀正确动作均可切断液控阀HV41的控制油路，致使液控阀HV41阀芯左移，将插装阀HV15关闭，调速器开启腔正常排油通路被切断。
进一步的，分段关闭装置插装阀HV15采用锥面密封设计，具有良好的密封性能，当该插装阀HV15关闭时，能可靠截断该排油通路，确保接力器开启腔只经过节流孔通路排油。该插装阀HV15无严格配合间隙要求，不易造成卡涩堵塞，保证了该插装阀HV15的运行可靠性。
附图说明
图1为液压系统图；
图2为机组机械事故停机关导叶液压执行回路图，图中粗实线为压力油回路，细实线为排油回路；
图3为机组发电工况下甩负荷第一段导叶关闭液压执行回路图，图中粗实线为压力油回路，细实线为排油回路；
图4为机组发电工况下甩负荷第二段导叶关闭液压执行回路图，图中粗实线为压力油回路，细实线为排油回路；
图5为机组过速导叶关闭液压执行回路图，图中粗实线为压力油回路，细实线为排油回路；
图中：HS11、主配压阀，HV11、紧急停机换向阀，HV12、机械过速换向阀，HV13、事故配压阀，HV14、分段关闭投退换向阀，HV15、插装阀，EV11、第一分段关闭投入电磁阀，EV12、第二分段关闭投入电磁阀，EV13、投退电磁阀，EV14、紧急停机电磁阀，PR1、投退压力开关，PR2、紧急停机压力开关，T、排油口，P、压力油口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细的介绍。
如图所示，在本实用新型中，将液控换向阀的上端或左端液控腔定义为a端液控腔，下端或右端液控腔定义为b端液控腔；插装阀为液控插装阀，顶部为液控端，底部为A口，右侧为B口。
如图1所示，紧急停机电磁阀EV14的A口连接排油口，B口连接压力油口，且压力油口连通至压力油回路，且紧急停机电磁阀EV14的A口连接紧急停机换向阀HV11的b端液控腔，紧急停机换向阀HV11为两位四通液控换向阀，紧急停机电磁阀EV14的A口与紧急停机换向阀HV11的b端液控腔之间并联有紧急停机压力开关PR2；紧急停机换向阀HV11的a端液控腔连通至压力油回路，且压力油口连接导叶正常开关控制系统，排油口连通至排油回路；紧急停机换向阀HV11的A口连接主配压阀HS11的下部控制口；机械过速换向阀HV12的A口连接至投退电磁阀EV13的压力油口，P口连通至压力油回路。
主配压阀HS11为三位五通液控换向阀，主配压阀HS11的a端液控腔连通压力油回路，b端液控腔连接至紧急停机换向阀HV11的A口，P口连通至压力油回路；主配压阀HS11的A口经由事故配压阀HV13和分段关闭装置连通接力器的开启腔，B口经由事故配压阀HV13连通接力器的关闭腔。
事故配压阀HV13为两位六通液控换向阀，其每位的上端均设置有四个通口，且通口的顺序由左至右依次为T1口，T2口，P口和T3口，事故配压阀HV13上安装有两位三通的投退电磁阀EV13，其中，事故配压阀HV13的a端液控腔连接至T3口并连通压力油回路，P口连通至主配压阀HS11的B口，b端液控腔连接至投退电磁阀EV13的A口，投退电磁阀EV13的P口连接至机械过速换向阀HV12的A口；事故配压阀HV13的A口连通至接力器的关闭腔，B口经由分段关闭装置连通至接力器的开启腔，T1口连接至主配压阀HS11的A口。
分段关闭装置包括第一分段关闭投入电磁阀EV11、第二分段关闭投入电磁阀EV12、分段关闭投退换向阀HV14、插装阀HV15和投退压力开关PR1，其中第一分段关闭投入电磁阀EV11与第二分段关闭投入电磁阀EV12串联，第一分段关闭投入电磁阀EV11的压力油口连通至压力油回路，且第二分段关闭投入电磁阀EV12的A口连接至分段关闭投退换向阀HV14的a端液控腔；分段关闭投退换向阀HV14为两位三通液控换向阀，分段关闭投退换向阀HV14的b端液控腔连接P口，P口连通至压力油回路，分段关闭投退换向阀HV14的A口连接至插装阀HV15的液控端和投退压力开关PR1，其中投退压力开关PR1并联在分段关闭投退换向阀HV14的A口与插装阀HV15的液控端的连接回路上；插装阀HV15的B口连通接力器的开启腔，A口连通事故配压阀HV13的B口，且插装阀HV15的A口与B口之间连接有节流孔。
本实用新型一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统的控制方法如下：
(1)机组机械事故停机关导叶：当机组正常发电运行、或者抽水运行时，由于某种非电量保护动作之后，机组机械事故停机出口，此时紧急停机电磁阀EV14失电动作，阀芯左移走交叉位，A口通排油，紧急停机压力开关PR2失压后动作，反馈紧急停机电磁阀EV14动作信号。此时，紧急停机换向阀HV11右侧控制腔通排油，紧急停机换向阀HV11阀芯右移走交叉位，A口通排油，使得主配压阀主配压阀HS11下部控制腔通排油，由于主配压阀HS11上部一直通压力油，主配压阀HS11阀芯下移向关闭侧方向移动，这样主配压阀HS11A口通排油，B口通压力油，此时事故配压阀HV13及分段关闭装置保持常态，即图中位置不动作，使得接力器开启腔经主配压阀HS11A口排油，关闭腔经B口接通压力油，接力器活塞下移向关闭侧移动，从而实现机组机械事故时关闭导叶。在机组机械事故停机信号动作出口后，无论机组在发电工况、或者抽水工况运行时，最终是经过主配压阀主配压阀HS11执行关闭导叶，关闭导叶速率经调整主配压阀主配压阀HS11的关闭腔通排油口的大小，即可调整导叶的关闭速率，液压执行回路图如图2所示。
(2)机组抽水工况下甩负荷(水泵工况断电)关导叶：当机组在抽水工况时，由于某种原因导致机组需立即甩负荷停机时，由于抽水工况下甩负荷导叶关闭规律与机械事故停机时导叶关闭规律相同，因此导叶关闭液压执行流程与(1)相同，即与机组机械事故停机关闭导叶的液压执行流程相同，是经过主配压阀主配压阀HS11执行关闭导叶，液压执行回路图如图2所示。
(3)机组发电工况下甩负荷关导叶：当机组在发电工况运行时，由于某种原因导致机组需立即甩负荷停机时，机组需立即执行发电工况下导叶关闭规律关闭导叶。由于发电工况下导叶关闭规律与抽水工况下导叶关闭规律、机组机械事故停机导叶关闭规律不相同，因此需要不同的执行机构关闭导叶，以保证导叶关闭规律的正确性。当发电工况甩负荷动作出口后，紧急停机电磁阀EV14、第一分段关闭投入电磁阀EV11及第二分段关闭投入电磁阀EV12同时动作，紧急停机电磁阀EV14失电动作，阀芯左移走交叉位，A口通排油，从而使紧急停机换向阀HV11右侧控制腔通排油，紧急停机换向阀HV11阀芯右移走交叉位，A口通排油。使得主配压阀主配压阀HS11下部控制腔通排油，由于主配压阀HS11上部一直通压力油，主配压阀HS11阀芯下移向关闭侧方向移动，这样主配压阀HS11A口通排油，B口通压力油，此时分段关闭装置动作投入，而是事故配压阀HV13保持图中位置不动作，使得接力器开启腔经主配压阀HS11A口排油，关闭腔经B口接通压力油；与此同时第一分段关闭投入电磁阀EV11及分段关闭投入电磁阀2第二分段关闭投入电磁阀EV12动作阀芯同时左移走交叉位，两个电磁阀A口通排油，将分段关闭投退换向阀HV14左侧控制腔连通排油，阀芯右移走斜位，A口与压力油联通，使插装阀HV15上部通压力油(投退压力开关PR1建压后动作，反馈分段关闭装置投入信号)，插装阀HV15阀芯下移关闭从而使上部插装阀HV15侧油路被切断，接力器开启腔经下部装有节流孔油路排油，经事故配压阀HV13、主配压阀HS11排油，此时导叶关闭维持第一段关闭速率，由于节流孔的面积比主配压阀主配压阀HS11关闭时排油面积小，第一段关闭速率由节流孔控制，关闭速率可经调节节流孔面积进行调整。分段关闭装置投入时，液压执行回路如图3所示。
经过一段时间t后，第一分段关闭投入电磁阀EV11、第二分段关闭投入电磁阀EV12得电复归阀芯走平行位，将分段关闭投退换向阀HV14左侧控制腔连通压力油，阀芯走垂直位，使插装阀HV15上部通排油，插装阀HV15阀芯打开。在第一分段关闭投入电磁阀EV11、第二分段关闭投入电磁阀EV12得电复归同时事故配压阀HV13、投退电磁阀EV13同时动作，投退电磁阀EV13阀芯右移A口通排油，将事故配压阀HV13右侧控制腔连通排油，使事故配压阀HV13在左侧控制腔压力油的作用下阀芯右移，A口与压力油连通，B口与排油连通，接力器开启腔经事故配压阀HV13直接排油，此时导叶关闭规律维持第二段关闭规律，关闭速率可经事故配压阀HV13排油通路上的调节阀进行调整。分段关闭装置退出后，事故配压阀HV13投入时，液压执行回路如图4所示。
该分段关闭装置投入退出只经过时间的控制，在发电运行机组带任一负荷稳定运行时，机组甩负荷导叶第一段关闭速率只经过时间的控制，不需要考虑导叶开度计算第一段关闭速率的拐点，这将保证其控制系统简单可靠。
两个分段关闭装置投入第一分段关闭投入电磁阀EV11、第二分段关闭投入电磁阀EV12串联，同时动作可保证油回路的可靠性，任何一个电磁阀正确动作均可切断液控阀HV41的控制油路，致使液控阀HV41阀芯左移，将插装阀HV15关闭，调速器开启腔正常排油通路被切断。
插装阀HV15采用锥面密封设计，具有良好的密封性能，当该插装阀HV15关闭时，能可靠截断该排油通路，确保接力器开启腔只经过节流孔通路排油。该插装阀HV15无严格配合间隙要求，不易造成卡涩堵塞，保证了该插装阀HV15的运行可靠性。
为了确保分段关闭装置能可靠投退，分段关闭装置控制第一分段关闭投入电磁阀EV11及第二分段关闭投入电磁阀EV12、投退电磁阀EV13均采用失电动作设计原理，考虑到最极端情况下调速器油压装置失电时，同样能可靠地将分段关闭装置投入将插装阀HV15关闭，事故配压阀HV13投入，保证导叶关闭规律执行正确性。
(4)当机组转速持续上升至过速保护动作整定值时(过速110％时)，此时导叶关闭执行机组发电工况下甩负荷关导叶规律，导叶关闭液压执行流程与(3)相同；此时若机组转速仍持续上升超过机组过速飞摆整定值(过速120％时)，此时机械过速换向阀HV12动作阀芯右移走交叉位，A口通排油，将事故配压阀HV13右侧控制腔连通排油，使事故配压阀HV13在左侧控制腔压力油的作用下阀芯右移，A口与压力油连通，B口与排油连通，接力器开启腔经事故配压阀HV13直接排油，接力器关闭腔连通压力油关闭导叶，液压执行回路如图5所示。
以上实施例和说明书中描述的仅为本实用新型的优选例，并不用来限制本实用新型，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统，其特征在于，包括主配压阀(HS11)、事故配压阀(HV13)、紧急停机换向阀(HV11)和接力器，其中，
所述紧急停机换向阀(HV11)为两位四通液控换向阀，其a端液控腔连通至压力油回路，b端液控腔连接至紧急停机压力开关(PR2)和紧急停机电磁阀(EV14)，紧急停机电磁阀(EV14)为两位四通电磁换向阀，紧急停机电磁阀(EV14)的P口连接至压力油回路，A口连接至紧急停机压力开关(PR2)和紧急停机换向阀(HV11)的b端液控腔；
所述主配压阀(HS11)为三位五通液控换向阀，主配压阀(HS11)的P口连通压力油回路，A口连接至事故配压阀(HV13)的T1口，B口连接至事故配压阀(HV13)的P口；主配压阀(HS11)的a端液控腔连通至压力油回路，b端液控腔连接至紧急停机换向阀(HV11)的A口；
所述事故配压阀(HV13)为两位六通液控换向阀，其上安装有投退电磁阀(EV13)，投退电磁阀(EV13)为两位三通阀，投退电磁阀(EV13)的A口与事故配压阀(HV13)的b端液控腔连接，用于控制事故配压阀(HV13)的换向；所述的投退电磁阀(EV13)的P口连接至机械过速换向阀(HV12)的A口，机械过速换向阀(HV12)的P口连接至压力油回路，所述机械过速换向阀(HV12)为两位四通换向阀，事故配压阀(HV13)的a端液控腔连接至液压油回路和事故配压阀(HV13)的T3口；事故配压阀(HV13)的A口连接至接力器的关闭腔，B口连接至接力器的开启腔。
2.如权利要求1所述的一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统，其特征在于，还包括插装阀(HV15)，事故配压阀(HV13)的B口分别通过节流孔和插装阀(HV15)连接至接力器的开启腔，其中，插装阀(HV15)的液控端连接分段关闭投退换向阀(HV14)的A口和投退压力开关(PR1)；分段关闭投退换向阀(HV14)为两位三通液控换向阀，其a端液控腔连接至分段关闭投入电磁阀组的A口；所述分段关闭投退换向阀(HV14)的P口和b端液控腔以及分段关闭投入电磁阀组的P口均连接至压力油回路；所述插装阀(HV15)、分段关闭投退换向阀(HV14)、分段关闭投入电磁阀组以及投退压力开关(PR1)构成分段关闭装置。
3.如权利要求1所述的一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统，其特征在于，所述紧急停机换向阀(HV11)的P口连接至导叶正常开关控制系统。
4.如权利要求2所述的一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统，其特征在于，所述插装阀(HV15)采用锥面密封设计。
5.如权利要求2所述的一种抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统，其特征在于，所述分段关闭投入电磁阀组包括串联的第一分段关闭投入电磁阀(EV11)和第二分段关闭投入电磁阀(EV12)，所述第一分段关闭投入电磁阀(EV11)和第二分段关闭投入电磁阀(EV12)均为两位四通电磁换向阀，其中第一分段关闭投入电磁阀(EV11)的P口连通压力油回路，A口连接第二分段关闭投入电磁阀(EV12)的P口；第二分段关闭投入电磁阀(EV12)的A口连接分段关闭投退换向阀(HV14)的a端液控腔。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109236554A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 国家电网有限公司 | 抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统及其控制方法 |
| CN109236554B (zh) * | 2018-09-17 | 2024-06-25 | 国家电网有限公司 | 抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统及其控制方法 |
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2018
- 2018-09-17 CN CN201821518051.3U patent/CN209145765U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN109236554A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-18 | 国家电网有限公司 | 抽水蓄能机组故障时导叶关闭系统及其控制方法 |
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