CN2573717Y - 中小型水轮机调速器的电液执行机构 - Google Patents

中小型水轮机调速器的电液执行机构 Download PDF

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Abstract

本实用新型的提供一种中小型水轮机调速器的电液执行机构，包括电气－机械位移转换机构和机械液压随动机构两部分。机械液压随动机构采用柔性钢带15作接力器位移反馈传递介质，它的一端与电气－机械转换机构的输出轴9连接，经滑轮组16、20与接力器位移反馈杆32连接，滑轮组由拉紧缸活塞14带动，组成输入和输出比较机构，比较机构的输出通过与动滑轮16固定连接的传递板13与引导阀活塞17上的半球接触实现，引导阀活塞17上的半球通过托起弹簧30保持与动滑轮16下的传递板13的点接触。紧急停机电磁阀12的出油口与拉紧缸的进油口连接，使钢带拉紧和紧急停机两功能合二为一。

Description

中小型水轮机调速器的电液执行机构
技术领域
本实用新型涉及一种中小型水轮机调速器的电液执行机构。用于中小型水轮机调速。
背景技术
常规中小型电液调速器或微机调速器，大多采用电液随动系统作电液执行环节。由于所用的电液转换器或电液比例阀抗油污能力差，故障率较高，静态耗油量大，影响了中小型水轮机微机调速器的推广应用，需要一个抗油污能力强、耗油量小、可靠性高的电液执行机构。
我国有数以万计的中小型机械液压调速器，已不适应水电站计算机控制系统的要求，有待通过技术改造成为满足计算机控制要求的微机调速器器，需要一个便于将机械液压调速器改造成为一个微机调速器的电液执行机构的技术方案。
发明内容
本实用新型的目的有两个，其一是提供一种机构新颖、结构简单、抗油污能力强、静态耗油量小的中小型调速器电液执行机构。其二是提供一个便于将已大量投入运行的YT系列和CT-40型机械液压调速器改造成微机调速器的电液执行机构的技术改造方案。
本实用新型的技术方案是：
该电液执行机构包括电气-机械位移转换机构和机械液压随动机构两部分。机械液压随动机构采用柔性钢带15作接力器位移反馈传递介质，它的一端与电气-机械转换机构的输出轴9连接，经滑轮组16、20与接力器位移反馈杆32连接，滑轮组由拉紧缸活塞14带动，组成输入和输出比较机构，比较机构的输出通过与动滑轮16固定连接的传递板13与引导阀活塞17上的半球接触实现，引导阀活塞17上的半球通过托起弹簧30保持与动滑轮16下的传递板13的点接触。
所述的电液执行机构，其滑轮组包括固定在拉紧缸10差动活塞14下端的两个动滑轮16和固定在拉紧缸支撑板下的两个定滑轮20。
所述的电液执行机构，其电气-机械转换机构包括壳体29，固定在其上端的直流力矩伺服电机2，与伺服电机轴连接的丝杆6，与丝杆配合的螺母8，螺母8的位移传感器7和与螺母8固定连接的输出轴9构成。
所述的电液执行机构，其机械液压随动机构包括引导阀活塞17，与引导阀活塞17配合的辅助接力器19，辅助接力器19下端与主配压阀的差动活塞22连接，主配压阀壳体24下端和接力器壳体26进油部分连接。
所述的电液执行机构，其紧急停机电磁阀12的出油口与拉紧缸10的进油口连接，使钢带拉紧和紧急停机两功能合二为一。
该实用新型的优点是机构新颖、结构简单、抗油污能力强、静态耗油量小。特别适应将YT系列和CT-40型机械液压调速器的改造为微机调速器，改造时可保留YT系列和CT-40型调速器机械部分主配压阀、接力器、压力油源、支持架27和安装机座等基础部分。考虑减小技术改造时工作量和改造工期，将电气-机械位移转换部分和拉紧缸做成一个部套，安装于拉紧缸的支撑板31上，机械液压部分的引导阀活塞17上部的半球体与动滑轮16的传递板13是点接触，安装上没有精确尺寸要求，采用钢带作接力器反馈传递介质也方便实施技术改造。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。如图1所示：
电气-机械位移转换部分由直流力矩伺服电机2(后称伺服电机)、丝杆6、螺母8、位移传感器7、驱动器3、壳体29、手轮1等部件组成。伺服电机2受驱动器3控制，其旋转方向与驱动器电压极性相对应。伺服电机2通过连轴节4与丝杆6相连，丝杆6通过轴承5固定于壳体29上，装于丝杆6上的螺母8与输出轴9相连，丝杆6和螺母8将伺服电机2的角位移变换成直线位移。该位移通过输出轴控制机械液压随动机构。
机械液压随动机构由钢带15、动滑轮16、拉紧缸10、托起弹簧30、引导阀活塞17、辅助接力器19、主配压阀差动活塞22、接力器缸体26、接力器活塞23和开关机时间调节机构18等部件组成。
柔性钢带15一头与输出轴9相连，另一头与接力器位置反馈杆32相连，钢带15绕在动滑轮16、定滑轮20的滑轮组上。两个定滑轮20固定在拉紧缸支撑板31下。靠拉紧缸10的差动活塞14向下的力量拉紧。柔性钢带、拉紧缸和滑轮组组成了输出轴位移和接力器位移的比较机构。当输出轴9向下移动ΔS时，动滑轮16及其传递板13向下运动ΔS/2，即是输出轴9位移和接力器位移之差值，当传递板13的位移传递给引导阀活塞17，控制接力器运动，使钢带15向下移动ΔS后，动滑轮16则向上移动ΔS/2时，此时差值为0，引导阀活塞17回到原来的平衡位置。托起弹簧30将引导阀活塞17向上托起，保持其上的半球体与传递板13下平面接触，传递动滑轮16的动作。引导阀活塞17装于辅助接力器19内，控制辅助接力器19上下腔的油压，使辅助接力器19随动于引导阀活塞17。主配压阀的活塞上盘面积大，下盘面积小，接通压力油以后，总有一固定向上的推力，以保证半球体与辅助接力器19下端接触，连成一体，使主配压阀差动活塞22总是随动于辅助接力器19，即随动于引导阀活塞17。主配压阀活塞22和主配压阀壳体24安装于接力器缸体26的进油孔的上端，直接向接力器配油。当主配压阀活塞22向下时，接力器活塞23的右侧接通压力油，接力器向左运动，在反馈锥25的作用下，钢带15向下移动。主配压阀活塞22向上移动时，接力器活塞23左侧接通压力油，接力器位置反馈杆32拉动钢带15向上移动。
安装于辅助接力器19上的限位螺钉限制主配压阀的开口大小，构成了接力器开启和关闭时间调节机构18。正常时压力油通过紧急停机电磁阀12接入拉紧缸10的进油口。当上位机有紧急停机信号送到紧急停机电磁阀12时，拉紧缸10进油口被电磁阀接通排油，拉紧缸活塞14上腔接通排油后，这时拉紧缸的差动活塞14和引导阀活塞17在托起弹簧30的作用下向上运动，主配压阀向关机侧配油，接力器迅速关闭。28是调速轴。
改造时，可保留YT系列和CT-40型调速器机械部分主配压阀、接力器、压力油源、支持架27和安装机座等基础部分。考虑减小技术改造时工作量和改造工期，将电气-机械位移转换部分和拉紧缸做成一个部套，安装于拉紧缸的支撑板31上，机械液压部分的引导阀活塞17上部的半球体与动滑轮16的传递板13是点接触
具体工作原理是：
1、电气-机械位移转换部分：
其作用将控制信号Vy成比例地转换成输出轴9的机械位移Sy。控制信号Vy与输出轴位移反馈信号Vs在驱动器3中比较并放大。当控制信号Vy大于位移传感器7反馈信号Vs时，其差值信号ΔV为正，经驱动器3放大后的电压驱动伺服电机2，若顺时钟旋转，输出轴9向下运动，直到Vs信号与Vy信号相等为止。反之，当Vy小于Vs信号时，差值信号ΔV为负，经驱动器3放大后的电压驱动伺服电机2，则逆时钟旋转，输出轴9向上运动，直到Vs信号与Vy信号相等为止。输出轴9的位移反馈电压将随动于控制电压Vy，这样输出轴的位移S将与Vy的大小成比例。
实施时直流伺服电机应采用力矩电机，其转速的转矩选择，应根据螺距和输出轴的输出力来计算。输出轴的最大输出力应大于拉紧缸10输出力的两倍以上。
所用驱动器3实际上是一种功率放大器，可以自己设计制造，也可以购买成品。
2、机械液压随动部分：
钢带15一头连接输出轴9，另一头连接接力器位移反馈杆32。拉紧缸10的差压活塞14下面积大，通常有向下的推力，将钢带15拉紧，当接力器位置Y与输出轴位移Sy相对应时，引导阀活塞17和主配压阀活塞22处于中位，主配压阀不配油，接力器活塞23静止不动。当输出轴9向下移动ΔS时，在拉紧缸差动活塞14的推力作用下，动滑轮16向下移动ΔS/2，引导阀活塞17向下移动，辅助接力器19上腔接通压力油，辅助接力器19向下运动，并推动主配压阀活塞22向下，主配压阀向接力器活塞23右腔配油，使接力器向左运动，反馈杆32向下运动。同时将钢带15向下拉动，直到动滑轮16向上位移Δs/2，引导阀活塞17、主配压阀活塞22回到平衡位置，接力器才停止运动。反之，当输出轴9向上移动时，接力器活塞23向右运动。其位移量Δy正比于输出轴的位移ΔSy，运动方向相对应。该机械液压随动系统完成了使接力器位移Y随动于电气-机械位移部分输出轴位移Sy的作用。上述二大部分共同作用的结果，使得接力器的位置Y，随动于控制信号Vy大小而变化。该实用新型中还设置了紧急停机电磁阀12，当被该装置控制的对象有故障需要紧急关机时，紧急停机电磁阀12得到电信号，电磁阀12接通排油，引导阀活塞17在托起弹簧30上托力的作用向上运动，主配压阀活塞22随着向上运动，主配压阀向接力器右侧配油，接力器活塞23向迅速关机方向运动，实现紧急停机。在辅助接力器19上方还安装了限制主配压阀活塞22上下运动位移量的开关时间调节机构18。在伺服电机2上还装设有手轮1，供电气部分故障和调整试验时手动操作。所用的主配压阀22、24、辅助接力器19和接力器23、26，可以采用已比较成熟的YT系列调速器的设计。

Claims (5)

1、一种中小型水轮机调速器的电液执行机构，包括电气-机械转换机构和机械液压随动机构，其特征是机械液压随动机构采用柔性钢带(15)作接力器位移反馈传递介质，它的一端与电气-机械转换机构的输出轴(9)连接，经滑轮组(16)、(20)与接力器位移反馈杆(32)连接，滑轮组由拉紧缸活塞(14)带动，组成输入和输出比较机构，比较机构的输出通过与动滑轮(16)固定连接的传递板(13)与引导阀活塞(17)上的半球接触实现，引导阀活塞(17)上的半球通过托起弹簧(30)保持与动滑轮(16)下的传递板(13)的点接触。
2、根据权利要求1所述的电液执行机构，其特征是滑轮组包括固定在拉紧缸(10)差动活塞(14)下端的两个动滑轮(16)和固定在拉紧缸支撑板下的两个定滑轮(20)。
3、根据权利要求1或2所述的电液执行机构，其特征是电气-机械转换机构包括壳体(29)，固定在其上端的直流力矩伺服电机(2)，与伺服电机轴连接的丝杆(6)，与丝杆配合的螺母(8)，螺母(8)的位移传感器(7)和与螺母(8)固定连接的输出轴(9)构成。
4、根据权利要求1或2所述的电液执行机构，其特征是机械液压随动机构包括引导阀活塞(17)，与引导阀活塞(17)配合的辅助接力器(19)，辅助接力器(19)下端与主配压阀的差动活塞(22)连接，主配压阀壳体(24)下端和接力器壳体(26)进油部分连接。
5、根据权利要求1或2所述的电液执行机构，其特征是紧急停机电磁阀(12)的出油口与拉紧缸(10)的进油口连接。
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