[實用新型]水輪機電液調速器的液壓執行機構

無效

• 申請號: 00259624.5
• 申請日: 2000-11-08
• 公開（公告）號: CN2443162Y
• 公開（公告）日: 2001-08-15
• 發明（設計）人: 張建明;李維東;張唯;高振華;李越
• 申請（專利權）人: 張建明
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00
• 代理公司: 北京科龍環宇專利事務所
• 代理人: 孫皓晨,王國權

本實用新型涉及一種水輪機電液調速器，更確切地說是涉及水輪機電液調速器的一種液壓執行機構。

參見圖1的水輪機調節系統總體原理框圖。水輪機電液調速器主要由電子調節器11和液壓執行機構12組成，其中的液壓執行機構12又稱液壓控制柜或稱隨動系統(俗稱機柜)，水輪機電液調速器11、12與調節對象—水輪發電機組13一起構成一完整的水輪機調節系統，用于控制水輪發電機組13的開停機、頻率調節、有功功率增減、調相、緊急停機、甩負荷，以及實現各種工況轉換等自動、手動及遠方操作功能。圖中的機頻變送器14用于將水輪發電機組13的機頻信號反饋輸送至電子調節器11。一般由電子調節器11接收遠方命令、功率給定及增減信號、網頻信號及機頻信號等完成數據處理、信號傳遞和控制規律綜合、控制量輸出功能，而由液壓執行機構12實現功率放大、位置信號跟隨、手動操作、緊急停機等功能。

圖2所示的是傳統液壓執行機構12的原理性結構框圖。其結構模式的主要特點是采用電液轉換器21(伺服閥)作為電氣-機械-液壓的轉換部件，再加上機械傳遞部件22、主配壓閥23、主接力器24、機械位移反饋部件25、手動自動切換部件28、機械手操作及開度限制機構26(機液伺服)、緊急停機部件29、電氣位移反饋部件27等組成。綜合放大器20接收電子調節器11輸出的控制量信號，并將其轉換成具有一定功率的電流信號，進而帶動電液轉換器21工作，主接力器24作用于調節對象—水輪發電機組13。

綜合放大器20一般由模擬電路實現。

長期以來，電液轉換器21采用的是動圈力馬達-隨動活塞結構，由于動圈所接受的控制信號只是數十至數百毫安的弱電信號，因此其電磁操作力十分有限，如最大不超過數百克，隨著使用過程中油液清潔度的降低，會時刻受到閥芯卡澀的威脅，進而引起整個液壓系統動作異常，以致失控。由于受設計、生產制作、現場施工、使用維護等諸多方面因素的制約，我國目前這類液壓執行機構的使用效果大都不理想，尤其是其中電液轉換器21的耐油污能力比較差，對工作環境的要求很高，從目前水電行業施工與運行維護條件來看，是難以保證其工作可靠性的。

在水輪機調速器行業，主配壓閥23等液壓元件大都是在單件規模下生產出來的小批量產品，標準化程度很低，難以保證產品性能的一致性，也不能有較好的互換性，在實際使用中，經常有軸向搭疊量及徑向間隙不合適、閥芯卡阻、零位泄漏大、長期工作后材料磨損嚴重等問題。此外，還有難以實現直接數字控制與容錯控制結構、難以實現大范圍的無管化聯接與系統集成，和難以實現無沖擊的手動自動轉換等方面的問題。

經調查統計，在水輪機調速器的故障中，液壓執行機構故障約占61.1％，其中，由電液轉換器21引起的故障又占總故障的45％。這些缺陷已嚴重制約著整個水輪機調節系統的性能及其長期運行的穩定性和可靠性，直接危及著水輪發電機組的安全運行。

本實用新型的目的是設計一種水輪機電液調速器的液壓執行機構，基于對傳統水輪機電液調速器液壓執行機構缺陷的分析，開發一種新型的液壓執行機構，以解決傳統液壓執行機構的諸多問題，滿足水電廠安全、穩定、可靠發電的要求。

本實用新型的目的是這樣實現的：一種水輪機電液調速器的液壓執行機構，包括主接力器和控制主接力器作用腔中油液、使主接力器向開側或關側移動并精確定位的控制機構，其特征在于：所述的控制機構包括電磁鐵驅動電路組、數字閥組和插裝閥組；電磁鐵驅動電路組中各電磁鐵對應驅動數字閥組中相應的數字閥，數字閥組與所述的主接力器及與所述的插裝閥組聯接。

所述的電磁鐵驅動電路組由相同的電磁鐵驅動單元組成，每一電磁鐵驅動單元由光電耦合器連接放大器再連接電磁鐵線圈構成；光電耦合器的輸入端連接水輪機電液調速器的電子調節器(如微機調節器的開關量輸出級，并行口等控制輸出端)。

所述的數字閥組、插裝閥組包括有成雙通道冗余聯接、并控制主接力器向開側快速移動的數字閥及與之對應聯接的插裝閥；有成雙通道冗余聯接、并控制主接力器向關側快速移動的數字閥及與之對應聯接的插裝閥；有控制主接力器向開側或關側作中低速移動的數字閥。

所述的控制主接力器向開側或關側作中低速移動的數字閥設置有n個，按2⁰-2^n-1的過流面積比組合出控制流量；分別由n個電磁鐵的開側與關側驅動。

所述的數字閥組還包括有成并聯聯接的減速動作數字閥，設置在所述的插裝閥組與油箱之間。