石頭河壩后水電站應用的強驅(qū)動、力反饋集成式水輪機調(diào)速器(1)

1、    石頭河壩后水電站應用的強驅(qū)動、力反饋集成式水輪機調(diào)速器(1)    介紹陜西省石頭河水庫壩后水電站應用的強驅(qū)動、力反饋式水輪機調(diào)速器的組成特點和運行效果，著重介紹該型調(diào)速器電液隨動系統(tǒng)采用的新穎關鍵組成部分強驅(qū)動、力反饋集成式電液主配壓閥。 關鍵詞：水輪機 調(diào)速器 電液隨動系統(tǒng) 集成式電液主配壓閥 概述 石頭河壩后電站裝機四臺，號機配備西安啟元自控技術研究所研制的型調(diào)速器；、號機原配備型調(diào)速器，年起由該所先后對號和號機調(diào)速器進行改造。這三臺調(diào)速器的整體結構均屬“電子調(diào)節(jié)器電液隨動系統(tǒng)”類型，其中電子調(diào)節(jié)器號

2、和號機為數(shù)字模擬混合型，號機為（可編程計算機控制器）型；電液隨動系統(tǒng)均為強驅(qū)動、力反饋集成式。三臺調(diào)速器突出的特點是采用了新型強驅(qū)動、力反饋集成式電液主配壓閥，大大簡化了電液隨動控制系統(tǒng)的結構，有效地提高了系統(tǒng)的隨動精度、反應速度和工作的可靠性，為水輪機調(diào)速器整機性能指標的進一步提高奠定了優(yōu)良的基礎。該隨動系統(tǒng)是一種新式輔助接力器型電液隨動系統(tǒng)。它不僅具有傳統(tǒng)的輔助接力器型電液隨動系統(tǒng)可以取消中間接力器型隨動系統(tǒng)中必設的主接力器的機械反饋機構、消除或減小其機械反饋機構的剛度和主配壓閥的死區(qū)對控制精度所產(chǎn)生的不利影響等優(yōu)點，而且由于所采用的強驅(qū)動、力反饋集成式電液主配壓閥是集電機轉(zhuǎn)換器、液壓先導

3、級、輔助接力器、主配壓閥和事故停機機構于一體的電液集成塊，替代了傳統(tǒng)系統(tǒng)中多個分散布置的元件和機構，因而在系統(tǒng)的結構上更加簡單、合理；同時由于該系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)較少，各環(huán)節(jié)給系統(tǒng)造成的誤差就更小，信號傳遞所需的時間就更短，故障率也就更低，因而系統(tǒng)的隨動精度、反應速度和工作可靠性更高。具有廣泛的推廣應用前景。電液隨動系統(tǒng)電液隨動系統(tǒng)框圖如圖所示。由圖可見，這是一種非常簡單的電液隨動系統(tǒng)，它將由調(diào)節(jié)器輸入的電氣指令信號精確地轉(zhuǎn)換為主接力器的機械位移輸出。其中關鍵的組成部分是強驅(qū)動、力反饋集成式電液主配壓閥，以下予以重點介紹。強驅(qū)動、力反饋集成式電液主配壓閥強驅(qū)動、力反饋集成式電液主配壓閥伺服部分的原

4、理框圖如圖所示。在圖中，擺動電機將從驅(qū)動放大器輸入的功率驅(qū)動信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳牧θヲ?qū)動先導閥；先導閥在該力作用下輸出流量，使輔助接力器產(chǎn)生位移；輔助接力器的位移一方面使主配壓閥輸出流量，去推動主接力器，另一方面通過位移力變換器將其位移變換為力，反饋給先導閥，促使先導閥復中；穩(wěn)定后先導閥所受輔助接力器的反饋力與擺動電機的驅(qū)動力大小相等、方向相反，從而處于中位，輔助接力器及主配壓閥則處于與驅(qū)動力成正比的位移位置。在這個過程中，先導閥的位移量實際上很小，因而可以應用輸出位移雖然不大但輸出力卻很大的電機轉(zhuǎn)換器，如擺動電機、比例電磁鐵、步進電機等，以產(chǎn)生很強的驅(qū)動力，進一步提高其抗油污能力；而輔助接力器及

5、主配壓閥的位移量并不受先導閥位移量的限制，可以在相當大的范圍內(nèi)根據(jù)需進行設計：因為在同樣的驅(qū)動力下輔助接力器及主配壓閥所對應的位移量與反饋彈簧的剛度有關，剛度大位移量小，剛度小則位移量大。因而該方案具有寬廣的適用范圍。下面結合圖較詳細地介紹該方案的基本結構和工作原理。圖是強驅(qū)動、力反饋集成式電液主配壓閥的原理結構圖。圖中，主配壓閥及其與輔助接力器的連接、開機時間及關機時間的調(diào)整機構等都是常規(guī)的，不再贅述。核心部分的基本結構是：擺動電機（其本體部分未在圖中示出）的偏心輸出軸通過滾動軸承、連接件、軸銷與先導閥閥芯的上端連接；先導閥的輸出油路通輔助接力器的上腔；輔助接力器活塞的上部同心的裝有位移力變

6、換器；位移力變換器由反饋彈簧、上彈簧座、下彈簧座和反饋桿組成，反饋桿的上端與先導閥閥芯的下端固接。核心部分的工作原理是：擺動電機在功率驅(qū)動信號的作用下產(chǎn)生相應的角位移，通過其偏心輸出軸、滾動軸承、連接件、軸銷使先導閥閥芯產(chǎn)生對應的軸向直線位移，例如擺動電機在視圖的順時針方向上產(chǎn)生角位移，那么先導閥閥芯則產(chǎn)生向下的直線位移，先導閥閥芯的控制閥盤上沿開啟，將輔助接力器的上腔與回油接通，輔助接力器活塞在主配壓閥閥芯向上作用力的推動下產(chǎn)生向上的位移，位移力變換器的上彈簧座與內(nèi)螺套分離，反饋彈簧的壓縮力即通過反饋桿反饋給先導閥閥芯，該反饋力是向上的，將使先導閥閥芯向中位方向移動，穩(wěn)定后反饋力與驅(qū)動力相等

7、，先導閥閥芯恢復到中位，控制閥盤將閥口關閉，此時輔助接力器活塞及主配壓閥閥芯向上的的位移量與先導閥閥芯所受向下的驅(qū)動力成正比。    反之，擺動電機在反時針方向上產(chǎn)生角位移先導閥閥芯向上位移先導閥閥芯的控制閥盤下沿開啟輔助接力器的上腔與壓力油接通輔助接力器活塞在上腔油壓的作用下克服主配壓閥閥芯向上的作用力而產(chǎn)生向下的位移位移力變換器的下彈簧座與輔助接力器活塞中安裝位移力變換器的腔體下部臺階分離反饋彈簧的壓縮力通過反饋桿以向下的方向反饋給先導閥閥芯先導閥閥芯向中位移動穩(wěn)定后反饋力與驅(qū)動力相等，先導閥閥芯恢復到中位，控制閥盤將閥口關閉，此時輔助接力器活塞及主

8、配壓閥閥芯向下的位移量與先導閥閥芯所受向上的驅(qū)動力成正比。由上可見，該結構具有以下幾個特點：（）輔助接力器活塞及主配壓閥閥芯的位移并由此決定的主配壓閥輸出流量的大小和方向與擺動電機的輸出力的大小和方向一一對應。（）先導閥閥芯在工作過程中的位移量很小，而輔助接力器活塞及主配壓閥閥芯的位移量卻可以很大，這取決于反饋彈簧的剛度，剛度大位移量小，剛度小則位移量大。因此，相同的伺服控制機構可以配備不同的主配壓閥。            摘介紹陜西省石頭河水庫壩后水電站應用的強驅(qū)動、力反

9、饋式水輪機調(diào)速器的組成特點和運行效果，著重介紹該         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡上收集整理餅投稿至本站的，論文版權屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學習之用，否者后果自負，如果此文侵犯您的合法權益，請聯(lián)系我們。（）先導閥閥芯所受驅(qū)動力遠比阻力大，能夠有效地提高伺服系統(tǒng)的伺服精度。（）反饋彈簧有一定的預壓縮量，用以克服先導閥閥芯在零態(tài)時所受的阻力，使該伺服機構在零態(tài)時變?yōu)橹苯游恢梅答伿剑瑥亩岣吡怂欧C構的零態(tài)精度，即減小了其零點漂移和滯環(huán)。（）由于先導閥閥芯在工作過程中的位

10、移量很小，因而可以在不增加電機轉(zhuǎn)換器功率的前提下大大增強作用于先導閥閥芯的驅(qū)動力，從而顯著提高了整個伺服系統(tǒng)的抗油污能力；并且，從系統(tǒng)設置來看，它取消了常規(guī)系統(tǒng)中在輔助接力器活塞內(nèi)設置的引導針塞這個中間環(huán)節(jié)，從而使系統(tǒng)的零點漂移和滯環(huán)明顯降低，伺服精度、傳遞速度和可靠性進一步提高。（）由于在其液壓伺服機構中傳遞的是力信號，故從擺動電機至先導閥閥芯之間的裝配間隙對其伺服精度的影響甚小，因而能放寬有關零部件加工裝配及檢修的工藝求，更重的是能夠延長其使用壽命。（）采用擺動電機作電機轉(zhuǎn)換器，它比比例電磁鐵的摩擦力和滯環(huán)小，比常用的力/力矩馬達的功率大，并且可以通過簡單的偏心機構方便地獲得很強的驅(qū)動力；

11、同時，也可以方便地在其伸出外部的軸上安裝手操旋鈕，以便精細地進行機構調(diào)整和手動操作。（）反饋彈簧有一定的預壓縮量，將會給伺服系統(tǒng)引入較大的死區(qū)，需在擺動電機的驅(qū)動放大器中采取合適的補償措施。（）設置有事故停機電磁鐵，當電磁鐵線圈通電時，其輸出桿通過連接件將先導閥閥芯壓下，實現(xiàn)事故停機。這與常規(guī)配置方式不同，常規(guī)方式是單獨配置事故停機電磁閥，由于電磁閥在機組正常運行時長期處于不動作的狀態(tài)，閥芯容易生繡發(fā)卡，并且不便于在機組正常運行中進行檢查，從而給機組的保護造成隱患。而本配置方式則可以完全消除此類隱患。因為其先導閥閥芯在機組正常運行中是處于經(jīng)常動作狀態(tài)的，不存在生繡問題，即使由于油質(zhì)嚴重劣化導致

12、先導閥閥芯阻滯，也能被及時發(fā)現(xiàn)調(diào)速器反應遲鈍、死區(qū)大，從而能夠得到及時處理。同時，在其事故停機電磁鐵動作時，是以撞擊方式作用于先導閥閥芯的，撞擊力非常大，即使先導閥閥芯的滯阻故障未來得及消除（但并非卡死從滯阻到卡死一般經(jīng)歷較長的時間），也能保證機組可靠停機。又由于事故停機電磁鐵對先導閥閥芯作用的行程很短，此時電磁鐵的氣隙很小，電磁力本身就相當大，更有利于事故停機的實現(xiàn)。因此，這是一種優(yōu)化的配置方式，從整體上把調(diào)速器的可靠性和抗油污能力提高到更新的水平。（）本結構未設置濾油器。因為其抗油污能力極強，一般的油污染不會導致明顯的不良后果，雖然油質(zhì)嚴重劣化所產(chǎn)生的膠狀粘性物質(zhì)會導致先導閥閥芯、輔助接力器、主配壓閥等發(fā)生阻滯甚至粘著故障，但通常設置的濾油器并不能有效地阻擋這樣的粘性物質(zhì)。預防油中生成粘性物質(zhì)，必須從選用優(yōu)質(zhì)油、精心維護、定期處理等方面加以保證。主技術性能指標試驗結果試驗結果見表所示：運行方式及效果該調(diào)速器有自動和手動兩種運行方式。自動運行時電子調(diào)節(jié)器工作，手、自動切換開關置于自動位置；手動運行時手、自動切換開關于置于手動位置或電子調(diào)節(jié)器退出工作，通過手操旋紐對主接力器進行操作。由于電子調(diào)節(jié)器具有自動跟蹤的功能，兩種運行方式相互切換時一般不必附加其它條件，因此操作非常方便。但對大多數(shù)小型調(diào)速器而言，因為還有