ZFL(D)说明书液压柜

一、概述
ZFL/D型调速器液压柜是基于全液控自复式主配压阀为核心的电液控制系统，是一种具有开创性全新概念的调速器液压装置。

它结构简单，操作安全、方便、可靠，与电气控制柜相配套，用于混流式水轮机的自动调节与控制，它具有容错控制功能。

该液压柜设计的主导思想是全面提高调速系统的可靠性，适应电站无人值班和少人值守的要求。

与老式调速器液压柜相比，它有如下特性：
●系统频响特性好，响应速度较快。

●所有液压件都设计安装在液压集成块上，液压件之间的联接由
集成块内部的油道完成，全部取消明管，从而可大大提高操作油压力。

●完全改变主配压阀的系统结构，取消了调节杠杆、明管、引导
阀、机械开限机构、辅助接力器及反馈传动机构，大大简化系统结构，提高了系统的可靠性，实现了无渗漏。

●主配压阀控制信号改为液压流量输入，由电液伺服比例阀直接
控制。

主配压阀为一级流量放大。

●主配压阀自身具有自动回复中位的特点，其自复机构简单可
靠，不存在零点漂移现象，无需调整机械零位。

●真正实现了液压系统的全集成化、高可靠性。

二、系统组成
本系统的组成包括：电液伺服比例阀V6、主配压阀V1、容错及手动控制阀V4、紧急停机阀V7、切换油路用阀V2及V5、手动调节
速度用的单向节流叠加阀V3及节流阀V9、双切换滤油器及其上的测量滤芯内外压力的压力表和差压发讯器、控制油总阀V8等。

主配压阀组成包括：阀体、阀套、阀芯、上下两端复位弹簧及定位件、阀芯位移传感器及拒动发讯器、开关机时间调节螺母等。

主配压阀套为三段式结构，有利于加工及保证轴向搭叠量。

三、主要技术参数
1.额定工作压力：
2.5MPa~10Mpa
2.主配压阀直径：100mm~250mm
3.主配压阀最大行程：±15mm
4.控制腔活塞直径：65mm
5.控制阀组公称通径：DN6
6.滤油器过流（单个）：190L/min
7.滤芯精度：10~25um
8.电磁铁工作电压：24VDC或220VDC
9.滤芯最大耐压差：0.5Mpa
10.主要工艺特点：
●电液转换元件采用防卡能力强的伺服比例阀
●具有容错控制功能，在伺服比例阀发生故障时，仍可由脉
宽调节维持自动运行
●采用液压反馈技术，液压柜具有很高的响应速度和自平衡
能力
●使用由高分子复合材料作滤材的油处理系统，保证先导控
制油的高品质
●采用符合国际标准DIN24340连接尺寸的通用液压件
●液压柜无泄漏设计
●液压集成块采用化学镀镍的处理方法
●主要零部件采用38CrMoAlA及长时间低温渗氮冰冻处理
工艺等，配合精度好，硬度高，耐磨性好，尺寸热稳定性
好
四、工作原理说明
1.原理框图：见附图4
2.伺服比例阀简介
伺服比例阀的功能是把输入的电气控制信号转换成输出的流量控制，所谓调速系统处于伺服运行工况，即是指伺服比例阀在运行的情况下，其阀芯装备了位置控制传感器，使得滞环和不重复性均很小。

在电磁铁断电时，阀具有“故障保险”位置，即第四位置。

（4/4伺服比例阀）
型号：06
阀位机能图：见附图3
技术指标：
●公称流量（阀口压降Δp=35bar时）40L/min
●最高工作压力 315bar
●泄漏（100bar时） 1.1L/min
●安装尺寸NG6（ISO4401）
●电磁铁电流
●线圈电阻 2.5~2.8Ω
●功率消耗max.25V A
●位移传感器DC/DC技术
●滞环<0.2%
●重复性<0.1%
●-3db频宽100Hz
●温度漂移<1%bei ΔT=40℃时
该阀的最大特点是电磁操作力大，为环喷式和双锥式电液伺服阀电操作力的5倍以上。

它结合了伺服阀和比例阀的优点，既有伺机服阀的高精度高响应性又有比例阀的出力大，耐污染能力及防卡能力强等高可靠性，因此是普通电液伺服阀所无法比拟的。

3.系统工作原理
3-1技术方案
为实现预期的开发目标，在原理设计、产品设计和工艺要求方面提出了如下方案
●采用频响特性好，有抗油污能力，输出功率大的电液伺服
比例阀做电液转换器。

●主配压阀输入控制信号由传统的机械位移改为流量。

其上
下端的二个控制口直接与电液伺服比例阀输出口连接。

●主配压阀芯上下二腔为主控制腔，分别与主接力器关闭腔
或开启腔相连接。

阀芯中间腔为主配压阀操作油输入腔
（也是控制油取油口），与压油装置出口管相连接。

●主配阀上下二端安置有自动复位弹簧及定位部件。

此设计
保证当控制油恢复（零位）时，主配压阀芯能自动恢复中
位（零点）位置。

●主配压阀上端中心位置装有两个调节螺母，可分别调整接
力器关闭时间及开启时间。

●主配压阀上端装有阀芯位移传感器及拒动发讯器。

●液压系统设计了容错控制环节。

当电液伺服比例阀退出工
作时，脉冲控制阀投入工作，继续维持“自动运行”状态，实现容错控制功能。

●所有电磁液压部件和其它液压部件相互之间联接由液压
集成块完成。

3-2 控制原理
目前“电调”电液随动系统，绝大部分采用机械位移输出型电液转换器。

这主要是因为主配压阀仍然是机械位移输入型的，当系统采用液压流量型电液伺服阀时，系统中要增加一中间接力器（起流量积分作用）把电液伺服阀的输出流量信号转变为中间接力器的输出位移量，再作用到主配压阀的引导阀上。

为使控制过程能恢复到平衡位置（零点）必须在中间接力器上装一只传感器，将其位置信号反馈到电气信号综合放大环节。

主接力器上有一个电气信号反馈环节。

因
此，形成了电液伺服阀与中间接力器之间，中间接力器与主接力器之间两个随动系统，不但系统复杂、可靠性差，而且实践证明其动态性能也差。

我们新研制的ZFL/D系列调速器克服了上述缺点，详细的方案见附图。

附图1：ZFL/D系列全液控自复式主配压阀结构图。

图中所示为系统处于平衡状态时全液控自复式主配压阀（以下简称：主配）的平衡位置（即中位或零位）。

P腔为操作压力油进油腔；A、B腔分别为主接力器关闭腔或开启腔的二个控制腔；T腔为回油腔；C、D腔分别为使阀芯上下运动的二个液控腔；Q1、Q2控制油路把伺服比例阀的二个控制口分别与“主配”液控腔C、D联接起来。

当系统处于平衡状态，即“主配”阀芯处于“零位”（中间位置）时，主油腔P、T、A、B之间皆不通，不向主接力器配油，主接力器位置不动。

当电气信号使电液伺服阀的压力腔P与“主配”液控腔Q2相通时（同时电液伺服阀的回油腔T也与“主配”液控腔Q1相通），“主配”阀芯在D腔油压作用下压缩下弹簧向下移动，促使“主配”A腔与进油腔P相通，B腔与回油腔T相通，于是“主配”通过A腔向主接力器关闭腔配油，而主接力器开启腔的油通过B腔回油到回油箱。

结果，主接力器就向关闭方向移动。

此时接力器位移传感器向电气综合放大环节送出一个负反馈信号，电液
伺服阀于是回复“中位”，“主配”液控腔Q1、Q2不与伺服比例阀的P或T联通，因此“主配”C与D腔之间无压力差，“主配”阀芯在下端弹簧的作用下向上移动，直至定位件被下端主阀套定位端面阻挡为止，“主配”回复到中间位置即“零位”。

此时，“主配”停止向主接力器配油，主接力器停止移动。

当电气信号使伺服比例阀压力腔P与“主配”液控腔Q1相通，回油腔T与“主配”液控腔Q2相通时，“主配”阀芯运动过程及主接力器移动过程与上述情况相反。

“主配”上端中心装有二个调节螺母，用来分别限制主配操作油开口大小，从而限制操作油的流量，达到调节主接力器开关时间的目的。

附图2 ZFL/D（单调节）系列液控系统原理图，具有如下功能：
●容错控制：当伺服比例阀V6退出运行时，系统用V5
切断V6油路，用V2投入脉冲控制阀V4，由V4承
担自动控制“主配”及主接力器的功能。

当电柜退出
控制，用机柜面板上的手动钮控制阀V5、V2及V4，
即实现了“手动控制”功能，其时的油路工作原理与
“容错控制”时完全一样，只是人工面板控制手动钮
取代了电柜自动控制。

●紧急停机：当出现机组事故紧急停机信号时，系统将
V7投入，向“主配”Q2供油，Q1回油，同时，用V5切断V6（伺服控制）油路，用V2切除V4（容错或手动控制）油路，“主配”以最大开口向主接力器关闭侧供油，导叶紧急关闭，机组停机。