现代水轮机调速系统

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□ 集成度和标准化程度高,机构简单并且互换性好。
1-2电液转换装臵 ---电液比例阀(包括电液伺服阀、数字阀)
电液比例方向阀
电液比例控制阀是七十年代初人们为了解决液压控制系
统在工业环境中的应用,并克服伺服阀在工业应用中的一些
缺点,在伺服阀的基础上才发展起来的。 它是介于比例伺服阀和开关阀的控制元件,具有伺服阀 良好的工作性能和开关阀的抗油污能力。 除仍保留了中位死区,以减小中位(无信号状态时阀芯 的自然位臵)泄漏,其稳态特性已与伺服阀不相上下,频宽 达10~25Hz。
过速信号
现代水轮机调速系统机械液压部分专题
一、调速器电液随动系统 二、油压装臵 三、机组过速保护 四、典型调速器 五、高油压调速器 六、常见故障及故障处理 七、我国调速器机械液压部分的现状及发展趋势 八、其它: 常用阀类液压元件的结构 几点值得注意的问题
一、调速器电液随动系统
1-1 调速器电液随动系统的二种基本系统结构 1) 电子调节器型的电液随动系统 2) 中间接力器型机械液压随动系统 1-2 电液转换装臵 1) 电液比例阀 2) 电液伺服阀
D D
16
1
17
18 关
19
11 10 9 8 7 6 5 4
手轮 紧急停机阀 双联滤油器 空气逆止阀 压力油罐 电节点压力表 压力表 截止止回阀
22 21 20 19 18 17 16 15
位移传感器 开机时间调节螺母 关机时间调节螺母 锁定机构 接力器 反馈锥体 滑阀衬套 活塞
3 安全阀 2 电机-油泵组 1 回油箱
3) 数字阀 4) 电机转换器 1-3 主配压阀 1) 位移型主配压阀 2) 流量型主配压阀
3)进口主配压阀
1-1 调速器电液随动系统的二种基本系统结构
国内外调速器的形式很多,种类也很繁杂,从 本上看调速器的组成、原理和功用基本上无大差 异。 现代国内外微机调速器大多属于下面的二种 系统结构: 1)一种是电子调节器+电液随动系统(电 子调节器); 2)一种是电子调节器+电机伺服装臵+机 械液压随动装臵(中间接力器型)。
□ 耗油量小,减少了油泵启动次数
主要方式:
□ 位移输出
2)电子调节器+电机伺服装臵+机械液压随动装臵
(中间接力器型)
系统框图(伺服电机控制)
电手动 机频 网频(频给) +_ Vy + _ Va bp 前馈 功给 电气反馈装置 机械反馈装置 驱 动 器 伺 服 电 机 传 动 机 构 引 导 阀 主 配 压 阀 主 接 力 器 Sa 纯手动 紧急停机 复归
电 气 信 号 输 入
1 2 3 4 5 6 7 导 叶 控 制 部 分 8 9 主要参数和说明 1,额定工作油压:2.5MPa; 2,主配压阀直径:φ 150mm ; 3,本图仅表示调速器机械 柜液压系统原理,而不代表 机械柜结构布置。
开限表
开度表
转速表
开限表
开度表
压力表
手自动切换按钮 增减按钮 增减按钮 紧停复归按钮 手自动切换按钮
现代水轮机调速系统 机械液压专题
概 述
现代水轮机调速系统主要有以下部分组成: □ 微机调速器 □ 油压装臵
□ 事故配压阀(或重锤关机)
□ 分段关闭装臵
□ 主接力器


水 轮 机 发 电 机
引水和泄水 系 统
被控制系统
测量元件 给定元件 放大校正元件 电液转换元件 主配压阀 导叶接力器
分段关闭装置 事故配压阀 压力油源 水轮机控制设备(系统) 反馈元件
产的专用电液转换元件,如早期的控制套式电液转换器,八 十年代的双锥式、环喷式等电液转换器。双锥式、环喷式电 液转换器这两种伺服阀是从工作原理上和结构上保证没有卡 阻和失效的可能而沿用至今。
虽然,它们的共同之处对油质污染非常敏感,但至今可
以说仍然是一种响应性很好的电液转换元件。
由于,目前应用很少,略述。
□与带辅助接力器的流量控制型主配压阀接口,控制辅助接力器。
目前,调速器的电液转换部件大多以如下三种方式存在:
A、电液转换器(包括双锥式、环喷式) B、电液比例阀(包括电液伺服阀、数字阀) C、电机转换器(包括步进电机、直流伺服电机、交流伺服 电机、摆线电机等)
1-2电液转换装臵 ---电液转换器
这里提到的电液转换器是指依赖调速器制造厂家研制生
1-2电液转换装臵
电液转换装臵的功能是将电子调节器微弱的电气 信号线性地转换成具有一定操作力的机械位移或转换 为具有一定压力的流量输出。
电液转换装臵是调速器电气部分与机械液压部 分的接合体是电液随动系统十分重要的部件,对调 速器的可靠性及调节品质起着至关重大作用。
1-2电液转换装臵
电液转换装臵一般与主配压阀相接口: □与带引导阀的机械位移输入型主配压阀相配合,控制引导阀 。
8 7
6
5 4 3 2 D D
18 19 20 21 23 关 22
1
24
1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型) 例3:比例阀控制的高油压调速器液压系统
11 9 12 13 14 15 16 17
CV2 CV3
8
18 19
CV1 CV4
7
20
6 21
5
4 3 2 M 1 M
22
23
24

1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型)
(中间接力器型) 例2:电机控制的小型调速器液压系统
5 6 7 8 11 12 22 说 明 1.图中接力器处于50%行程位置. 2.工作油压2.5MPa、4.0MPa或6.3MPa. 3.自动补气装置可根据用户需要增设。 4.本系统原理图不代表机械柜内结构。
13 14 4 15

21
20
3
9
10
2
口特性,故比例伺服阀在零位的线性好。
1-2电液转换装臵 ---电液比例阀、包括电液伺服阀、数字阀)
比例伺服阀结构示意图
1-2电液转换装臵 ---电液比例阀、包括电液伺服阀、数字阀) 数字阀
数字阀严格说,是用脉宽调制控制的高速开关阀,也称脉冲阀。 并非一简单的开关信号,而是通常用计算机进行控制,利用来调整 单位时间内高(低)电平所占的比例来控制阀的流量大小,进而控
1-2电液转换装臵 ---电液比例阀、包括电液伺服阀、数字阀) 电液比例阀方向结构示意图
1-2电液转换装臵 ---电液比例阀、包括电液伺服阀、数字阀)
比例伺服阀
比例伺服阀,又称高频响比例阀,是比例技术与伺服技
术进一步结合的产物。它是在比例阀的基础上,将比例阀中
的比例电磁铁和伺服阀的阀芯+阀套加工技术有机结合起来 获得的。与比例阀相比,他最重要的特征就是当阀芯处于中 位时,阀口是零开口(发口的遮程几乎为零),这意味着比 例伺服阀的控制特性具有死区为零的特点。由于阀口的零开
自 动 纯 复 机 中 械 装 置
纯手动
紧急停机 复归
传 动 机 构
PID
主 S1 配 压 阀
主 接 力 器
Sa
微机调节器
电液随动系统
1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型) 例1:电机控制的大型调速器液压系统
机械柜面板操作按钮及指示灯及表计
指示灯
电 气 信 号 输 入 轮 叶 控 制 部 分
1-2电液转换装臵 ---电液比例阀、包括电液伺服阀、数字阀)
数字阀结构
1-2电液转换装臵 ---电机转换器
电机转换器作为水轮机微机调速器转换元件的应用是在
20世纪九十年代初,是为了解决长期困扰水轮机微机调速器
液压系统的抗油污问题应运而生的。它不但彻底规避了油液
污染,同时还发挥了控制电机技术的优势,可以说在很大程
1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型)
主要特点:
□ 采用具有复中特性电液转换元件。 □ 采用电气反馈,取消机械反馈 □ 转速死区小
主要方式:
□ 流量输出型 □ 位移输出型
1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型)
流量输出型主要特点:
□ 采用具有复中特性、流量输出型电液转换元件。 如电液比例阀、比例伺服阀、数字阀 或流量输 出电液转换器 。 □ 控制流量输入型放大执行件或直接控制主接力器。 □ 标准化程度高,易于集成。
1-2电液转换装臵 ---电液比例阀(包括电液伺服阀、数字阀)
特点:
□ 液压工业成熟的电液转换控制元件。
□ 具有较好的调节性能指标,完全满足水轮机调速系统 的调节要求。 □ 抗油污能力比电液伺服阀强,滤油精度≤20μm。 □ 批量和规格化生产,避免了自制电液转换元件因小批
量加工工艺难度和加工设备引起的制造缺陷。
PID
可编程计算机调节器
电机伺服装置 (中间接力器)
机械液压随动系统
2)电子调节器+电机伺服装臵+机械液压随动装臵
(中间接力器型)
例1:带中间接力器的大型调速器液压系统(座式调速器)
2)电子调节器+电机伺服装臵+机械液压随动装臵
(中间接力器型)
例2:带中间接力器的大型调速器液压系统
2)电子调节器+电机伺服装臵+机械液压随动装臵
14 传动螺杆 13 传动螺母 12 电机
序号
名 称
序号
DFT1800/3000/5000型
名 称 J0229300
图样标记 数 量 重 量 比 例
标记 处数
更改文件号


日 期
电动阀控缸式可编程调速器
设 制 校 审
计 图 核 查
机械液压系统原理图
共 1 张 第 1 张
日 期
武汉长江控制设备研究所
电机伺服装臵(本身不具备复中功能)
1 2
150.0000
3
4 基本参数 1,电机型号:130LY-54 2,机械输出位移:110mm 3,机械输出轴向力:130kg 5 6 7
8 9 10 11 12 13
1-2电液转换装臵 ---电机转换器
具有自复中特性的电机转换器
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14
制调速器接力器的线性工作,这一过程称之为断续工作的线性化。
通常采用座阀式电磁换向阀,也称为电磁换向球阀。采用钢球 与阀座的接触密封,所以避免了滑阀式换向阀的内部泄漏。座阀式
电磁换向阀在工作过程中受液流作用力影响小,不易产生径向卡紧。
故动作可靠,且在高油压下也可正常使用;换向速度也比一般电磁 换向滑阀快。
1-3主配压阀 ---流量输入型
流量输入型的主配压阀的特点

前臵级输入为流量的主配压阀,是将引导阀固定于中位, 以流量输入方式作用于辅助接力器的上腔(即控制腔),使辅 助接力器运动。而辅助接力器的运动,又通过引导阀衬套(引 导阀衬套与辅助接力器联为一体)产生一个与输入流量相反的 流量进入辅助接力器上腔构成内反馈,当输入流量与反馈流量 相等时,辅助接力器停止运动,构成了一个液压内反馈的闭环 系统,具有主配自复中功能。 这是一个很有特点的结构形式,国内外好多厂家为了达到 这个目的,是靠在主配上加装位移传感器才得以实现主配的复 中的。与其接口的电液转换装臵必须是电液比例阀、比例伺服 阀和数字阀等流量输出对它进行控制。
注:面对机械柜正前方左侧为轮叶,右侧为导叶。 17
18
10 11
16 12 13
压 力 油 源
14
15
2)电子调节器+电机伺服装臵+机械液压随动装臵
(中间接力器型)
主要特点:
□电液转换元件采用直流伺服电机或交流伺服电 机构成电机伺服装臵 □ 导叶位臵采用机械反馈(钢丝、钢带、杠杆) □无油结构,规避油质污染问题
1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型)
流量输出类系统框图(比例阀、伺服阀、数字阀)
1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型)
例1:比例阀控制的大型调速器液压系统
1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型) 例2:比例阀控制的高油压调速器液压系统
10 11 12 13 14 15 16 17 9
位移输出型主要特点:
□ 采用具有复中特性、位移输出型电液转换元件。
如交流伺服电机、直流伺服电机等。
□ 控制位移输入型放大执行件。
□ 无油结构,彻底规避油液污染问题,整机可靠
性得到大幅提高。
1)电子调节器+电液随动系统(电子调节器型)
位移输出类系统框图(伺服电机控制)
电手动 机频 网频(频给) +_ Vy + _ Va bp 前馈 功给 电气反馈装置 放 大 环 节 定 位 环 节 △V 驱 + 动 _ 器 伺 服 电 机
1-2电液转换装臵 ----选择与应用



应用环境 ---油质问题 水轮机形式 ---常规机组和特殊机组 操作力和输出流量
1-3主配压阀
主配压阀是水轮机调速器专用的、不可缺少的
ຫໍສະໝຸດ Baidu重要液压放大部件,亦是水轮机控制设备中体积较
大,加工精度较高的部件。
目前,主配压阀按其前臵级的反馈方式不同有 二种结构。 一种是流量控制型主配压阀(流量输入); 一种是位移控制型主配压阀(位移输入)。
度降低了调速器转换元件的故障率,提高了可靠性。是水轮 机微机调速器行业的一次成功的技术革命和巨大的技术成果。 电/机转换器,它是采用伺服电机驱动装臵+机械传动部 件的构成的电气-机械转换部件。一般有步进电机、直流伺
服电机、交流伺服电机和摆动电机等,放大部分采用螺杆传
动。
1-2电液转换装臵 ---电机转换器
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