全油压控制水轮机调压阀的快速设计方法
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规划 设计
Ｓ ＡＩ Ｙ Ｒ Ｐ Ｒ ０２ ，Ｔｔ ｏ６ Ｍ Ｉ．Ｈ Ｄ ０ ０ ２１Ⅳ４ ｏｌ １６ ａＮ
全油压控制水轮机调压阀的快速设计方法
谢 亚琴 （ 利部 产品质 量标 准研 究所 水
【 摘
浙 江杭 州 ３０ １ ） １０ ２
要 】为保证全油压控 制水轮机调压 阀产 品的质量 ，提 高设计制 造效 率，在 分析调 压 阀液 压原理 和工作特 点的基
础 上 ．提 ￣Ｎ ｆ Ｎ 的设 计 应 充 分利 用 通 用 液压 元件 、应 用计 算机 仿 真 手段 加 快 设 计 进 程 。 另 外 ，讨 论 了水 轮 机 调 压 阀 液 压 － － 系统 设 计 应 用 通 用 液 压 元 件 的 必 要 性 和 可 能 性 ，引 入 了基 于 Ａ Ａ Ｓ仿 真 工具 的 水 轮 机 调 压 阀快 速 设 计 方 法 。 图 １ 。 ＤＭ 幅
如 挪威 的水 电站 也大 量使 用调 压 阀来 代替 调压 井 。 随着调 压 阀在水 电站 的应 用 日渐广 泛 ，其 设计 和制 造 中也存 在着一 些 问题亟 待改 进 。如在调 压 阀
的选 型 时 ，由于机 组流 量特性 与调 压 阀流量 特性 不 同 ，难 以完 全 匹 配 一 致 ，加 之 调 压 阀 的 品种 本 身 少 ，导致 中 、低水 头水 电站 难 以选到合 适 的定 型产 品 ，若 定制 产 品 ，又 面临价 格较 高 、性 能 也难 以保 证 的 问题 ｌ ，长 期下 去将严 重 影响调 压 阀的进 一步 ＿ ５ Ｊ
近百座 水 电站在设 计 中已取 消调 压井 ，改 用全 油压
控制调 压 阀 ＿ 。 期 的如 浙 江 的 金坑 、宣平 溪 等 １ 。早 ４ 水 电站 已经安 全运行 了多年 ，近几 年新 建 的电站 和 技术 改造 的老 电站 如 白水 河 一级 电站 、南 山水 电站
和古宅 二 级 水 电站 等 ，水 轮 机 调 压 阀运 行 情 况 良 好 ，其造 价 仅 为调 压 井 建 设 的 １ １ ，到 目前 为 止 ／０
还 未 见因调 压 阀引起 的安全 事故 的报 道 。发达 国家
力水管 内产 生过 高水锤 压 力 的一 种安 全 阀 门。调压 阀 由阀体 和控制 系统 两部 分构成 。其 中阀体包 括 阀 壳 和阀盘 等 ；控 制 系统采 用全 油式 液压控 制 ，包括
接力 器 、平衡 腔 、引导 （ ）腔 、节流 阀 、油压 逆 油 止 阀等 。其基 本动 作是 ：快 速开启 ，缓 慢关 闭 ；当 水 轮机 负荷变 化较 小 时 ，调 压 阀不动 作 ；当水 轮机 甩 较大 负荷 时 ，调 压 阀开 启 ；当水 轮 机增 负 荷 时 ，
不仅 安 全 可 靠 、投 资少 、建 设 工 期 短 ，还 不 受 地
１ 全油压控制调压 阀液压原理
全 油压 控制 调压 阀是在 水轮 机甩 负荷 、导 水机 构 紧急 关 闭时 ，能及 时泄放 一部 分流 量 ，以防止压
形 、地 质条 件 的影 响 。２ 纪 ８ ０世 ０年代 以来 ，国 内
站调 压 阀这 一相 对独 立 的生产 领域 ，而且 从事 相关
导叶开
ｆ
收 稿 日期 ：２１ —０ —２ ０２ ６ ５
导ｌ 叶 关
图 １ 调 压 阀 的液 压 控 制 系统 原 理 示 意
作者简介 ：谢亚琴 （９０ ，女 ，高级工 程师 ，主要 从事机
全 油压控制
调 压阀 计 算机仿真
快速设计
研究 的人 员相 对较少 ，现有 的研 究 主要集 中于调 压
Ｏ 弓Ｉ 舌
水 轮机 调压 阀是 水 电站长压 力管 道运行 中的一 个安 全装 置 ，用 来减 小压 力管 道 内的水锤 压 力和机
阀的选择 计算 。因此如 何将水 电行 业液 压技 术 的应
用 和 当前液 压技术 的新 发展 有机 结合 起来 ，引 入先
进 的设 计手 段 ，改进 调压 阀 的制 造 ，为市 场 提供 优 质产 品 ，对于调 压 阀的推 广应 用具 有重要 意 义 。
组速 率上 升 ，使其 控制在 允许 的范 围 内 。与 同样 功 能 的调压 井相 比较 ，调 压 阀方 案具 有 明显 的 优 势 ，
调压 阀不起 作用 。 图 １ 所示 为经 改装 的调 速器 特 殊
主配压 阀与 调 压 阀 的液 压 控 制 系 统 （ 图 １ ，其 见 ）
液压 操控 原理 如下 ＿ ： ４ Ｊ
推 广 。同时 ，水 电行业 对设 备控 制 系统 的可靠性 要 求 很高 ，使 得一 般液 压设 备生 产厂家 难 以进人水 电
的 ｌ ％ 以 上 ）时 ，导 叶 快 速 关 闭 ，调 压 阀快 ： ５ 速开
规 划设 计 大元件 尺 寸与 流量参 数 。如果 在新 的设计 中应 用通
用 液压 元件 ，可 提 高系统 的压力 等 级 ，从 而减 小接 力 器油 缸直 径及 系统 工作 流量 。根据 经济性 和性 能 对 比 ，将 压 力 选 定 在 ８～２ ａ １ＭＰ ，可 大 幅 减 小 流
Ｅｍａｌ ｙ ｘｅ＠ ｍａｌｈ ． ｎ ｉ： ｑ ｉ ｉ． ｚ． ｏ
・
４ ２ ・
小水电 ２１年第 ４ （ ０２ 期 总第 １ 期） ６ ６ 当机 组增 负荷 或 机组 负荷 不变 或机 组减 少 量负
荷 （ 机组 额 定 出 力 的 １ ％ 以 内 ） 时 ，调 压 阀保 持 ５ 关 闭状 态 ；当机 组 突然 甩较 大 负荷 （ 机组 额 定 出力
量 。二是 有助 于 流量 匹配 。现有 调压 阀选 型计算 过
启 ，两 者协联 同步 ，滞后 时 间为零 。通过 节 流 阀的 调节 保证 导 叶两 段关 闭 和调 压 阀失灵 时 引水 管道压
程 中 ，机 组流 量 特性 往 往 与 调 压 阀 流量 特 性 不 同 ， 难 以完全 匹配 一致 ，如果 采 用 通 用 液 压缸 ，缸径／
Ｓ ＡＩ Ｙ Ｒ Ｐ Ｒ ０２ ，Ｔｔ ｏ６ Ｍ Ｉ．Ｈ Ｄ ０ ０ ２１Ⅳ４ ｏｌ １６ ａＮ
全油压控制水轮机调压阀的快速设计方法
谢 亚琴 （ 利部 产品质 量标 准研 究所 水
【 摘
浙 江杭 州 ３０ １ ） １０ ２
要 】为保证全油压控 制水轮机调压 阀产 品的质量 ，提 高设计制 造效 率，在 分析调 压 阀液 压原理 和工作特 点的基
础 上 ．提 ￣Ｎ ｆ Ｎ 的设 计 应 充 分利 用 通 用 液压 元件 、应 用计 算机 仿 真 手段 加 快 设 计 进 程 。 另 外 ，讨 论 了水 轮 机 调 压 阀 液 压 － － 系统 设 计 应 用 通 用 液 压 元 件 的 必 要 性 和 可 能 性 ，引 入 了基 于 Ａ Ａ Ｓ仿 真 工具 的 水 轮 机 调 压 阀快 速 设 计 方 法 。 图 １ 。 ＤＭ 幅
如 挪威 的水 电站 也大 量使 用调 压 阀来 代替 调压 井 。 随着调 压 阀在水 电站 的应 用 日渐广 泛 ，其 设计 和制 造 中也存 在着一 些 问题亟 待改 进 。如在调 压 阀
的选 型 时 ，由于机 组流 量特性 与调 压 阀流量 特性 不 同 ，难 以完 全 匹 配 一 致 ，加 之 调 压 阀 的 品种 本 身 少 ，导致 中 、低水 头水 电站 难 以选到合 适 的定 型产 品 ，若 定制 产 品 ，又 面临价 格较 高 、性 能 也难 以保 证 的 问题 ｌ ，长 期下 去将严 重 影响调 压 阀的进 一步 ＿ ５ Ｊ
近百座 水 电站在设 计 中已取 消调 压井 ，改 用全 油压
控制调 压 阀 ＿ 。 期 的如 浙 江 的 金坑 、宣平 溪 等 １ 。早 ４ 水 电站 已经安 全运行 了多年 ，近几 年新 建 的电站 和 技术 改造 的老 电站 如 白水 河 一级 电站 、南 山水 电站
和古宅 二 级 水 电站 等 ，水 轮 机 调 压 阀运 行 情 况 良 好 ，其造 价 仅 为调 压 井 建 设 的 １ １ ，到 目前 为 止 ／０
还 未 见因调 压 阀引起 的安全 事故 的报 道 。发达 国家
力水管 内产 生过 高水锤 压 力 的一 种安 全 阀 门。调压 阀 由阀体 和控制 系统 两部 分构成 。其 中阀体包 括 阀 壳 和阀盘 等 ；控 制 系统采 用全 油式 液压控 制 ，包括
接力 器 、平衡 腔 、引导 （ ）腔 、节流 阀 、油压 逆 油 止 阀等 。其基 本动 作是 ：快 速开启 ，缓 慢关 闭 ；当 水 轮机 负荷变 化较 小 时 ，调 压 阀不动 作 ；当水 轮机 甩 较大 负荷 时 ，调 压 阀开 启 ；当水 轮 机增 负 荷 时 ，
不仅 安 全 可 靠 、投 资少 、建 设 工 期 短 ，还 不 受 地
１ 全油压控制调压 阀液压原理
全 油压 控制 调压 阀是在 水轮 机甩 负荷 、导 水机 构 紧急 关 闭时 ，能及 时泄放 一部 分流 量 ，以防止压
形 、地 质条 件 的影 响 。２ 纪 ８ ０世 ０年代 以来 ，国 内
站调 压 阀这 一相 对独 立 的生产 领域 ，而且 从事 相关
导叶开
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收 稿 日期 ：２１ —０ —２ ０２ ６ ５
导ｌ 叶 关
图 １ 调 压 阀 的液 压 控 制 系统 原 理 示 意
作者简介 ：谢亚琴 （９０ ，女 ，高级工 程师 ，主要 从事机
全 油压控制
调 压阀 计 算机仿真
快速设计
研究 的人 员相 对较少 ，现有 的研 究 主要集 中于调 压
Ｏ 弓Ｉ 舌
水 轮机 调压 阀是 水 电站长压 力管 道运行 中的一 个安 全装 置 ，用 来减 小压 力管 道 内的水锤 压 力和机
阀的选择 计算 。因此如 何将水 电行 业液 压技 术 的应
用 和 当前液 压技术 的新 发展 有机 结合 起来 ，引 入先
进 的设 计手 段 ，改进 调压 阀 的制 造 ，为市 场 提供 优 质产 品 ，对于调 压 阀的推 广应 用具 有重要 意 义 。
组速 率上 升 ，使其 控制在 允许 的范 围 内 。与 同样 功 能 的调压 井相 比较 ，调 压 阀方 案具 有 明显 的 优 势 ，
调压 阀不起 作用 。 图 １ 所示 为经 改装 的调 速器 特 殊
主配压 阀与 调 压 阀 的液 压 控 制 系 统 （ 图 １ ，其 见 ）
液压 操控 原理 如下 ＿ ： ４ Ｊ
推 广 。同时 ，水 电行业 对设 备控 制 系统 的可靠性 要 求 很高 ，使 得一 般液 压设 备生 产厂家 难 以进人水 电
的 ｌ ％ 以 上 ）时 ，导 叶 快 速 关 闭 ，调 压 阀快 ： ５ 速开
规 划设 计 大元件 尺 寸与 流量参 数 。如果 在新 的设计 中应 用通
用 液压 元件 ，可 提 高系统 的压力 等 级 ，从 而减 小接 力 器油 缸直 径及 系统 工作 流量 。根据 经济性 和性 能 对 比 ，将 压 力 选 定 在 ８～２ ａ １ＭＰ ，可 大 幅 减 小 流
Ｅｍａｌ ｙ ｘｅ＠ ｍａｌｈ ． ｎ ｉ： ｑ ｉ ｉ． ｚ． ｏ
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小水电 ２１年第 ４ （ ０２ 期 总第 １ 期） ６ ６ 当机 组增 负荷 或 机组 负荷 不变 或机 组减 少 量负
荷 （ 机组 额 定 出 力 的 １ ％ 以 内 ） 时 ，调 压 阀保 持 ５ 关 闭状 态 ；当机 组 突然 甩较 大 负荷 （ 机组 额 定 出力
量 。二是 有助 于 流量 匹配 。现有 调压 阀选 型计算 过
启 ，两 者协联 同步 ，滞后 时 间为零 。通过 节 流 阀的 调节 保证 导 叶两 段关 闭 和调 压 阀失灵 时 引水 管道压
程 中 ，机 组流 量 特性 往 往 与 调 压 阀 流量 特 性 不 同 ， 难 以完全 匹配 一致 ，如果 采 用 通 用 液 压缸 ，缸径／