水利工程論文-石頭河壩后水電站應(yīng)用的強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式水輪機(jī)調(diào)速器.doc

水利工程論文-石頭河壩后水電站應(yīng)用的強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式水輪機(jī)調(diào)速器摘要：介紹陜西省石頭河水庫(kù)壩后水電站應(yīng)用的強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋式水輪機(jī)調(diào)速器的組成特點(diǎn)和運(yùn)行效果，著重介紹該型調(diào)速器電液隨動(dòng)系統(tǒng)采用的新穎關(guān)鍵組成部分強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式電液主配壓閥。關(guān)鍵詞：水輪機(jī)調(diào)速器電液隨動(dòng)系統(tǒng)集成式電液主配壓閥概述石頭河壩后電站裝機(jī)四臺(tái)，號(hào)機(jī)配備西安啟元自控技術(shù)研究所研制的型調(diào)速器；、號(hào)機(jī)原配備型調(diào)速器，年起由該所先后對(duì)號(hào)和號(hào)機(jī)調(diào)速器進(jìn)行改造。這三臺(tái)調(diào)速器的整體結(jié)構(gòu)均屬“電子調(diào)節(jié)器電液隨動(dòng)系統(tǒng)”類型，其中電子調(diào)節(jié)器號(hào)和號(hào)機(jī)為數(shù)字模擬混合型，號(hào)機(jī)為（可編程計(jì)算機(jī)控制器）型；電液隨動(dòng)系統(tǒng)均為強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式。三臺(tái)調(diào)速器突出的特點(diǎn)是采用了新型強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式電液主配壓閥，大大簡(jiǎn)化了電液隨動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，有效地提高了系統(tǒng)的隨動(dòng)精度、反應(yīng)速度和工作的可靠性，為水輪機(jī)調(diào)速器整機(jī)性能指標(biāo)的進(jìn)一步提高奠定了優(yōu)良的基礎(chǔ)。該隨動(dòng)系統(tǒng)是一種新式輔助接力器型電液隨動(dòng)系統(tǒng)。它不僅具有傳統(tǒng)的輔助接力器型電液隨動(dòng)系統(tǒng)可以取消中間接力器型隨動(dòng)系統(tǒng)中必設(shè)的主接力器的機(jī)械反饋機(jī)構(gòu)、消除或減小其機(jī)械反饋機(jī)構(gòu)的剛度和主配壓閥的死區(qū)對(duì)控制精度所產(chǎn)生的不利影響等優(yōu)點(diǎn)，而且由于所采用的強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式電液主配壓閥是集電機(jī)轉(zhuǎn)換器、液壓先導(dǎo)級(jí)、輔助接力器、主配壓閥和事故停機(jī)機(jī)構(gòu)于一體的電液集成塊，替代了傳統(tǒng)系統(tǒng)中多個(gè)分散布置的元件和機(jī)構(gòu)，因而在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上更加簡(jiǎn)單、合理；同時(shí)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(hào)傳遞所需的時(shí)間就更短，故障率也就更低，因而系統(tǒng)的隨動(dòng)精度、反應(yīng)速度和工作可靠性更高。具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。電液隨動(dòng)系統(tǒng)電液隨動(dòng)系統(tǒng)框圖如圖所示。由圖可見(jiàn)，這是一種非常簡(jiǎn)單的電液隨動(dòng)系統(tǒng)，它將由調(diào)節(jié)器輸入的電氣指令信號(hào)精確地轉(zhuǎn)換為主接力器的機(jī)械位移輸出。其中關(guān)鍵的組成部分是強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式電液主配壓閥，以下予以重點(diǎn)介紹。強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式電液主配壓閥強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式電液主配壓閥伺服部分的原理框圖如圖所示。在圖中，擺動(dòng)電機(jī)將從驅(qū)動(dòng)放大器輸入的功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的力去驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)閥；先導(dǎo)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(dòng)主接力器，另一方面通過(guò)位移力變換器將其位移變換為力，反饋給先導(dǎo)閥，促使先導(dǎo)閥復(fù)中；穩(wěn)定后先導(dǎo)閥所受輔助接力器的反饋力與擺動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(dòng)力成正比的位移位置。在這個(gè)過(guò)程中，先導(dǎo)閥的位移量實(shí)際上很小，因而可以應(yīng)用輸出位移雖然不大但輸出力卻很大的電機(jī)轉(zhuǎn)換器，如擺動(dòng)電機(jī)、比例電磁鐵、步進(jìn)電機(jī)等，以產(chǎn)生很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)一步提高其抗油污能力；而輔助接力器及主配壓閥的位移量并不受先導(dǎo)閥位移量的限制，可以在相當(dāng)大的范圍內(nèi)根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)：因?yàn)樵谕瑯拥尿?qū)動(dòng)力下輔助接力器及主配壓閥所對(duì)應(yīng)的位移量與反饋彈簧的剛度有關(guān)，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(jié)合圖較詳細(xì)地介紹該方案的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。圖是強(qiáng)驅(qū)動(dòng)、力反饋集成式電液主配壓閥的原理結(jié)構(gòu)圖。圖中，主配壓閥及其與輔助接力器的連接、開(kāi)機(jī)時(shí)間及關(guān)機(jī)時(shí)間的調(diào)整機(jī)構(gòu)等都是常規(guī)的，不再贅述。核心部分的基本結(jié)構(gòu)是：擺動(dòng)電機(jī)（其本體部分未在圖中示出）的偏心輸出軸通過(guò)滾動(dòng)軸承、連接件、軸銷與先導(dǎo)閥閥芯的上端連接；先導(dǎo)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(dǎo)閥閥芯的下端固接。核心部分的工作原理是：擺動(dòng)電機(jī)在功率驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下產(chǎn)生相應(yīng)的角位移，通過(guò)其偏心輸出軸、滾動(dòng)軸承、連接件、軸銷使先導(dǎo)閥閥芯產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的軸向直線位移，例如擺動(dòng)電機(jī)在視圖的順時(shí)針?lè)较蛏袭a(chǎn)生角位移，那么先導(dǎo)閥閥芯則產(chǎn)生向下的直線位移，先導(dǎo)閥閥芯的控制閥盤上沿開(kāi)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(dòng)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(guò)反饋桿反饋給先導(dǎo)閥閥芯，該反饋力是向上的，將使先導(dǎo)閥閥芯向中位方向移動(dòng)，穩(wěn)定后反饋力與驅(qū)動(dòng)力相等，先導(dǎo)閥閥芯恢復(fù)到中位，控制閥盤將閥口關(guān)閉，此時(shí)輔助接力器活塞及主配壓閥閥芯向上的的位移量與先導(dǎo)閥閥芯所受向下的驅(qū)動(dòng)力成正比。反之，擺動(dòng)電機(jī)在反時(shí)針?lè)较蛏袭a(chǎn)生角位移先導(dǎo)閥閥芯向上位移先導(dǎo)閥閥芯的控制閥盤下沿開(kāi)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(tái)階分離反饋彈簧的壓縮力通