[实用新型]水轮机电液调速器的液压执行机构

说明书

本实用新型涉及一种水轮机电液调速器，更确切地说是涉及水轮机电液调速器的一种液压执行机构。

参见图1的水轮机调节系统总体原理框图。水轮机电液调速器主要由电子调节器11和液压执行机构12组成，其中的液压执行机构12又称液压控制柜或称随动系统(俗称机柜)，水轮机电液调速器11、12与调节对象—水轮发电机组13一起构成一完整的水轮机调节系统，用于控制水轮发电机组13的开停机、频率调节、有功功率增减、调相、紧急停机、甩负荷，以及实现各种工况转换等自动、手动及远方操作功能。图中的机频变送器14用于将水轮发电机组13的机频信号反馈输送至电子调节器11。一般由电子调节器11接收远方命令、功率给定及增减信号、网频信号及机频信号等完成数据处理、信号传递和控制规律综合、控制量输出功能，而由液压执行机构12实现功率放大、位置信号跟随、手动操作、紧急停机等功能。

图2所示的是传统液压执行机构12的原理性结构框图。其结构模式的主要特点是采用电液转换器21(伺服阀)作为电气-机械-液压的转换部件，再加上机械传递部件22、主配压阀23、主接力器24、机械位移反馈部件25、手动自动切换部件28、机械手操作及开度限制机构26(机液伺服)、紧急停机部件29、电气位移反馈部件27等组成。综合放大器20接收电子调节器11输出的控制量信号，并将其转换成具有一定功率的电流信号，进而带动电液转换器21工作，主接力器24作用于调节对象—水轮发电机组13。

综合放大器20一般由模拟电路实现。

长期以来，电液转换器21采用的是动圈力马达-随动活塞结构，由于动圈所接受的控制信号只是数十至数百毫安的弱电信号，因此其电磁操作力十分有限，如最大不超过数百克，随着使用过程中油液清洁度的降低，会时刻受到阀芯卡涩的威胁，进而引起整个液压系统动作异常，以致失控。由于受设计、生产制作、现场施工、使用维护等诸多方面因素的制约，我国目前这类液压执行机构的使用效果大都不理想，尤其是其中电液转换器21的耐油污能力比较差，对工作环境的要求很高，从目前水电行业施工与运行维护条件来看，是难以保证其工作可靠性的。

在水轮机调速器行业，主配压阀23等液压元件大都是在单件规模下生产出来的小批量产品，标准化程度很低，难以保证产品性能的一致性，也不能有较好的互换性，在实际使用中，经常有轴向搭叠量及径向间隙不合适、阀芯卡阻、零位泄漏大、长期工作后材料磨损严重等问题。此外，还有难以实现直接数字控制与容错控制结构、难以实现大范围的无管化联接与系统集成，和难以实现无冲击的手动自动转换等方面的问题。

经调查统计，在水轮机调速器的故障中，液压执行机构故障约占61.1％，其中，由电液转换器21引起的故障又占总故障的45％。这些缺陷已严重制约着整个水轮机调节系统的性能及其长期运行的稳定性和可靠性，直接危及着水轮发电机组的安全运行。

本实用新型的目的是设计一种水轮机电液调速器的液压执行机构，基于对传统水轮机电液调速器液压执行机构缺陷的分析，开发一种新型的液压执行机构，以解决传统液压执行机构的诸多问题，满足水电厂安全、稳定、可靠发电的要求。

本实用新型的目的是这样实现的：一种水轮机电液调速器的液压执行机构，包括主接力器和控制主接力器作用腔中油液、使主接力器向开侧或关侧移动并精确定位的控制机构，其特征在于：所述的控制机构包括电磁铁驱动电路组、数字阀组和插装阀组；电磁铁驱动电路组中各电磁铁对应驱动数字阀组中相应的数字阀，数字阀组与所述的主接力器及与所述的插装阀组联接。

所述的电磁铁驱动电路组由相同的电磁铁驱动单元组成，每一电磁铁驱动单元由光电耦合器连接放大器再连接电磁铁线圈构成；光电耦合器的输入端连接水轮机电液调速器的电子调节器(如微机调节器的开关量输出级，并行口等控制输出端)。

所述的数字阀组、插装阀组包括有成双通道冗余联接、并控制主接力器向开侧快速移动的数字阀及与之对应联接的插装阀；有成双通道冗余联接、并控制主接力器向关侧快速移动的数字阀及与之对应联接的插装阀；有控制主接力器向开侧或关侧作中低速移动的数字阀。

所述的控制主接力器向开侧或关侧作中低速移动的数字阀设置有n个，按2⁰-2^n-1的过流面积比组合出控制流量；分别由n个电磁铁的开侧与关侧驱动。

所述的数字阀组还包括有成并联联接的减速动作数字阀，设置在所述的插装阀组与油箱之间。