[实用新型]全数字集成式筒形阀电液同步控制系统

说明书

技术领域：

本实用新型属于水轮发电机组进水阀门控制领域，具体的讲是全数字集成式筒形阀电液同步控制系统。

背景技术：

在水电站水轮发电机组进水阀门之一，即筒形阀的使用中，除筒形阀本体的设计、制造、安装外，筒形阀的控制，即如何保证多只接力器的同步，成为筒形阀控制的关键技术问题。

目前，国内筒形阀同步机构广泛采用的同步方式有两种：分别是机械同步方式和电液同步方式。

机械同步方式是在筒形阀体的上端，沿圆周均匀地布置多只液压接力器，每只接力器下端固定在阀体上。每只接力器的丝杠上端装有齿轮，通过链条使所有的齿轮同时运动。液压接力器活塞向上运动，筒形阀开启；液压接力器活塞向下运动，筒形阀关闭。各接力器活塞的同步移动由可逆传动的滚动螺旋副实现。滚动螺旋副是在接力器活塞杆上，固定一只滚动螺旋传动的螺母，螺母连接传动丝杠。当接力器活塞上、下移动，开启、关闭筒形阀时，丝杠随之正、反向旋转，通过丝杠上端的齿轮，将筒形阀的上下垂直运动，变为齿轮的径向旋转运动，齿轮带动链条，连动其他接力器的齿轮同速旋转，并反作用于其丝杠而实现多只接力器的同步。机械同步方式主要依靠丝杠、链条等运动部件相互配合，保证各接力器上下同步运动；接力器活塞的上升、下降运动由液压控制系统驱动。

机械同步方式有如下优点：

(1)筒形阀开启、关闭可自动、手动控制；

(2)在调试或电气失灵时，仍然可全手动开启、关闭筒形阀；

(3)管路少，连接点少，有利于电厂达标；

(4)调试、维护工作简单、方便。

机械同步方式也有如下缺点：

(1)同步精度无法量化；

(2)接力器油缸无自调节能力，链条同步对发生异步的油缸矫正能力差；

(3)只能定速启闭，不能按任意曲线启闭；

(4)在布置上场地空间要求较大。

电液同步方式由液压控制系统和电气控制系统组成，这两个控制系统缺一不可。液压控制系统必须由电气控制系统精密控制，电气控制系统必须通过液压控制系统执行，才能操作接力器，带动筒形阀开启与关闭。

基于当今世界的经验及技术，目前所有筒形阀控制装置生产厂家主要采用，而且可行的电液同步方案有两个：同轴油马达方案、伺服比例阀方案。主流电液同步方案是同轴油马达方案。

其优点：

(1)筒形阀开关控制规律可编程任意调整；

(2)对发生异步的接力器矫正能力好；

(3)可按程序指定启闭速度进行启闭控制。

其缺点：

(1)不能在任何操作方式下实现高精度同步；

(2)控制复杂；系统、管路、结构复杂，不利于电厂达标；

(3)系统安装、调试、维护困难；

(4)在场地布置上空间要求较大。

随着我国水电开发进度的加快，机组容量、尺寸越来越大，筒形阀的尺寸也越来越大，筒体重量也越来越重，原先比较成熟的机械同步方式就显示出其先天的缺陷性。只有采用电液同步方式才能满足现在水电开发大尺寸、大重量、大行程筒形阀的同步控制需求。但是，目前主要使用的前述两种电液同步方式的实际使用效果不是很理想。

本实用新型所涉及的电液同步控制系统，既有机械同步方式的优点，又能克服现有电液同步方式的缺点，比现有电液同步方式可靠性高、控制精度高，结构简单，安装、操作、维护方便。

发明内容：

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种全数字集成式筒形阀电液同步控制系统，包括液压控制系统和电气控制系统，其特征在于：所述液压控制系统为数字量化缸，所述的数字量化缸包括缸体、活塞、机械反馈机构、接力器位移传感器、反馈耦合机构、耦合齿轮、数字阀、液控单向阀、步进电机，所述数字阀与步进电机相连，所述耦合齿轮安装在反馈耦合机构与数字阀阀芯之间，所述耦合齿轮上安装有接力器位移检测传感器，所述机械反馈机构连接反馈耦合机构和活塞，所述电气控制系统包括控制部分和功率部分，所述控制部分包括可编程序控制器；所述功率部分包括电源转换装置、电源选择装置、步进电机控制器。

所述的机械反馈机构的滚动螺旋传动螺母，固定在活塞上；所述机械反馈机构的反馈传动螺旋杆，通过反馈耦合机构，与耦合齿轮、数字阀阀芯螺旋耦合。

所述数字量化缸是指液压控制装置与筒形阀接力器集成为一个整体。

所述机械反馈机构为扭转螺旋体。

所述传感器为多圈旋转绝对位置编码器。