[发明专利]水轮机调速器双反馈定位式大流量液压控制阀及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水轮机调速器双反馈定位式大流量液压控制阀及其控 制系统，可用于作为大流量比例控制阀以及特大、大、中型水轮机调速器 的机械液压控制系统。该阀是一种液流方向及大小与电气控制信号成比例 的液压阀，用于大型油缸(接力器)以及控制水轮机导叶和桨叶接力器的 位移，实现对大型油缸(接力器)的精确定位和对流过水轮机的水流流量 的自动调节和控制，属于液压传动和水轮机调速器液压控制技术领域。

背景技术

随着水电行业的发展，特别是大型、特大型水轮机的出现，对水轮机 调速器提出了更高的要求，除要求可靠性更高外，还要求静、动态指标优 越，并要求调速器的可靠性越来越高，否则出现的故障其损失是难以估算 的。

根据我们多年对调速器的研究和现场调试经验可知，由于我国水电厂 液压设备用油的油质清洁度难以保证，造成先导控制级易发卡；特大型水 轮机组机惯性大，响应慢，因此，提高调速器先导级的响应速度，对整机 的速动性作用不大。要提高整个系统的动态响应速度，主要是提高流量放 大级的响应速度，即主配压阀控制的主接力器的响应速度。因此，如何简 化主配压阀的结构，提高其控制精度和响应速度成为本行业关注的焦点和 难点。

对水轮机调速而言，水轮机调速器经历了多种形式的发展和进步。特 别是在电气控制部分采用了数字技术，构成了“数字式调速器”，而在机械 液压部分还是相对落后。首先在油压上，液压行业的油压早就达到 31.5Mpa，而大型调速器最高油压仅为6.3Mpa，造成主配压阀体积庞大， 结构复杂，制造困难。

目前，主配压阀已进行了多次改进，首先由带杠杆的明管系统，改为 直连型液压集成结构，接着去掉了引导阀，将二级阀变为一级阀，响应速 度得到提高。目前国内外的主配压阀，基本上都是采用“定位套+弹簧” 刚性定位方式，由于定位套加工尺寸误差，特别是弹簧的刚性难以保证一 致，必然会造成漂移，而且在使用过程中不稳定，传统的主配压阀都需要 调整机械零位，同时还给加工装配带来了极大的不便。

发明内容

本发明针对目前调速器液压控制系统流量、压力受限，反馈响应缓慢、 自复中困难等问题，设计一种不需要调整机械零位的水轮机调速器双反馈 定位式大流量液压控制阀及其控制系统。

本发明的技术方案：本发明的水轮机调速器双反馈定位式大流量控制 阀包括先导控制级和流量放大级，下部流量放大级的阀体的上部与油盘底 板连接，上部先导控制级的缸体连接在阀盖上，并通过阀盖与油盘底板连 接；活塞分为上部的先导控制级活塞和下部的流量放大级活塞，先导控制 级的活塞杆与流量放大级的活塞杆的端面为接触式连接，下部的放大级活 塞是差压活塞，其上阀盘面积大于下阀盘面积，两者的面积之差为ΔS； 先导控制级活塞的面积Sk大于ΔS；在流量放大级阀体衬套的侧壁上部横 向加工两个反馈孔，即上反馈孔和下反馈孔，上反馈孔的上边缘至下反馈 孔的下边缘的距离H2小于流量放大级活塞上阀盘的厚度H1，在衬套上两 个反馈孔处加工一个垂直的反馈控制孔，反馈控制孔将上反馈孔与下反馈 孔连通，反馈控制孔直通衬套上端，通过高压软管与复中油口连通，上反 馈孔和下反馈孔外端封死，活塞衬套上加工多个油口，上面对称的油口构 成A腔控制油口，下面对称的油口构成B腔控制油口，中间对称的油口构 成压力油P腔；先导控制压力油进油口通过第二高压软管和阀体衬套侧壁 上的油道与主压力油P腔连通。

所述的流量放大级活塞上阀盘的厚度H1，上反馈孔上边缘至下反馈孔 下边缘的距离H2，H1-H2＝0.1～0.5mm。

所述的上反馈孔上边缘至下反馈孔下边缘的距离H2，流量放大级A 腔控制油口上、下边缘的距离H3，H2-H3＝0.1～0.3mm。

所述的流量放大级活塞上阀盘的面积S1与下阀盘的面积S2之差：Δ S＝S1-S2＝13～20cm²。

所述的流量放大级活塞上阀盘的面积S1与下阀盘的面积S2之差：Δ S＝S1-S2，控制级活塞的面积为Sk，Sk＝(2～3)ΔS。

所述的流量放大级活塞上阀盘的面积S1与下阀盘b的面积S2之差： 优选ΔS＝S1-S2＝15cm²。

所述的控制级活塞3的面积优选Sk＝3ΔS。

所述的上反馈孔和下反馈孔的直径优选6mm。