[发明专利]轴向辐流式水轮机环形闸门控制系统

说明书

本发明一般涉及一种液电水轮机装置。特别是，本发明涉及利用环形闸门关闭来自上游蓄水器水流的水力发电装置。更特别的是，本发明涉及一种使这种环形闸门的驱动器同步的控制系统。

水力发电或可逆式水轮机中的环形闸门(或柱形闸门)可用来代替通常用作闸门关闭装置的常规蝶形或球形阀门，以关闭来自上游蓄水器的水流。环形闸门用作位于水轮机分配器中的隔离阀门合，典型地处在固定导叶和旋闸之间。环形闸门之于常规闸门关闭装置的优势在于，不需要动力间附加设施，因此大大降低了成本。环形闸门的另一个优势在于，它消除了与常规闸门联系在一起的效率损失。就是说，它不像一些部件(即，阀形板居中地位于供水管道的中)即使在阀门充分打开时也留在水流中的蝶形闸门，当闸门充分打开时，环形闸门的所有部件都完全从水流中缩回。再有，与球形阀门不同，管道直径的减小与水流关闭装置不相关。

环形闸门是一个又薄又短的环绕着水轮机转子的柱体，其在关闭位置时阻断分流器和座环之间的水流通道。在开放位置，环形闸门柱体被容纳在座环和顶盖之间形成的隔腔中，在那里它完全从水流通道缩回。在正常运转中，环形闸门随着旋闸的关闭而关闭，在机组开始工作时，环形闸门在旋闸开始打开之前打开。在紧急情况下，环形闸门可以随应关闭涌来的水流。

现有环形闸门柱体10的局部图解说明见图3。环形闸门10由一组驱动器12操纵，后者设置在环绕环形闸门上部圆周14的彼此间隔开的位置上，也就是说，处于似乎被装置在顶盖的位置(像典型的情况那样)。驱动器12可以是旋转式高扭矩、低速度、油马达，或线性伺服马达。典型的现有旋转式驱动器12的详情见图2。旋转驱动器12包括一个油马达16，一个弹簧18，一个螺柱20，一个支架22，以及一个与环形闸门10连接的举升杆24。

使上述现有驱动器之一同步已知方法，是用链环将相邻驱动器对机械地连接起来。就是说，每两个邻近的驱动器12由一个连续的链环16连接起来，以便比如说需要总共六个链环用于六个驱动器配置(如图示)。就该系统而言，还有必要为每个链环26提供其自身的链张紧器28，以便适当的张紧能够单独地得以维持。在授权给Hudon的美国专利NO.4434964中，公开了一个利用链环使驱动器机械同步的环形闸门的例子。

已知的控制环形闸门驱动器的液压回路包括一个压力系统和控制阀门，其控制流向或流离驱动器的液压流体，以便关闭或打开环形闸门。对螺旋式驱动器来说，是通过在固定于环形闸门的举升杆上的螺母中旋转的螺柱来取得环形闸门的线性运动，使链同步的旋转运动是通过直接与油马达连接取得的。对一个线性驱动器来说，人们知道，环形闸门的线性运动是通过直接与活塞连接取得的，更具体地说，使链同步的旋转运动是通过螺纹滚柱系统取得的，其中，滚柱螺母被固定在伺服马达的活塞上。上述授权给Hudon的专利公开了类似的链接。

已知的液电水轮机中环形闸门的机械控制系统有许多部件要承受磨损(即，链环和链轮)的部件，这也需要频繁的调整(即，拉链张紧装置)。现代液电水轮机典型地配有电控系统，其中操作模式和参数可以适应新的功能需求，如环形闸门运行速度的控制。此外，电控系统还可以允许引进新的功能特征，如通过以环形闸门驱动器作为顶起系统举升顶盖而使水通道便于维护的能力。些外，随着高速数字处理和精密度位置传感器的出现，并与现代液压技术结合使用，该环形闸门控制系统能够高度准确地运转的。同时，在老系统中出现的费时安装和装设被消除了。作为一个附加的优势，这种系统使得水轮机室不那么拥挤，因此更便于维护。

本发明包括一个用于配备在液压水轮机中的环形闸门的控制系统，其中水从一上游蓄水器流经水轮机转子。环形闸门围绕着水轮机转子并安装成沿水轮机轴线在其中水流不受阻碍的开放位置和其中水流被关闭的封闭位置之间纵向运动。控制系统还包括一组驱动器，一组操纵杆和一个电控回路。各驱动器安装成与环形闸门的一圆周纵向对准同时在其上分布。每个操纵杆都有一个与环形闸门连接的一端和与相关驱动器连接的另一端。电控回路控制并同步化所述组驱动器，并由此控制环形闸门的运动。

根据本发明的一优选方面，驱动器是液压缸，控制系统还包括一组与共同传动轴连接的计量装置，用于向每个液压缸提供基本上相等的液压流体流量。

根据本发明的一特别优选方面，每个液压缸与一泄放阀连接起来，用于响应来自电控器的电信号将液体从相关液压缸排出以从而加速或放慢液压缸的运动。