專(zhuān)利名稱：水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水輪機(jī)電液調(diào)速器，更確切地說(shuō)是涉及水輪機(jī)電液調(diào)速器的一種液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
參見(jiàn)


圖1的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)總體原理框圖。水輪機(jī)電液調(diào)速器主要由電子調(diào)節(jié)器11和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)12組成，其中的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)12又稱液壓控制柜或稱隨動(dòng)系統(tǒng)(俗稱機(jī)柜)，水輪機(jī)電液調(diào)速器11、12與調(diào)節(jié)對(duì)象—水輪發(fā)電機(jī)組13一起構(gòu)成一完整的水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于控制水輪發(fā)電機(jī)組13的開(kāi)停機(jī)、頻率調(diào)節(jié)、有功功率增減、調(diào)相、緊急停機(jī)、甩負(fù)荷，以及實(shí)現(xiàn)各種工況轉(zhuǎn)換等自動(dòng)、手動(dòng)及遠(yuǎn)方操作功能。圖中的機(jī)頻變送器14用于將水輪發(fā)電機(jī)組13的機(jī)頻信號(hào)反饋輸送至電子調(diào)節(jié)器11。一般由電子調(diào)節(jié)器11接收遠(yuǎn)方命令、功率給定及增減信號(hào)、網(wǎng)頻信號(hào)及機(jī)頻信號(hào)等完成數(shù)據(jù)處理、信號(hào)傳遞和控制規(guī)律綜合、控制量輸出功能，而由液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)12實(shí)現(xiàn)功率放大、位置信號(hào)跟隨、手動(dòng)操作、緊急停機(jī)等功能。
圖2所示的是傳統(tǒng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)12的原理性結(jié)構(gòu)框圖。其結(jié)構(gòu)模式的主要特點(diǎn)是采用電液轉(zhuǎn)換器21(伺服閥)作為電氣-機(jī)械-液壓的轉(zhuǎn)換部件，再加上機(jī)械傳遞部件22、主配壓閥23、主接力器24、機(jī)械位移反饋部件25、手動(dòng)自動(dòng)切換部件28、機(jī)械手操作及開(kāi)度限制機(jī)構(gòu)26(機(jī)液伺服)、緊急停機(jī)部件29、電氣位移反饋部件27等組成。綜合放大器20接收電子調(diào)節(jié)器11輸出的控制量信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成具有一定功率的電流信號(hào)，進(jìn)而帶動(dòng)電液轉(zhuǎn)換器21工作，主接力器24作用于調(diào)節(jié)對(duì)象—水輪發(fā)電機(jī)組13。
綜合放大器20一般由模擬電路實(shí)現(xiàn)。
長(zhǎng)期以來(lái)，電液轉(zhuǎn)換器21采用的是動(dòng)圈力馬達(dá)-隨動(dòng)活塞結(jié)構(gòu)，由于動(dòng)圈所接受的控制信號(hào)只是數(shù)十至數(shù)百毫安的弱電信號(hào)，因此其電磁操作力十分有限，如最大不超過(guò)數(shù)百克，隨著使用過(guò)程中油液清潔度的降低，會(huì)時(shí)刻受到閥芯卡澀的威脅，進(jìn)而引起整個(gè)液壓系統(tǒng)動(dòng)作異常，以致失控。由于受設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制作、現(xiàn)場(chǎng)施工、使用維護(hù)等諸多方面因素的制約，我國(guó)目前這類(lèi)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用效果大都不理想，尤其是其中電液轉(zhuǎn)換器21的耐油污能力比較差，對(duì)工作環(huán)境的要求很高，從目前水電行業(yè)施工與運(yùn)行維護(hù)條件來(lái)看，是難以保證其工作可靠性的。
在水輪機(jī)調(diào)速器行業(yè)，主配壓閥23等液壓元件大都是在單件規(guī)模下生產(chǎn)出來(lái)的小批量產(chǎn)品，標(biāo)準(zhǔn)化程度很低，難以保證產(chǎn)品性能的一致性，也不能有較好的互換性，在實(shí)際使用中，經(jīng)常有軸向搭疊量及徑向間隙不合適、閥芯卡阻、零位泄漏大、長(zhǎng)期工作后材料磨損嚴(yán)重等問(wèn)題。此外，還有難以實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制與容錯(cuò)控制結(jié)構(gòu)、難以實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)管化聯(lián)接與系統(tǒng)集成，和難以實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊的手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換等方面的問(wèn)題。
經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在水輪機(jī)調(diào)速器的故障中，液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)故障約占61.1％，其中，由電液轉(zhuǎn)換器21引起的故障又占總故障的45％。這些缺陷已嚴(yán)重制約著整個(gè)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能及其長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，直接危及著水輪發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。
本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，基于對(duì)傳統(tǒng)水輪機(jī)電液調(diào)速器液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)缺陷的分析，開(kāi)發(fā)一種新型的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以解決傳統(tǒng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的諸多問(wèn)題，滿足水電廠安全、穩(wěn)定、可靠發(fā)電的要求。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括主接力器和控制主接力器作用腔中油液、使主接力器向開(kāi)側(cè)或關(guān)側(cè)移動(dòng)并精確定位的控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的控制機(jī)構(gòu)包括電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組、數(shù)字閥組和插裝閥組；電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組中各電磁鐵對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)數(shù)字閥組中相應(yīng)的數(shù)字閥，數(shù)字閥組與所述的主接力器及與所述的插裝閥組聯(lián)接。
所述的電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組由相同的電磁鐵驅(qū)動(dòng)單元組成，每一電磁鐵驅(qū)動(dòng)單元由光電耦合器連接放大器再連接電磁鐵線圈構(gòu)成；光電耦合器的輸入端連接水輪機(jī)電液調(diào)速器的電子調(diào)節(jié)器(如微機(jī)調(diào)節(jié)器的開(kāi)關(guān)量輸出級(jí)，并行口等控制輸出端)。
所述的數(shù)字閥組、插裝閥組包括有成雙通道冗余聯(lián)接、并控制主接力器向開(kāi)側(cè)快速移動(dòng)的數(shù)字閥及與之對(duì)應(yīng)聯(lián)接的插裝閥；有成雙通道冗余聯(lián)接、并控制主接力器向關(guān)側(cè)快速移動(dòng)的數(shù)字閥及與之對(duì)應(yīng)聯(lián)接的插裝閥；有控制主接力器向開(kāi)側(cè)或關(guān)側(cè)作中低速移動(dòng)的數(shù)字閥。
所述的控制主接力器向開(kāi)側(cè)或關(guān)側(cè)作中低速移動(dòng)的數(shù)字閥設(shè)置有n個(gè)，按20-2n-1的過(guò)流面積比組合出控制流量；分別由n個(gè)電磁鐵的開(kāi)側(cè)與關(guān)側(cè)驅(qū)動(dòng)。
所述的數(shù)字閥組還包括有成并聯(lián)聯(lián)接的減速動(dòng)作數(shù)字閥，設(shè)置在所述的插裝閥組與油箱之間。
所述的成并聯(lián)聯(lián)接的減速動(dòng)作數(shù)字閥設(shè)置有n個(gè)，按20-2n-1的過(guò)流面積比組合出控制流量；還包括有用于整定所述主接力器定位運(yùn)動(dòng)速度的流量控制閥，與所述的n個(gè)減速動(dòng)作數(shù)字閥并聯(lián)。
還包括有成雙通道冗余聯(lián)接、并控制主接力器向關(guān)側(cè)快速移動(dòng)的由普通電磁換向閥組成的緊急停機(jī)閥組，緊急停機(jī)閥組中的普通電磁換向閥與所述的控制主接力器向關(guān)側(cè)快速移動(dòng)的插裝閥聯(lián)接。
還包括有成雙通道冗余聯(lián)接、由手動(dòng)換向閥組合疊加式液控單向閥構(gòu)成的手動(dòng)閥組，與主接力器直接聯(lián)接及與插裝閥組聯(lián)接。
本實(shí)用新型的水輪機(jī)電液調(diào)速器液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用高速開(kāi)關(guān)的數(shù)字閥、插裝閥來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電液轉(zhuǎn)換器、主配壓閥，合理解決了相應(yīng)的不足之處；數(shù)字閥采用大功率高速電磁鐵驅(qū)動(dòng)，所接受的控制信號(hào)是數(shù)安培的強(qiáng)電信號(hào)，操作力達(dá)到數(shù)千克，即使油質(zhì)不干凈，也可憑其較大的操作力量，保證可靠推動(dòng)閥芯；數(shù)字閥的工作位置只有開(kāi)/關(guān)兩種狀態(tài)，不象傳統(tǒng)技術(shù)中采用的電液轉(zhuǎn)換器的閥芯是在0至“設(shè)計(jì)行程”之間連續(xù)變化，因此可簡(jiǎn)單可靠地實(shí)現(xiàn)工作位置的轉(zhuǎn)換變化。
由于插裝閥是由液壓件廠成批專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)液壓件，具有標(biāo)準(zhǔn)化程度高、互換性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、工作可靠、一閥多用、泄漏小、易于系統(tǒng)集成、適宜大流量工作等特點(diǎn)，且采用硬質(zhì)耐磨材料制造，即使長(zhǎng)期工作也不會(huì)有磨損失效問(wèn)題。
本實(shí)用新型的水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是對(duì)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)幾十年來(lái)一成不變的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)加主配結(jié)構(gòu)的突破，其基本結(jié)構(gòu)特征可歸納為先導(dǎo)控制、閥座主級(jí)和嵌入式聯(lián)接，通過(guò)采用快速開(kāi)關(guān)閥、插裝閥，并進(jìn)行合理組合實(shí)現(xiàn)主級(jí)放大元件—主配壓閥的功能，而作為先導(dǎo)級(jí)的液壓控制元件，則能根據(jù)用戶的使用要求在電磁閥、快速開(kāi)關(guān)閥、電液伺服閥(電液轉(zhuǎn)換器)、比例閥、伺服比例閥之間順利互換和兼容。采用高度標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的模塊化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)管路聯(lián)接與系統(tǒng)集成，可根據(jù)需要以元件—組件—回路靈活進(jìn)行多層次組合、布置，具有很高的集成度，無(wú)任何桿件、鋼絲繩、管道，因而降低了對(duì)用戶的使用、維護(hù)要求；可很方便地將系統(tǒng)組合成雙通道雙冗余結(jié)構(gòu)，甚至多通道多冗余結(jié)構(gòu)，并且與電氣部分接口方式可簡(jiǎn)單地采用并聯(lián)接法，某一通道是否有故障無(wú)需由電氣去判斷、切換，一旦某一通道失靈，就可自行由正常的通道維持運(yùn)行；取消了數(shù)模轉(zhuǎn)換，可采用直接數(shù)字控制，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，控制方式的實(shí)現(xiàn)也靈活易行，從而降低了故障概率；即使電氣部分徹底失靈，主接力器也能保證當(dāng)前開(kāi)度并保持不變，并自動(dòng)切為手動(dòng)，避免了故障波及面的擴(kuò)大。
下面結(jié)合實(shí)施例及附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)。
圖1是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)原理框圖。
圖2是水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本實(shí)用新型液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的原理框圖。
圖4是本實(shí)用新型液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)于自動(dòng)方式下的控制結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本實(shí)用新型液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的快速電磁閥驅(qū)動(dòng)電路圖。
圖6是圖4所示本實(shí)用新型液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖1、圖2說(shuō)明前已述及不再贅述。
參見(jiàn)圖3，是本實(shí)用新型水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)原理性結(jié)構(gòu)框圖，主要包括順序聯(lián)接(電氣與油路)的電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路30、數(shù)字閥組31、插裝閥組32和主接力器33。電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路30接收電子調(diào)節(jié)器11輸出的控制量信號(hào)，主接力器33作用于調(diào)節(jié)對(duì)象即水輪發(fā)電機(jī)組13，由電氣位移反饋電路34將主接力器33的位移反饋至電子調(diào)節(jié)器11，另有手動(dòng)閥組35經(jīng)手/自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)36切換后可直接手動(dòng)控制主接力器33，還有緊急停機(jī)單元37，用于控制插裝閥組32，數(shù)字閥組31還同時(shí)控制主接力器33。
電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路30是由數(shù)字電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其驅(qū)動(dòng)電路可結(jié)合參見(jiàn)圖5所示的電路原理圖，由光電耦合電路、放大電路、電磁鐵線圈順序連接構(gòu)成每一個(gè)基本的電磁鐵驅(qū)動(dòng)單元。接收來(lái)自電子調(diào)節(jié)器的PC1至PCm路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，經(jīng)放大電路將其轉(zhuǎn)換成數(shù)安培的開(kāi)關(guān)電流信號(hào)，驅(qū)動(dòng)PC1至PCm個(gè)數(shù)字閥組，實(shí)現(xiàn)數(shù)字閥組不同的通斷組合。
本液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的基本工作原理可概括為快速運(yùn)動(dòng)階段+中速運(yùn)動(dòng)階段+慢速運(yùn)動(dòng)階段+定位階段。來(lái)自電子調(diào)節(jié)器的m列脈沖信號(hào)通過(guò)電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路30去驅(qū)動(dòng)m個(gè)快速開(kāi)關(guān)閥(數(shù)字閥)的電磁鐵，進(jìn)行不同的通、斷組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)各階段特定的運(yùn)動(dòng)，以快速、平穩(wěn)、精確地控制主接力器33位移。即各階段中主接力器的特定運(yùn)動(dòng)，都是通過(guò)二進(jìn)制編碼的m列脈沖驅(qū)動(dòng)m個(gè)快速開(kāi)關(guān)閥(數(shù)字閥)的電磁鐵的通斷實(shí)現(xiàn)的。
在快速運(yùn)動(dòng)階段，主接力器33以最大增、減速度接近目標(biāo)位置點(diǎn)，只要未進(jìn)入中速、慢速的緩沖運(yùn)動(dòng)階段，相關(guān)的快速開(kāi)關(guān)閥均處于導(dǎo)通狀態(tài)；一旦主接力器33進(jìn)入中速、慢速的運(yùn)動(dòng)階段，再由快速開(kāi)關(guān)閥重新進(jìn)行相應(yīng)的通斷組合，以產(chǎn)生緩沖運(yùn)動(dòng)；當(dāng)主接力器33趨近目標(biāo)位置點(diǎn)附近時(shí)，改由小通徑快速開(kāi)關(guān)閥進(jìn)行不同的通斷組合，以產(chǎn)生定位運(yùn)動(dòng)；當(dāng)主接力器33達(dá)到目標(biāo)位置點(diǎn)時(shí)，所有快速開(kāi)關(guān)閥都截止。
參見(jiàn)圖4，是圖3中除驅(qū)動(dòng)電路30外的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在自動(dòng)方式下的控制結(jié)構(gòu)。圖中數(shù)字閥組左側(cè)是電控部分，數(shù)字閥組右側(cè)是油路部分。
本實(shí)施例共設(shè)置有13個(gè)快速開(kāi)關(guān)閥電磁鐵(m＝13)，來(lái)自電子調(diào)節(jié)器的PC1至PC13路開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，經(jīng)電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路30控制13個(gè)電磁鐵動(dòng)作，再控制相應(yīng)的數(shù)字閥組。包括分別控制數(shù)字閥組Z1、Z2、SZ1、SZ2、SZ3動(dòng)作的開(kāi)側(cè)動(dòng)作電磁鐵(閥Z1電磁鐵)Z1、(閥Z2電磁鐵)Z2、(閥q1增側(cè)電磁鐵)SZ1、(閥q2增側(cè)電磁鐵)SZ2和(閥q3增側(cè)電磁鐵)SZ3；分別控制數(shù)字閥組J1、J2、SJ1、SJ2、SJ3動(dòng)作的關(guān)側(cè)動(dòng)作電磁鐵(閥J1電磁鐵)J1、(閥J2電磁鐵)J2、(閥q1減側(cè)電磁鐵)SJ1、(閥q2減側(cè)電磁鐵)SJ2、(閥q3減側(cè)電磁鐵)SJ3；分別控制數(shù)字閥組Q1、Q2、Q3動(dòng)作的減速動(dòng)作電磁鐵(閥Q1電磁鐵)Q1、(閥Q2電磁鐵)Q2和(閥Q3電磁鐵)Q3。數(shù)字閥Z1、Z2分別聯(lián)接插裝閥C1、C3，控制其通斷狀態(tài)，C1、C3導(dǎo)通時(shí)，使主接力器33快速向開(kāi)側(cè)移動(dòng)；數(shù)字閥SZ1、SZ2、SZ3(取n＝3)分別聯(lián)接主接力器33，控制油液流量從中到低的緩變狀態(tài)，使獲得較好的線性控制。若希望獲得更細(xì)的控制(2n)，則可增加其數(shù)量(n)；數(shù)字閥J1、J2分別聯(lián)接插裝閥C2、C4，控制其通斷狀態(tài)，C2、C4導(dǎo)通時(shí)，使主接方器33快速向關(guān)側(cè)移動(dòng)；數(shù)字閥SJ1、SJ2、SJ3(取n＝3)分別聯(lián)接主接力器33，控制油液流量從中到低的緩變狀態(tài)，使獲得較好的線性控制，若希望獲得更細(xì)的控制(2n)，則可增加其數(shù)量(n)；插裝閥C1、C3、C2、C4通過(guò)減速動(dòng)作數(shù)字閥Q1、Q2、Q3及節(jié)流閥CH1與回油相聯(lián)通。此外，電磁閥T1、電磁閥T2(T1、T2為普通電磁閥)組成緊急停機(jī)閥組，可分別直接控制插裝閥C2、C4。
本實(shí)用新型的多通道冗余控制是指設(shè)置必要的多余通道，一旦某一通道故障失靈，可自行由正常的通道維持運(yùn)行，以提高設(shè)備的可用度。該多通道冗余控制包括快速增減時(shí)的冗余、中低速增減時(shí)的冗余及緊急停機(jī)時(shí)的冗余。如數(shù)字閥Z1、Z2中只要有任一個(gè)正常，就可實(shí)現(xiàn)快速增功能；數(shù)字閥J1、J2中只要有任一個(gè)正常，就可實(shí)現(xiàn)快速減功能；數(shù)字閥q1、q2、q3中只要有任一個(gè)正常，就可實(shí)現(xiàn)中低速增、減功能；普通電磁閥T1、T2中只要有任一個(gè)正常，就可實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)功能。
參見(jiàn)圖6，是圖4中除電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路30外的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，圖中用實(shí)線表示工作油路，用虛線表示控制油路。由插裝閥C1-C4，高速開(kāi)關(guān)閥(數(shù)字閥)Z1、Z2、J1、J2、Q1-Qn、q1-qn，普通電磁換向閥T1、T2，手動(dòng)換向閥HV1、HV2、HV3，流量控制閥CH1、CH2，疊加式液控單向閥(液壓鎖)XS1、XS2、YS1-YSn，梭閥(或門(mén))S1、S2和主接力器33等聯(lián)接組成。
插裝閥C1-C4具有使主接力器33的位移以最快速度增減的通流能力，其中C4可以整定主接力器33的最快關(guān)閉時(shí)間，C3可以整定主接力器33的開(kāi)啟時(shí)間，插裝閥C1-C4的通斷狀態(tài)分別受壓力信號(hào)W1-W4的控制。
流量調(diào)節(jié)閥CH1、CH2用于整定主接力器33在目標(biāo)位置點(diǎn)附近的定位運(yùn)動(dòng)速度。
高速開(kāi)關(guān)閥Z1、Z2、J1、J2，普通電磁換向閥T1、T2，手動(dòng)換向閥HV1用于控制插裝閥C1-C4的通斷。高速開(kāi)關(guān)閥Q1-Qn和q1-qn的過(guò)流面積比按2n設(shè)計(jì)，即為1∶2∶4∶8∶16…2n，可以組合出不同的流量，使主接力器33產(chǎn)生中低速的緩沖運(yùn)動(dòng)(圖4中示出n＝3的結(jié)構(gòu))。
手動(dòng)換向閥HV2具有使主接力器33位移以中低速增減的通流能力，手動(dòng)換向閥HV3具有使主接力器33位移以定位速度增減的通流能力。
液壓鎖XS1、XS2、YS1、YSn可實(shí)現(xiàn)無(wú)泄漏密封，以防止在平衡狀態(tài)下主接力器位移產(chǎn)生漂移而引起水輪機(jī)組頻率、功率的擺動(dòng)。
梭閥S1、S2通過(guò)油路Pc、A、B的作用后能保證油路的Pk始終為高壓信號(hào)。
以n＝3為例說(shuō)明圖6所示液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理，用δ表示主接力器33的位移偏差，即目標(biāo)位置點(diǎn)與當(dāng)前位置點(diǎn)之差，δ1-δ4表示主接力器33第一檔至第四檔的位移偏差，δ1-δ4的大小依次遞減，即δ1＞δ2＞δ3＞δ4。
1.先說(shuō)明自動(dòng)方式下的開(kāi)側(cè)動(dòng)作過(guò)程參照表1并結(jié)合參見(jiàn)圖6。
當(dāng)電子調(diào)節(jié)器輸出開(kāi)機(jī)側(cè)的脈沖序列調(diào)節(jié)信號(hào)(意即，要從當(dāng)前開(kāi)度增至另一開(kāi)度)時(shí)，此信號(hào)經(jīng)電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路(見(jiàn)圖5)轉(zhuǎn)換放大，作用于有關(guān)數(shù)字閥的電磁鐵線圈(1)若|δ|＞δ1，則PC1-PC5＝1、所對(duì)應(yīng)的Z1、Z2、SZ1～SZ3的電磁鐵線圈通電，并使相應(yīng)的閥切向右位。壓力油Pk通過(guò)手動(dòng)換向閥HV1的中位、高速開(kāi)關(guān)閥J1、J2、普通電磁換向閥T2、T1的左位與插裝閥C2的控制口W1、插裝閥C4的控制口W4接通，插裝閥C2、C4截至；插裝閥C1的控制口WI、插裝閥C3的控制口W3通過(guò)數(shù)字閥Z1的右位回至油箱M，插裝閥C1、C3開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)插裝閥C1進(jìn)入主接力器33的作用腔A，主接力器33作用腔B的油液通過(guò)插裝閥C3、流量調(diào)節(jié)閥CH1、高速開(kāi)關(guān)閥Q1～Q3回至油箱M，使主接力器33向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
此外，壓力油P通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥q1的右位、疊加式液控單向閥YS1、流量控制閥CH2進(jìn)入主接力器作用腔A，主接力器作用腔B的油液則通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥CH2、疊加式液控單向閥YS1、高速開(kāi)關(guān)閥q1的右位回油箱M，這樣主接力器便向開(kāi)側(cè)移動(dòng)；同理，壓力油P通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥q2的右位、疊加式液控單向閥YS2進(jìn)入主接力器作用腔A，主接力器33作用腔B的油液通過(guò)疊加式液控單向閥YS2、高速開(kāi)關(guān)閥q2的右位回至油箱M，使主接力器33向開(kāi)側(cè)移動(dòng)；壓力油P通過(guò)高速開(kāi)關(guān)閥q3的右位、疊加式液控單向閥YS3進(jìn)入主接力器作用腔A，主接力器33作用腔B的油液通過(guò)疊加式液控單向閥YS3、高速開(kāi)關(guān)閥q3的右位回至油箱M，使主接力器向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
上述幾路共同作用的結(jié)果，使主接力器33以最大速度向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
(2)若δ2＜|δ|≤δ1，則PCI-PC4＝1、PC13＝1、所對(duì)應(yīng)的Z1、Z2、SZ1、SZ2、Q3電磁鐵線圈通電，并使相應(yīng)的閥切向右位。壓力油Pk通過(guò)閥HV1的中位、閥J1、J2、T2、T1的左位與插裝閥C2的控制口W2、插裝閥C4的控制口W4接通，插裝閥C2、C4截至；插裝閥C1的控制口W1、插裝閥C3的控制口W3通過(guò)數(shù)字閥Z1的右位回油箱，插裝閥C1、C3開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)閥C1進(jìn)入接力器作用腔A，接力器作用腔B的油液通過(guò)閥C3、閥CH1、Q1、Q2回油箱M，使主接力器向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
此外，壓力油P通過(guò)數(shù)字閥q1的右位、液控單向閥YS1、流量調(diào)節(jié)閥CH2進(jìn)入接力器作用腔A，接力器作用腔B的油液通過(guò)閥CH2、閥YS1、閥q1的右位回油箱M，使主接力器向開(kāi)側(cè)移動(dòng)；同理，壓力油P通過(guò)數(shù)字閥q2的右位、液控單向閥YS2進(jìn)入接力器作用腔A，接力器作用腔B的油液通過(guò)閥YS2、閥q2的右位回油箱M，使主接力器向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
上述共同作用的結(jié)果，是使主接力器以中等速度向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
(3)若δ3＜|δ|≤δ2，則PC1-PC4＝1、PC13＝1、PC12＝1、所對(duì)應(yīng)的Z1、Z2、SZ1、SZ2、Q3、Q2電磁鐵線圈通電，并使相應(yīng)的閥切向右位。壓力油Pk通過(guò)閥HV1的中位、閥J1、J2、T2、T1的左位與插裝閥C2的控制口W2、插裝閥C4的控制口W4接通，插裝閥C2、C4截止；插裝閥C1的控制口W1、插裝閥C3的控制口W3通過(guò)數(shù)字閥Z1的右位回油箱M，插裝閥C1、C3開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)閥C1進(jìn)入主接力器作用腔A，主接力器作用腔B的油液通過(guò)閥C3、閥CH1、Q1回油箱M，使主接力器向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
此外，壓力油P通過(guò)數(shù)字閥q1的右位、液控單向閥YS1、流量調(diào)節(jié)閥CH2進(jìn)入接力器作用腔A，接力器作用腔B的油液通過(guò)閥CH2、閥YS1、閥q1的右位回油箱M，使主接力器向開(kāi)側(cè)移動(dòng)；同理，壓力油P通過(guò)數(shù)字閥q2的右位、液控單向閥YS2進(jìn)入接力器作用腔A，主接力器33作用腔B的油液通過(guò)閥YS2、閥q2的右位回油箱M，使主接力器向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
上述共同作用的結(jié)果，是使主接力器33以慢速向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
(4)若δ4＜|δ|≤δ3，則PC1-PC3＝1、PC13＝1、PC12＝1、PC11＝1所對(duì)應(yīng)的Z1、Z2、SZ1、Q3、Q2、Q1電磁鐵線圈通電，并使相應(yīng)的閥切向右位。壓力油Pk通過(guò)閥HV1的中位、閥J1、J2、T2、T1的左位與插裝閥C2的控制口W2、插裝閥C4的控制口W4接通，插裝閥C2、C4截至；插裝閥C1的控制口W1、插裝閥C3的控制口W3通過(guò)數(shù)字閥Z1的右位回油箱M，插裝閥C1、C3開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)閥C1進(jìn)入主接力器33作用腔A，主接力器作用腔B的油液通過(guò)閥C3、閥CH1回油箱M，使主接力器33向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
此外，壓力油P通過(guò)數(shù)字閥q1的右位、液控單向閥YS1、流量調(diào)節(jié)閥CH2進(jìn)入主接力器33作用腔A，主接力器33作用腔B的油液通過(guò)閥CH2、閥YS1、閥q1的右位回油箱M，使主接力器向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
上述共同作用的結(jié)果，是使主接力器33以定位速度向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。
(5)若|δ|≤δ4，則PC13＝1、PC12＝1、PC11＝1，所對(duì)應(yīng)的Q3、Q2、Q1電磁鐵線圈通電，并使相應(yīng)的閥切向右位。壓力油Pk通過(guò)閥HV1的中位、閥J1、J2、T2、T1的左位與插裝閥C2的控制口W2、插裝閥C4的控制口W4接通，插裝閥C2、C4截止；壓力油Pk通過(guò)閥HV1的中位、閥Z1、Z2的左位與插裝閥C1的控制口W1、插裝閥C3的控制口W3接通，插裝閥C1、C3截至。壓力油P無(wú)法通過(guò)插裝閥C1-C4進(jìn)入主接力器控制腔，主接力器控制腔的油液也無(wú)法通過(guò)插裝閥C1-C4通回油。
由于PC3-PC5＝0、PC8-PCI0＝0，使得數(shù)字閥q1-q3處于中位，壓力油P無(wú)法通過(guò)數(shù)字閥q1-q3進(jìn)入主接力器控制腔，又因疊加式單向閥YS1-YS3的作用，主接力器控制腔的油液也無(wú)法通回油。
上述作用的結(jié)果，是使主接力器33保持靜止不動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)主接力器33的定位。
應(yīng)當(dāng)指出，δ4是一接近于零的數(shù)，但不要取成零，目的是防止主接力器33在目標(biāo)位置點(diǎn)附近產(chǎn)生振蕩。
2.自動(dòng)方式下的關(guān)側(cè)動(dòng)作關(guān)機(jī)側(cè)的動(dòng)作過(guò)程完全與上述開(kāi)機(jī)側(cè)過(guò)程類(lèi)似，可參見(jiàn)圖6所示的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合表2，不難得出其完整的工作原理。
若Z1發(fā)生故障不能動(dòng)作，而Z2正常，在Z2通電切向右位時(shí)，由于J1、J2、T1、T2不通電，壓力油Pk通過(guò)HV1的中位、J1、J2、T1、T2的左位與C2的控制口W2、C4的控制口W4接通，C2、C4截止；C1的控制口W1、C3的控制口W3通過(guò)Z1的左位、Z2的右位回油箱，C1、C3開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)C1進(jìn)入主接力器作用腔A，主接力器作用腔B的油液通過(guò)C3、CH1、Q1-Q3回油箱M，使主接力器33快速地向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。同理，若在Z2發(fā)生故障不能動(dòng)作，而Z1正常的情況下，仍有同樣的效果。這就是快速增時(shí)的冗余結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的效果。
若J1發(fā)生故障不能動(dòng)作，而J2正常，在J2通電切向右位時(shí)，由于Z1、Z2不通電，壓力油Pk通過(guò)HV1的中位、Z1、Z2的左位與C1的控制口W1、C3的控制口W3接通，C1、C3截止；C2的控制口W2、C4的控制口W4通過(guò)T1、T2的左位、J2的右位回油箱，C2、C4開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)C2進(jìn)入主接力器作用腔B，主接力器作用腔A的油液通過(guò)C4、CH1、Q1-Q3回油箱M，使主接力器33快速地向關(guān)側(cè)移動(dòng)。同理，若在J2發(fā)生故障不能動(dòng)作，而J1正常的情況下，仍有同樣的效果。這就是快速減時(shí)的冗余結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的效果。
若q1、q2發(fā)生故障不能動(dòng)作而停留在中位，q3正常，在SZ3通電換向時(shí)，壓力油P通過(guò)q3的右位、YS3進(jìn)入主接力器作用腔A，主接力器作用腔B的油液通過(guò)YS3、q3的右位回油箱M，使主接力器以中低速度向開(kāi)側(cè)移動(dòng)。同理，若q1、q3發(fā)生故障不能動(dòng)作而停留在中位，q2正常，在SZ2通電換向時(shí)，以及，若q2、q3發(fā)生故障不能動(dòng)作而停留在中位，q1正常，在SZ1通電換向時(shí)，仍有同樣的效果。這就是中低速增時(shí)的冗余結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的效果。
若q1、q2發(fā)生故障不能動(dòng)作而停留在中位，q3正常，在SJ3通電換向時(shí)，壓力油P通過(guò)q3的左位、YS3進(jìn)入主接力器作用腔B，主接力器作用腔A的油液通過(guò)YS3、q3的左位回油箱M，使主接力器以中低速度向關(guān)側(cè)移動(dòng)。同理，若q1、q3發(fā)生故障不能動(dòng)作而停留在中位，q2正常，在SJ2通電換向時(shí)，以及，若q2、q3發(fā)生故障不能動(dòng)作而停留在中位，q1正常，在SJ1通電換向時(shí)，仍有同樣的效果。這就是中低速減時(shí)的冗余結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的效果。
3.緊急停機(jī)動(dòng)作結(jié)合參見(jiàn)圖6，當(dāng)需要緊急停機(jī)時(shí)，電磁閥T1、T2只需有任意一個(gè)通電換向，則插裝閥C2的控制口W2、插裝閥C4的控制口W4通過(guò)電磁閥T1或T2的右位回油箱，插裝閥C2、C4開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)閥C2進(jìn)入接力器作用腔B，接力器作用腔A的油液通過(guò)閥C4、閥CH1、Q1～Q3回油箱，使主接力器向關(guān)側(cè)移動(dòng)。
若T1發(fā)生故障不能動(dòng)作，而T2正常，在T2通電切向右位時(shí)，C2的控制口W2、C4的控制口W4通過(guò)T1的左位、T2的右位回油箱，C2、C4開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)C2進(jìn)入主接力器作用腔B，主接力器作用腔A的油液通過(guò)C4、CH1、Q1-Q3回油箱，使主接力器快速地向關(guān)側(cè)移動(dòng)。同理，若T2發(fā)生故障不能動(dòng)作，而T1正常，在T1通電切向右位時(shí)，仍有同樣的效果。這就是緊急停機(jī)時(shí)的冗余結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的效果。
4.手動(dòng)方式下的關(guān)側(cè)動(dòng)作進(jìn)行手動(dòng)方式操作前，先要作手自動(dòng)切換操作，該操作非常簡(jiǎn)便，僅僅需要撥換一下開(kāi)關(guān)將調(diào)節(jié)器的控制輸出斷開(kāi)就行。
當(dāng)手動(dòng)換向閥HV1切向左位時(shí)，壓力油Pk通過(guò)閥HV1的左位、閥Z1、Z2的左位與插裝閥C1的控制口W1、插裝閥C3的控制口W3接通，插裝閥C1、C3截止；插裝閥C2的控制口W2、插裝閥C4的控制口W4通過(guò)閥T1、T2、J2、J1到達(dá)閥HV1的左位回油箱，插裝閥C2、C4開(kāi)啟，壓力油P通過(guò)閥C2進(jìn)入接力器作用腔B，接力器作用腔A的油液通過(guò)閥C4、閥CH1、Q1～Q3回油箱，使主接力器快速向關(guān)側(cè)移動(dòng)。
當(dāng)手動(dòng)換向閥HV2切向左位時(shí)，壓力油P通過(guò)其左位及液控單向閥XS1進(jìn)入接力器作用腔B；接力器作用腔A的油液通過(guò)閥XS1、閥HV2的左位回油箱，使主接力器以中低速向關(guān)側(cè)移動(dòng)。
當(dāng)手動(dòng)換向閥HV3切向左位時(shí)，壓力油P通過(guò)其左位及液控單向閥XS2進(jìn)入接力器作用腔B；接力器作用腔A的油液通過(guò)閥XS2、閥HV3的左位回油箱，使主接力器以定位速度向關(guān)側(cè)移動(dòng)。
實(shí)際使用時(shí)，操作人員根據(jù)偏差大小對(duì)三個(gè)手動(dòng)換向閥進(jìn)行不同的操作組合，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)接力器的快速、平穩(wěn)、準(zhǔn)確定位控制。
5.手動(dòng)方式下的開(kāi)側(cè)動(dòng)作手動(dòng)方式開(kāi)機(jī)側(cè)動(dòng)作是受手動(dòng)換向閥HV1～HV3右位控制的，其動(dòng)作過(guò)程完全與上述關(guān)機(jī)側(cè)情況類(lèi)似，參照關(guān)機(jī)側(cè)的動(dòng)作過(guò)程并結(jié)合圖6所示的系統(tǒng)原理圖，不難得出其完整的工作原理，這里就不展開(kāi)說(shuō)明了。
權(quán)利要求1.一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括主接力器和控制主接力器作用腔中油液、使主接力器向開(kāi)側(cè)或關(guān)側(cè)移動(dòng)并精確定位的控制機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的控制機(jī)構(gòu)包括電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組、數(shù)字閥組和插裝閥組；電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組中各電磁鐵對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)數(shù)字閥組中相應(yīng)的數(shù)字閥，數(shù)字閥組與所述的主接力器及與所述的插裝閥組聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組由相同的電磁鐵驅(qū)動(dòng)單元組成，每一電磁鐵驅(qū)動(dòng)單元由光電耦合器連接放大器再連接電磁鐵線圈構(gòu)成；光電耦合器的輸入端連接水輪機(jī)電液調(diào)速器的電子調(diào)節(jié)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的數(shù)字閥組、插裝閥組包括有成雙通道冗余聯(lián)接、并控制主接力器向開(kāi)側(cè)快速移動(dòng)的數(shù)字閥及與之對(duì)應(yīng)聯(lián)接的插裝閥；有成雙通道冗余聯(lián)接、并控制主接力器向關(guān)側(cè)快速移動(dòng)的數(shù)字閥及與之對(duì)應(yīng)聯(lián)接的插裝閥；有控制主接力器向開(kāi)側(cè)或關(guān)側(cè)作中低速移動(dòng)的數(shù)字閥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的控制主接力器向開(kāi)側(cè)或關(guān)側(cè)作中低速移動(dòng)的數(shù)字閥設(shè)置有n個(gè)，按20-2n-1的過(guò)流面積比組合出控制流量；分別由n個(gè)電磁鐵的開(kāi)側(cè)與關(guān)側(cè)驅(qū)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的數(shù)字閥組還包括有成并聯(lián)聯(lián)接的減速動(dòng)作數(shù)字閥，設(shè)置在所述的插裝閥組與油箱之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的成并聯(lián)聯(lián)接的減速動(dòng)作數(shù)字閥設(shè)置有n個(gè)，按20-2n-1的過(guò)流面積比組合出控制流量；還包括有用于整定所述主接力器定位運(yùn)動(dòng)速度的流量控制閥，與所述的n個(gè)減速動(dòng)作數(shù)字閥并聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于還包括有成雙通道冗余聯(lián)接、并控制主接力器向關(guān)側(cè)快速移動(dòng)的由普通電磁換向閥組成的緊急停機(jī)閥組，緊急停機(jī)閥組中的普通電磁換向閥與所述的控制主接力器向關(guān)側(cè)快速移動(dòng)的插裝閥聯(lián)接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于還還包括有成雙通道冗余聯(lián)接、由手動(dòng)換向閥組合疊加式液控單向閥構(gòu)成的手動(dòng)閥組，與主接力器直接聯(lián)接及與插裝閥組聯(lián)接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種水輪機(jī)電液調(diào)速器的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu),受電子調(diào)節(jié)器控制,對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制,由主接力器和控制主接力器位移的控制機(jī)構(gòu)組成。控制機(jī)構(gòu)包括電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組、數(shù)字閥組和插裝閥組,隨著輸入電磁鐵驅(qū)動(dòng)電路組脈沖信號(hào)的變化,對(duì)數(shù)字閥組和插裝閥組進(jìn)行通斷組合,分別實(shí)現(xiàn)主接力器向開(kāi)側(cè)或關(guān)側(cè)作快速或中低速移動(dòng)或接近目標(biāo)位置點(diǎn)的定位移動(dòng),實(shí)時(shí)并隨動(dòng)控制主接力器位移。多通道冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可確?？煽抗ぷ?。
文檔編號(hào)F03B15/00GK2443162SQ0025962
公開(kāi)日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2000年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月8日
發(fā)明者張建明, 李維東, 張唯, 高振華, 李越 申請(qǐng)人:張建明