一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀

摘要

本发明属于水轮机调速器领域，具体涉及一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，包括主阀芯，其特征在于：还包括与主阀芯直接或间接连接并且推动主阀芯动作的液压油缸，液压油缸在水轮机分段关闭时移动。本发明在常规主配压阀上增加分段关闭用液压油缸、调节杆，集成了分段关闭功能，降低了分段关闭装置单独制作及现场施工的成本，减少了现场安装空间，降低了系统中的压力损失。

说明书

技术领域

本发明属于水轮机调速器领域，具体涉及一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀。

背景技术

主配压阀是水轮机调速器机械液压系统的功率级液压放大级，它将电液转换器的机械位移或液压控制信号放大成相应方向的、与其成比例的、满足接力器流量要求的液压信号，控制接力器的开启或关闭。主配压阀推动接力器进而推动水轮机进水口导叶，以实现对水轮机进水流量的控制，从而达到控制水轮机转速的目的。

分段关闭装置是确保拥有长引水管道的水轮发电机组在快速关机的过程下，引水系统的水压力不能超出设定值，另一方面它要保证水轮发电机组的转速不致过高。其具体的实现方式为：当水轮发电机组开始快速关机时，控制水轮机过水流量的导叶开度会从实际开度至全关位置，利用分段关闭装置控制导叶接力器的出口流量，则可以设置导叶的关闭速度，通常使导叶从100%开度至拐点（如30%开度）这段行程的关闭速率较快，以保证水轮发电机组的转速能快速下降，从拐点至全关位置的关闭速率较缓慢，以保证引水管道的水压力不超过设定值。

目前水电站调速器主配压阀与分段关闭装置采用两个独立部件，分段关闭装置串接于主配压阀与接力器间。快速关机时，主配压阀置于最快关机态，导叶开度从全开位置至拐点段，分段关闭装置退出，仅依靠主配压阀控制接力器快速关闭；缓慢关机时，分段关闭装置投入，在系统中形成节流，控制接力器缓慢关闭。

上述装置具有以下缺点：成本的增加，现有的分段关闭装置采用独立装置，造成加工与安装成本的增加；现场所需安装空间大，布置困难；在分段关闭装置阀口存在一定的压力降，造成系统中压力损失。

发明内容

本发明的目的在于提供一种解决目前主配压阀与分段关闭装置采用两个独立装置引起的成本增加、安装布置困难、系统压力损失增加等问题的具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，包括主阀芯，其特征在于：还包括与主阀芯直接或间接连接并且推动主阀芯分段动作的液压油缸。

所述的液压油缸在水轮机分段关闭时移动。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，还包括固定于主阀芯两侧的控制腔活塞和恒压腔活塞，液压油缸设置于控制腔活塞或恒压腔活塞的端部。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，还包括固定于恒压腔活塞的撞块，撞块与液压油缸位置相对，当水轮机关机时导叶开度到达拐点，液压油口接压力油后，液压油缸向撞块移动，推动撞块移动进而推动恒压腔活塞和主阀芯动作。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，还包括限制液压油缸移动距离的调节杆，调节杆与液压油缸的位置相对，液压油缸与调节杆之间的直线距离大于液压油缸与撞块之间的直线距离。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，还包括与恒压腔活塞连接的上端盖、固定于上端盖的分段座。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，还包括液压控制单元，液压控制单元分别与恒压腔口、控制腔口、液压油口连接；液压油口作为液压油缸的对外控制接口及管路，从液压油口注入压力油推动液压油缸动作。同理，控制腔口和控制腔、恒压腔口和恒压腔的关系等同于液压油口和液压油缸的关系。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，还包括位于上端盖上部的定位块、位于定位块两侧的开机时间调节螺母和关机时间调节螺母，开机时间调节螺母、关机时间调节螺母分别与定位块之间的距离可调。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，当主配压阀自动运行时，液压油口接回油，液压控制单元控制控制腔口的压力以驱动主阀芯动作。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，当主配压阀紧急停机时，液压油口接回油，控制腔口接回油，主阀芯在恒压腔口的压力作用下动作。

前述的一种具有分段关闭功能的液压控制型主配压阀，当主配压阀分段关闭时，第一阶段为快速关机过程：液压油口接回油，主阀芯受控制腔口的压力控制动作，关机时间调节螺母抵于定位块；到达分段拐点时，开始第二阶段的缓慢关机过程:液压油口接压力油同时控制腔口接回油，液压油缸移动，推动撞块带着主阀芯移动，当液压油缸到调节杆所限位置后保持稳定。

本发明在常规主配压阀上增加分段关闭用液压油缸、调节杆，集成了分段关闭功能，降低了分段关闭装置单独制作及现场施工的成本，减少了现场安装空间，降低了系统中的压力损失。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的分段关闭装置的放大结构图；

其中下端盖1，控制腔活塞2，阀体3，阀套4，主阀芯5，法兰6，恒压腔活塞7，上端盖8，开机时间调节螺母9(a)，关机时间调节螺母9(b)，定位块10，液压控制单元11，分段油缸12，分段座13，分段调节杆14，分段撞块15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明的主配压阀结构原理如图1及图2所示，图2为图1中Ⅰ部分的局部放大图。本发明中分段油缸、分段座、分段调节杆和分段撞块、分段油口的“分段”都不是指分段油缸、分段座、分段调节杆和分段撞块、油口分成若干段组成，而是指用于主配压阀的分段关闭。本说明书中的分段油缸即为液压油缸，分段调节杆即为调节杆，分段撞块即为撞块，分段油口即为液压油口。

主配压阀为立式结构，主阀芯5上部为恒压腔活塞7、下部为控制腔活塞2，控制腔活塞2面积大于恒压腔活塞7面积。恒压腔活塞7与主阀芯5采用螺纹连接并锁定，控制腔活塞2与主阀芯5独立。恒压腔H常通系统压力油，通过液压控制单元11改变控制腔C的压力来控制主阀芯5的动作。在阀套4上设有阀口，通过主阀芯5的动作来实现阀口开口大小的调节，以实现对接力器开启、关闭调节及速度控制。主阀芯5中间位置（图1显示的位置为中间位置）向上对应于接力器开启状态、向下对应于接力器关闭状态。主阀芯5偏离中间位置距离越多，阀口经过的液压油流量越大，速度越快。

开机时间调节螺母9(a)、关机时间调节螺母9(b)位于上端盖8上部并分布于定位块10两侧。通过分别调节开机时间调节螺母9(a)、关机时间调节螺母9(b)与定位块10间的间距来调节主阀芯5的极限位置以实现最快开机和关机速度的限制。

分段座13固定于上端盖8上端部，其上部为分段撞块15，下部为分段油缸12。分段撞块15通过螺纹固定于恒压腔活塞7上部并锁紧。分段油缸12面积大于恒压腔H面积。当驱动电源正常时，分段油口FD经过液压控制单元11接回油，分段油缸12保持于图1所示位置；分段油缸12可在压力油的作用下向上动作，其极限位置由分段调节杆14预先设定。

本发明的主配压阀具有常规主配压阀的自动运行、紧急停机功能，并增加分段关闭功能。

自动运行功能具体为，分段油口FD接回油，液压控制单元11控制控制腔C口的压力来实现主阀芯5的动作以实现主配压阀的自动运行。

紧急停机功能具体为，分段油口FD接回油，控制腔C口接回油，主阀芯5在恒压腔H口的压力作用下向下动作，接力器关机。

分段关闭功能具体为，分段关闭第一段为快速关机，分段油口FD接回油，主阀芯受控制腔C口的压力控制向下动作，关机时间调节螺母9b抵于定位块10，实现快速关机；当到达分段拐点时，分段油口FD接系统压力油同时控制腔C口接回油，分段油缸12向上运动，推动分段撞块15带着主阀芯5向上动作，当分段油缸12移动到由分段调节杆14所限极限位置时保持稳定，分段撞块15也保持稳定，以实现接力器缓慢关机。

值得注意的是，与本发明相等同的技术方案包括：改变分段关闭油缸布置位置，如置于控制腔活塞杆下部；将分段座与上端盖或下端盖加工成一体；不使用分段撞块，采用恒压腔活塞、控制腔活塞加工成阶梯状；分段油缸推动恒压腔活塞或控制腔活塞端部甚至直接推动阀芯动作，恒压腔活塞、控制腔活塞也可以理解成液压油缸的一种形式；采用其他方法限制分段关闭油缸的极限位置的；采用其他方法限制开关机时间的；

采用其他方法控制阀芯动作的；恒压腔活塞、控制腔活塞、阀芯做成一体或某两部分一体或三者均完全独立；液压控制单元可以与主配压阀集成于一体，也可以作为独立部件，液压控制单元并不是主配压阀必须的组成部分。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。