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        水輪機(jī)調(diào)速器改造后功能介紹

        2012-02-01 07:57:48劉飛林
        科技傳播 2012年15期
        關(guān)鍵詞:主配壓閥調(diào)速器

        劉飛林

        中電投江西電力有限公司江口水電廠,江西新余 338025

        0 引言

        用于江西江口水電站的伺服電機(jī)型調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)是由長江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司生產(chǎn)制造的。作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),長江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司多年來專業(yè)致力于電廠控制設(shè)備的生產(chǎn),產(chǎn)品包括水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)等,產(chǎn)品已在全國范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用。在激烈的市場競爭下,該公司注重科技的創(chuàng)新和產(chǎn)品性能的改進(jìn)。以下是對江西江口水電廠所采用的伺服電機(jī)型調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)的介紹及改造后的水輪調(diào)速器的功能說明。

        1 伺服電機(jī)型調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)

        1.1 設(shè)計(jì)原理

        此調(diào)速系統(tǒng)自動運(yùn)行及電手動運(yùn)行回路的控制元件為伺服電機(jī),伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為機(jī)械的直線位移輸出,驅(qū)動引導(dǎo)閥上下運(yùn)動,通過主配壓閥液壓放大輸出壓力能,來操縱接力器[1]。

        處于優(yōu)先位置的緊急停機(jī)閥,可保證機(jī)組在緊急狀態(tài)下,安全可靠關(guān)機(jī)。

        當(dāng)調(diào)速器交、直流電源發(fā)生故障時,伺服電機(jī)直線位移轉(zhuǎn)換器能保證主配壓閥自復(fù)中,維持水輪機(jī)導(dǎo)葉在故障前的位置,并可純機(jī)械手動安全停機(jī)。

        1.2 液壓系統(tǒng)組成

        調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)由:伺服電機(jī)直線位移轉(zhuǎn)換器、雙精濾油器、主配壓閥、引導(dǎo)閥、緊急停機(jī)電磁閥等元件組成。

        1.3 液壓系統(tǒng)工作原理

        伺服電機(jī)微機(jī)調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)采用直聯(lián)型塊式結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了調(diào)速器柜內(nèi)無明油管,整體結(jié)構(gòu)緊湊、新穎、美觀。

        微機(jī)綜合數(shù)字信號經(jīng)定位模塊轉(zhuǎn)換為頻率固定的定位脈沖信號給伺服電機(jī)驅(qū)動器,驅(qū)動器控制輸出為3相交流電壓使交流伺服電機(jī)產(chǎn)生額定轉(zhuǎn)矩為22kgf·cm的角位移,此角位移經(jīng)伺服電機(jī)上的編碼器反饋給驅(qū)動器,使伺服電機(jī)的角位移與驅(qū)動器的輸入信號成比例,與此同時通過滾珠絲桿傳動副轉(zhuǎn)換為直線位移,經(jīng)引導(dǎo)閥和主配壓閥,產(chǎn)生足夠的液壓操作力,控制接力器來調(diào)節(jié)水輪機(jī)的導(dǎo)葉開度和輪葉開度。

        主接力器的位移經(jīng)電氣反饋裝置轉(zhuǎn)換為電信號,它與PID調(diào)節(jié)器輸出信號綜合后送至驅(qū)動器。

        機(jī)械液壓系統(tǒng)分為單調(diào)調(diào)速系統(tǒng)和雙機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。

        進(jìn)入主配壓閥活塞恒壓腔的壓力油,始終具有推動主活塞向關(guān)閉方向運(yùn)動的力。經(jīng)過雙精濾油器的潔凈油,經(jīng)過引導(dǎo)閥、緊急停機(jī)電磁閥到主配壓閥的控制腔。

        自動與電手動運(yùn)行工況為伺服電機(jī)投入運(yùn)行工況。

        在伺服電機(jī)失電狀態(tài)下,伺服電機(jī)直線位移轉(zhuǎn)換器自復(fù)中,轉(zhuǎn)入純機(jī)械手動操作工況。

        1.3.1 伺服電機(jī)控制回路

        伺服電機(jī)直線位移轉(zhuǎn)換器作為電/機(jī)轉(zhuǎn)換器,將電氣控制信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移輸出,驅(qū)動引導(dǎo)閥動作,轉(zhuǎn)換為液壓流量,改變主配壓閥控制腔的油壓值,主活塞在壓力差的作用下,朝上或朝下運(yùn)動,打開工作窗口,接力器開始運(yùn)動。

        當(dāng)電機(jī)順時針(或手柄逆時針)轉(zhuǎn)動時,直線位移轉(zhuǎn)換器的調(diào)零桿上移,高于零位,引導(dǎo)閥閥芯向上移動,驅(qū)動主配壓閥活塞向上,接力器向關(guān)方向運(yùn)動。

        當(dāng)電機(jī)逆時針(或手柄順時針)轉(zhuǎn)動時,直線位移轉(zhuǎn)換器的調(diào)零桿下移,低于零位。引導(dǎo)閥針塞向下移動,驅(qū)動主配壓閥活塞向下,接力器向開方向運(yùn)動。

        1.3.2 主閥自復(fù)中及純機(jī)械手動功能

        伺服電機(jī)失電,由于主配壓閥自復(fù)中,接力器保持在當(dāng)時開度。因?yàn)槭щ姇r伺服電機(jī)直線位移轉(zhuǎn)換器失去了驅(qū)動力,調(diào)零桿在復(fù)中彈簧的作用下回到中位(機(jī)械零點(diǎn))引導(dǎo)閥與主配活塞跟隨回到零位,接力器停止運(yùn)動,保持當(dāng)時的開度。

        1.3.3 緊急停機(jī)電磁閥的工作原理

        緊急停機(jī)電磁閥設(shè)置在最靠近主配壓閥的位置,給緊急停機(jī)電磁閥發(fā)出停機(jī)信號,閥芯換位,將引導(dǎo)閥的控制油切斷,同時使主配壓閥的控制腔通回油,接力器迅速關(guān)機(jī)。

        調(diào)速器恢復(fù)運(yùn)行時,必須使緊急停機(jī)電磁閥復(fù)歸。

        緊急停機(jī)閥復(fù)歸后,接力器應(yīng)保持在全關(guān)位。

        1.4 主要部件

        1.4.1 伺服電機(jī)直線位移轉(zhuǎn)換器

        伺服電機(jī)直線位移轉(zhuǎn)換器,主要由交流伺服電機(jī),精密滾珠絲杠傳動副、復(fù)中彈簧等組成。

        在伺服電機(jī)控制運(yùn)行時,伺服電機(jī)接受電氣控制信號,正傳或反轉(zhuǎn),帶動絲桿轉(zhuǎn)動,螺母就上或下運(yùn)動,與螺母連接的調(diào)零桿隨著上下運(yùn)動,引導(dǎo)閥與主配壓閥活塞隨動與調(diào)零桿,打開工作窗口,操作接力器。

        朝上運(yùn)動為關(guān)機(jī),朝下運(yùn)動為開機(jī)。

        1.4.2 主配壓閥

        它由閥體、主配壓閥主活塞、主襯套等組成。 這是一種帶有輔助接力器的、液壓控制式的主配壓閥,與其接口的是液壓反饋閥(引導(dǎo)閥)。

        1.4.3 緊急停機(jī)電磁閥

        此閥是一個兩位三通的電磁換向閥,一位為停機(jī),一位為正常(復(fù)歸),線圈短時通電,即可換位,閥芯帶有定位機(jī)構(gòu),斷電后自保持在當(dāng)前的位置,閥芯上有按鈕,可人工操作停機(jī)和復(fù)歸。電源為DC220V。閥芯還配備有微動開關(guān),閥芯換位時發(fā)出電節(jié)點(diǎn)信號,給電氣回路用于判斷閥芯的位置。

        1.4.4 精雙濾油器

        該濾油器安裝主配壓閥上方的壓力油管路中,用以保護(hù)緊急停機(jī)電磁閥、引導(dǎo)閥等控制元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的,可有效地防止污染避免故障.延長元件使用壽命。

        它由二芯組合,由手動換向閥切換,一個工作另一個備用。兩組間切換時,可確保油路不中斷,調(diào)速器繼續(xù)工作,并且切換時接力器無擾動。

        2 調(diào)速器(改造后)

        調(diào)速器設(shè)備內(nèi)部含有精密儀器,對存放、運(yùn)輸?shù)臈l件要求比較高。在運(yùn)輸過程中不得倒置,以免損害內(nèi)部器件;儲存必須放置在貨臺上或木制的底架上,保持干燥。不得在室外露天存放或被雨淋濕,被水淹沒。改造后的調(diào)速器運(yùn)行操作功能更加完善,主要表現(xiàn)在:

        1)調(diào)速器的工作方式

        調(diào)速器的工作方式有機(jī)械手動、電手動和自動三種工作方式。機(jī)械手動運(yùn)行時,調(diào)速器不受電氣系統(tǒng)頻率控制。電手動運(yùn)行時,可操作面板增加/減少把手控制接力器的開度。自動運(yùn)行時,調(diào)速器根據(jù)不同工況控制導(dǎo)葉開度。在正常并入大電網(wǎng)狀態(tài),調(diào)速器在三種方式下切換無擾動。

        2)調(diào)速器的調(diào)節(jié)模式

        調(diào)速器具有頻率、開度和公路三種調(diào)節(jié)模式。自動工作方式下空載運(yùn)行時為頻率調(diào)節(jié)模式;負(fù)載運(yùn)行時自動切換為開度(或功率)調(diào)節(jié)模式,并可在三種模式下無擾動切換;負(fù)載運(yùn)行時若頻率超差(>50.5Hz或<49.5Hz)自動切換為頻率調(diào)節(jié)模式。

        3)調(diào)速器的運(yùn)營狀況

        調(diào)速器的運(yùn)營狀況分六種:停機(jī)待機(jī)、開機(jī)過程、空載運(yùn)行、負(fù)載運(yùn)行、甩負(fù)荷運(yùn)行和停機(jī)過程。如圖為調(diào)速器控制流程圖。

        4)適應(yīng)水頭變化的自適應(yīng)功能

        5)調(diào)速器的控制方式

        調(diào)速器的控制方式有遠(yuǎn)方和現(xiàn)地兩種。遠(yuǎn)方控制是從中控室直接控制或通過監(jiān)控系統(tǒng)操作控制,是正常運(yùn)行中的主要控制方式;現(xiàn)地控制是通過現(xiàn)地把手開關(guān)和人機(jī)界面操作控制。

        6)適應(yīng)水頭變化的自適應(yīng)功能

        改造后的調(diào)速器,水頭數(shù)據(jù)可以通過智能漢化界面人工輸入。調(diào)速器在開機(jī)過程中的接力器開度根據(jù)當(dāng)前水頭值自適應(yīng)調(diào)整,使其快速并網(wǎng)。

        3 結(jié)論

        江口水電廠在對水輪機(jī)調(diào)速器改造后,其工作方式和運(yùn)營模式都得到改進(jìn),自適應(yīng)功能大大提高了效率,面板及維修故障處理操作更加方便快捷,為水電站水輪機(jī)效率的提高提供了良好的基礎(chǔ)。

        [1]長江三峽能事達(dá)電氣股份有限公司.http://www.nengshida.com/cn/,2012.

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