逻辑插装式水轮机调速器及其应用.pdf

水电厂附属设备技米进步研讨会 调速装置 逻辑插装式水轮机调速器及其应用 张建明 张治宇 刘同安 赵维 (中国水利水电科学研究院自动化所) 摘要：快速开关阀与逻辑插装阀组件在水轮机调速器中的成功应用，以全新的思路创造性地开辟了调速器发展的新 路子，并为调速器的发展带来了新的活力．本文将介绍数字逻辑插装技术的发展、技术特征及纽合机理，从几个方 面对逻辑插装技术在调速器使用中的某些问题进行初步探讨。 关键词：水轮机调速器逻辑插装技术先导控制 快速开关阀 液阻 1 引言 水轮机调速器诞生至今已有一个世纪的历史，也是率先采用液压控制系统的领域之一。但随着 液压技术的不断发展，许多其它行业及时采用液压技术的必威体育精装版成果，采用标准液压元件／组件，取得 了良好的成效；唯独水轮机调速器行业的液压技术习惯于另搞一套，长期游离于现代液压技术之外， 与液压行业“老死不相往来”，制约着液匪新技术在调速器中的应用，值得反思。 中国水利水电科学研究院自动化所率先在国际上采用先进的数字逻辑插装技术，开发成功了以 快速开关阀、逻辑插装阀组件为基础的数字式调速器，以全新的思路创造性地开辟了调速器发展的 新路子，并为调速器的发展带来了新的活力，彻底解决了长期困扰水电厂的调速器拒动、发卡、漏 油等问题，还具有显著的节能、降耗、增寿、环保等特点。有力地推动了行业的技术进步，为水电 厂无人值班、减人增效提供了新的有力的技术保证措施。目前我所的该型调速器是同类产品中唯一 获国家专利授权的产品，且是类似产品中唯一在大型机组上获得成功使用的产品。 本文将介绍数字逻辑插装技术的发展、技术特征及组合机理，最后对其在调速器应用中的几个 关键技术问题进行初步探讨。 2逻辑插装阀的简介 逻辑插装阀的出现有效地发展了传统液压控制技术，就水轮机调速器行业而言，目前在油泵组 合阀、分段关闭阀、折向器液压控制系统、轮叶／导叶位置随动系统中得到了一定的应用，并取得了 令人满意的效果。逻辑插装阀在欧洲最初叫“流体逻辑元件”、“液压逻辑阀”，后根据DIN24342统 valves)。我国由于译名与理解的原因，叫法很多，有锥阀、 一称“二通插装阀”，即CV阀(cartridge 45 水电厂附属设备技术进步研讨会 调速装置 逻辑阀、插入阀等。值得关注的是，国外一些知名厂商又在逻辑插装阀的基础上派生并推出了比例 插装阀，这为我们的设计选型增加了许多选择余地。 对于油压装置、水轮机调速器液压控制部分而言，其基本职能可概括为压力调节、流量调节、 方向与位置控制。由此就会有压力阀、流量／方向阀(如“主配”)，传统液压控制技术的基本组合是 “四通滑阀”(如“主配’’)加双向可控执行器(接力器)。主配系具有多台肩圆柱滑阀阀芯和多沉割槽 铸造或锻造阀体的配磨对称结构，为非标准大通径阀(特殊形式的大流量一机液操纵比例／伺服阀)。 由于采用间隙密封且轴向结构尺寸大，其抗油污能力、换向可靠性受到局限；此外，换向时间、泄 漏量、换向冲击、动态响应等方面也有诸多不足。从液压阻尼控制工程的观点看，它是一种刚性牵 连的“四臂液阻”构成一个“液压全桥”，它简单通用，应用历史悠久。它无法进行“单臂控制”、 “可控性”受到局限，难以实现多形式、广范围和灵活多变的集成化。显然难以满足现代水轮机调 速器对液压技术日益增高的要求，本行业中也出现了要求变革调速器几十年来一成不变的传统液压 模式的呼声。 德国Back教授和我国学者路甬祥教授等人的研究表明，传统液压控制的基本组合可进一步分割 为由两个可控液阻和一个“受控腔”组合的“液压半桥”。大部分的液压控制系统及回路都可含有若 干个这种组合。这一新概念使液压控制系统的组合机理发生了根本变化，对传统液压控制技术的变 革起了很大推动作用；逻辑插装阀作为“单个控制液阻”的出现，极大地丰富和发展了液压控制技 术。 3逻辑插装技术的特征及组合机理 ： 逻辑插装技术的基本特征可归纳为：先导控制、阀座主级、插装式联