水轮机调速器新型电液随动系统的研究焦作

水轮机调速器新型电液随动系统的研究

水轮机调速器新型电液随动系统的研究 2011年12月09日 来源： 近10几年来，由于计算机技术的发展，使得水轮机调速系统的研制也进入了一个新的发展阶段。目前水轮机调速器已广泛采用微机电子调节器+电液随动系统的结构。多年来，人们普遍将注意力集中在新型控制规律的研究上，如基于极点配置的PID控制规律、自适应规律、模糊控制规律，智能控制规律等。而对调速器的执行机构——电液随动系统的研究相对少一些。目前的电液随动系统还存在抗油污能力差、系统结构复杂、体积庞大、标准化及集成度不高、可靠性较低等问题。由此造成了水轮机调速器“大脑发达，四肢不灵”。因此，为适应现代调速器技术发展的要求，研制了一种新型的水轮机调速器电液随动系统，以此促进调速器电液随动系统的技术进步。1 新型电液随动系统结构及工作原理 新型电液随动系统结构框图如图1所示。 在新型电液随动系统中，当来自调节器的输入脉冲X作用于摆动电机，摆动电机摆动一定角度，通过偏心轴承和连杆将电机轴的角位移变为先导阀芯的直线位移，使先导阀阀口开启，从而液压放大器活塞移动。液压放大器活塞的移动又通过位移—力变换机构反馈回先导阀芯，使先导阀芯向原位移相反方向移动，产生偏差，使液压放大活塞继续向减小偏差的方向移动，直到偏差为零为止。在液压放大器活塞移动的同时，驱动主配压阀，进而驱动主接力器移动，产生位移Y。该位移又通过位—电变换器反馈给摆动电机的驱动电信号，形成负反馈闭环调节。 与常规的电液随动系统相比，该新型电液随动系统独特之处在于采用了最新专利技术——强驱动、力反馈型电液转换器。 强驱动、力反馈型电液转换器是新型电液随动系统的关键元件，其性能的好坏直接影响着随动系统的性能好坏。该元件主要由电—机械转换器、先导阀级、位移—力变换机构和液压放大器4部分组成。其结构如图2。 当给摆动电机(摆动电机为双轴伸感应子式，结构原理类似于感应子式步进电机，由于无合适的定型产品，故自制。)输入一电信号时，设摆动电机输出一向下力，直接驱动先导级的控制部件——先导阀芯向下移动，先导阀芯控制阀盘上沿开启，液压放大器差动活塞上腔与排油相通，下腔与压力油相通，液压放大器活塞在差压作用下产生向上的位移。由于位移—力变换机构同心地装于液压放大器活塞中，弹簧向上被压缩，产生向上的作用力作用于先导阀芯上。使先导阀芯又上移，减小先导阀总控制阀盘上沿开口，当弹簧作用力等于电—机械转换器输出力时，整个机构处于下移的一个新平稳位置。改变输入电信号的方向，同理，经过一个动态过程后，整个机构处于上移的一个平衡位置。由于新型电液转换器采用了力反馈，即将液压放大器活塞的位移变换为力，以力的形式反馈给先导级控制部件，使驱动力增大。其次，力反馈还可以不要求电—机械转换器具有较大的输出位移，这样可在同等容量下选用强力(力矩)输出型电—机械转换器来直接驱动先导级控制部件。因此，新型电液转换器驱动力比常规电液转换器的驱动力大大增强，可高达500 N(油压2.5 MPa时)，使得其抗油污能力强，动态响应快。2 新型电液随动系统的特点 与传统电液随动系统相比，新型电液随动系统具有如下特点： (1)抗油污能力强。对水轮机调速器的随动系统而言，对油污染最敏感的元件是电液转换器。而强驱动、力反馈型电液转换器采用力反馈等独特的结构，使作用于先导阀芯的驱动力大，滤油精度为200 μm，其抗油污能力强，从而使得整个电液随动系统的抗油污能力大大增强。 (2)稳态精度高，零漂小。由于强驱动、力反馈型电液转换器中的单弹簧具有一定的预压缩量，要使它产生漂移需要首先克服预压缩力。因此稳态下，不易产生漂移，稳态精度高，零漂小。 (3)系统结构简单。在新型电液随动系统中将事故停机电磁铁装于先导级上，未通电时不影响先导级的工作，通电时直接作用于先导阀芯，强行关闭主接力器。以往的水轮机调速器均配备有事故停机电磁阀及相对独立的管路或机构，与之相比，系统结构较复杂。另外，由于强驱动、力反馈型电液转换器的高可靠性、高精度和多种功能，完全可以取消常规电液随动系统中为实现机械手操后备及确保静态时主配复中而设置的机械开限机构，独立的电手操机构和定中机构等，使电液随动系统结构大大简化。 (4)可靠性高。系统的高可靠性主要表现在以下几方面：一是电液转换器具有高可靠性。二是新型电液随动系统取消了传统的辅接引导针塞，从而消除了这个中间传递环节所

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