专利名称：双伺服比例阀冗余电液随动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种调节水轮机接力器的电液随动装置，特别是一种应用于大 型水轮机微机调速系统中的双伺服比例阀冗余电液随动装置。
背景技术：
电液随动装置即为整个调速系统的一部分，是连接在水轮机主接力器上的信 号转换和控制装置，是保障整个机组系统的正常运行的重要部分。近年来，水轮 机控制系统得到了长足的发展，结构、性能达到了更高的标准，电液随动装置的 种类也主要有机械控制、电/机转换控制或者液压系统控制等几种类型。本实用新 型提供了一种质量更好、功能更齐全，采用液压自动控制方式的电液随动装置。
目前，国外的电液随动装置对接力器的控制则上完全采用自动方式，取消了机 械手动功能，而采用电手动，这种模式的电液随动幾置整机结构简单。但电手动仍 然需要通过伺服阀来进行操作，当伺服阀失灵时，自动与电手动就会同时失去效用。 电手动在很大程度是依靠国外公司产品制造及质量水平，尤其是现场使用维护水平 高为依托，这种结构的产品，价格不低，目前尚不符合我国目前的"国情"及国内 用户长期以来养成的使用习惯，也不符合我国的国家标准的规定。
国内的电液随动装置主要是对接力器的控制采用自动和机械手动方式， 一般由 开度限制机构来作为控制接力器的机械手动，'其不受伺服阔影响，自成一个独立操 作系统。但该模式的电液随动装置整机结构复杂，传递杠杆多，并且由于杠杆间通 过销子或轴承连接不可避免产生间隙，导致控制精度不高，死区大，调试麻烦。另 外，还没有手动跟踪自动的功能，在自动失灵时无法有效地切至手动，并无法保持 接力器在当前位置，立即进行操作。
这种电液随动装置在检测到自动故障的时候， 一般采用机械手动的方式进行操 作，即控制伺服电机操作开度限制机构来控制主配压阀，此时接力器可能位于中间 位置，因此开度限制机构需要一定时间，就有可能造成接力器开出，引起机组过速 的问题。在机组调节过程中，如机组甩负荷，机组转速上升，需要快速关闭接力器，而遇自动失灵，但机组转速仍会快速上升，待开度限制机构到手动操作位，延误十 几秒，再进行操作关闭接力器，己不能有效控制事故的扩大。
例如
公开日为2007年01月30日、专利号为ZL200620094912.0、名称为"液 压控制型主配压阀多功能操作机构"的中国专利，就还存在一定的欠缺，结构复杂， 功能也不够丰富。另外，该机构液压元件之间的油路通过铜管或钢管连接，外观不 美观的同时故障率较高，还存在管路运行中震颤引起接头等连接处容易发生渗漏的 问题。并且这种操作机构还需要单独成柜，渗漏油需要另外接管引到油箱，不能满 足电站文明、清洁运行的要求。
为了简化现有电液随动装置的整机结构，同时保留手动控制功能，提高系统的 安全可靠性，提高控制精度，特研制了双伺服比例阀冗余电液随动装置。本实用新 型相对此专利具备更丰富全面功能，不但更简化了结构，而且工作质量还更加稳定 可靠的，具备更高的控制精度。
发明内容
本实用新型旨在克服上述技术缺陷，特别是针对现在电液随动装置结构复杂的 问题，提供了一种水轮机调速器电液随动装置。本实用新型采用液压集成技术和流 量控制以及流量反馈技术，选用高精度、高可靠性的伺服比例阀作为电一液转换元 件，而且采用双伺服比例阀冗余技术，将整个装置简化设计为集成阀块、主配压阀、 油处理模块等几大结构模块，更重要的是，本实用新型系统内部的控制油路全部被 集成到底板和阀块上，没有外部油路明管，减少了渗漏也更加安全可靠，是一种性 价比很高的水轮机调速器电液随动装置。
本实用新型是通过下述技术方案实现的-
双伺服比例阀冗余电液随动装置，水轮机接力器连接主配压阀，主配压阀经油 路与液压控制系统相连接，液压控制系统包括手/自动切换电磁阀、伺服比例阀、比
例阀切换电磁阀以及液控换向阀，其特征在于所述液压控制系统还包括流量反馈 阀、手动操作电磁阀和通断阀；所述液压控制系统的功能部件全部集中设置，相互 固定集成为一个整体即集成阀组模块；所述集成阀组模块与滤油器模块连接；所述 主配压阀、集成阀组模块和滤油器模块固定设置于底板上，所述底板固定于油压装 置的油箱面板上；所述底板内部设置有油路暗管，所述主配压阀、集成阀组模块或 者滤油器模块经油路暗管相互连接。
所述主配压阀固定设置于底板中心，且悬挂于油压装置的回油箱内；所述集成阀组模块和滤油器模块分别固定设置于在底板两边，且以主配压阀为中心对称设置。 以使底板整体重量分布均匀。
所述伺服比例阀为两个，经油路相互并联；两个伺服比例阔同时工作，并分别 与切换电磁阀的一个工位相对应，正常工况下两个伺服比例阀均在正常工作；当切 换电磁阀工作于位置b时，左边的伺服比例阀起作用，当切换电磁阀工作于位置a 时，右边的伺服比例阀起作用；当其中一个伺服比例阀发生故障时，切换电磁阀动 作，让未发生故障的伺服比例阀起作用，同时更换发生故障的伺服比例阀，这样即 可保证电液随动装置更长时间处于自动状态运行。
所述主配压阀与紧急停机电磁阀相连接。
所述集成阀组模块经油路与油压装置相连接。
所述油路暗管的油口连接处设置有O型密封圈。
本实用新型实现自动控制的工作原理是当电液随动调速器投入自动运行时， 微机调节柜根据机组运行工况输出相应的电流信号到伺服比例阀。伺服比例阀将电 流信号转换成流量信号输出，伺服比例阀流输出的流量进入辅助接力器控制腔，控 制辅助接力器活塞动作。因辅助接力器活塞与主配压阀活塞联为一整体，所以辅助 接力器活塞动作的同时也带动了主配压阀活塞动作，输出流量操作接力器，控制导 叶开关，达到调节机、组运行的目的。同时，主配压阀活塞的位置通过位移传感器反 馈到伺服比例阀的放大板，形成一个小闭环；此外，接力器位置经位移传感器反馈 到微机调节柜的综合放大回路，形成另一个闭环，当接力器达到预定位置时，使伺 服比例阀、主配压阀活塞回到平衡位置。
本实用新型实现手动控制的工作原理当微机调节柜退出运行或人为切换到机 械手动运行方式时，手/自动切换电磁阀处于手动运行位置，压力油去伺服比例阀的 油路被切除，而且通过伺服比例阀连接到辅助接力器控制腔的油路同时被切除，伺 服比例阀不再对系统的控制产生作用。对机组的控制将完全通过操作开度控制阀来 实现对接力器开度的增加或减小，完成对机组接力器位置的控制。并且，该手动操 作也可实现远方控制。手动控制时，开度控制阀动作，控制辅助接力器的控制腔压 力升高或下降，使辅助接力器活塞动作并带动主阀活塞动作；开度控制阀动作完毕 后，通过流量反馈的作用，让辅助接力器的控制腔压力回到平衡值，在油压作用下， 使辅助接力器活塞回到平衡位置，并带动主阀活塞回到平衡位置，完成手动控制。 由于该手动为开环控制，因此，当不操作时，能在一段时间内保持接力器位置，使 用户有足够的时间进行处理工作。本实用新型的优点在于
1、 本实用新型简化了现有国内电液随动装置的整机结构，整机结构简洁新颖， 安装调试、操作、维护更加方便，而且这样的无明管结构，属国内、外首创，具备 很高的推广应用价值；本实用新型将整个装置设计为集成阀组、主配压阀、油处理 模块等几大结构模块，同时采用液压集成技术，将装置内各功能齒件之间的油路连 接全部集成到阔组和底板内，通过底板实现了各功能部件的单层布置，大大简化了 整机结构，并且取消了外部油管路，减少了渗漏；另外，本装置整机安装在油箱面
板上，主配压阀悬挂在回油箱内，主配压阀回油、控制油的回油以及部分渗漏油直
接回到回油箱内，减少了管路长度，而且不会影响周围环境；简洁的整机结构并具 有自动和机械手动控制功能，不但提高了系统的可靠性，而且带来安装、调试、操 作、维护上的简便，减轻了用户的工作量。
2、 本实用新型的所有油口连接处均采用O型密封圈进行无渗漏密封，满足了
电站文明、清洁运行的要求。
3、 本实用新型采用了流量控制技术，使得运动部件实现了无间隙传递运动， 极大地降低了运动死区，提高了控制精度；本实用新型还采用了流量反馈技术，这 样就不需用杠杆来传递运动，无杠杆结构保证了精度的同时，精简了结构，降低了 故障的发生几率。 '
4、 本实用新型具备优秀的智能控制功能；若微机调节柜故障或电液转换元件故 障，导致电液随动调速器退出自动运行，本系统能够接受故障信号并瞬间切换到手 动运行状态；本系统具有不停机就可进行故障排除工作的功能，并能立即通过现地 手动或远方手动方式操作接力器，减少不必要的停机，为电站带来良好的社会效益， 还增加了电站的经济效益；本实用新型还保留了机械手动控制功能，提高了电液随 动装置的可靠性和控制精度。
5、 本系统采用双伺服比例阀冗余技术，提高了系统的安全可靠性；如果在自动 运行中其中一个伺服比例阀出现故障，系统可以自动切换到另一个伺服比例阀起作
用状态，提高了现有电液随动装置的自动运行周期；两个伺服比例阀同时工作的时 候，分别与切换电磁阔的一个工位相对应，正常工况下两个伺服比例阀均在正常工 作；当切换电磁阀工作于位置b时，左边的伺服比例阀起作用，当切换电磁阀工作 于位置a时，右边的伺服比例阀起作用；当其中一个伺服比例阀发生故障时，切换 电磁阀动作，让未发生故障的伺服比例阀起作用，同时更换发生故障的伺服比例阀， 这样即可保证电液随动装置更长时间处于自动状态运行；采用双伺服比例阀冗余技术，配合微机调节柜使用，可以提高对导叶的自动控制运行周期，还提高了设备正 常运行时间，使得设备运行更加安全可靠，真正实现电站无人值班、少人值守的目 的，显著地提高了系统的可靠性，进一步保障了机组运行的安全性。
6、本实用新型选用高精度、高可靠性的伺服比例阀作为电一液转换元件，并 且伺服比例阀的切换阀采用特殊的阀芯形式，使切换过程更加迅捷、安全、可靠， 提高了系统的安全可靠性。
7、 为提高本装置中各液压元件的可靠性，本实用新型的操作油和控制油分开设 置。操作油通过主配压阀从油压装置引入；而控制油经过滤油器精滤后变成洁净的 压力油，再引入控制系统，供系统内各液压元件使用。
8、 本系统可作为公司的产品通过对电站老设备的改造，或供货给新建电站来 实现。
下面通过实施例与附图结合的方式，对本实用新型的上述内容再作进一步的详 细说明，但不应该将下列实施例理解为本实用新型在上述主题的范围内仅仅局限于 以这些具体实施例。在不脱离本实用新型上述技术思想的情况下，根据本领域普通 技术知识和惯用手段作出的各种替换或变更，均应该包括在本实用新型的范围内。
-
图1为本实用新型自动控制原理的方框图。 图2为本实用新型手动控制原理的方框图。 图3为本实用新型电液随动装置的原理图。 图4为本实用新型的剖面结构示意图。 图5为本实用新型集成阀组的结构示意图 图6本实用新型底板的结构示意图。
图中标记l为伺服比例阀，2为主配压阀，3为流量反馈阀，4为滤油器模块， 5为手/自动切换电磁阀、6为比例阀切换电磁阀、7为手动操作电磁阀、8为紧急停 机电磁阀、9为液控换向阀、IO为通断阀、ll为底板、12为集成阀组、13为油路 暗管、14为油压装置。
具体实施方式
双伺服比例阀冗余电液随动装置，水轮机接力器连接主配压阀2，主配压阀2 经油路与液压控制系统相连接，液压控制系统包括手/自动切换电磁阀5、伺服比例 阀1、比例阀切换电磁阀6以及液控换向阀9，且经油路相互串连构成，其特征在于所述液压控制系统还包括流量反馈阀3、手动操作电磁阀7和通断阀10;所述流量 反馈阀3经通断阀10再与伺服比例阀1相连接；所述手/自动切换电磁阀5的另外 一个工作腔经油路与手动操作电磁阔7连接后再与液控换向阀9的另一个工作腔相 连接；所述液压控制系统的各个功能部件全部集中设置，相互固定集成为一个整体 即集成阀组模块12;集成阀组模块12是实现液压逻辑的各液压元件总成后的功能 部件，集成后简化了整机结构。所述液压控制系统的控制油油路与滤油器系统相连 接，所述滤油器系统的各功能部件集中设置，成为一个整体的滤油器模块4。所述 主配压阀2、集成阀组模块12和滤油器模块4固定设置于底板11上；所述底板ll 固定于油压装置14的油箱面板上。所述底板11内部集中设置有若干条油路暗管13， 所述主配压阀2、集成阀组模块12或者滤油器模块4经各条油路暗管13相互连接。
所述主配压阀2固定设置于底板11中心，且悬挂于油压装置14的回油箱内； 所述集成阀组模块12和滤油器模块4分别固定设置于在底板11两边，且以主配压 阀2为中心对称设置。以使底板11整体重量分布均匀。
所述伺服比例阀l为两个，经油路相互并联；两个伺服比例阀1同时工作，并 分别与切换电磁阀6的一个工位相对应，正常工况下两个伺服比例阀1均在正常工 作；当切换电磁阀6工作于位置b时，左边的伺服比例阀l起作用，当切换电磁阀 6工作于位置a时，右边的伺服比例阀1起作用；当其中一个伺服比例阀1发生故 障时，切换电磁阀6动作，让未发生故障的伺服比例阀,l起作用，同时更换发生故 障的伺服比例阀1，这样即可保证电液随动装置更长时间处于自动状态运行。
所述主配压阀2与紧急停机电磁阀8相连接。
所述液压控制系统即集成阀组模块12的操作油油路系统与油压装置14相连接。 所述油路暗管13的油口连接处设置有O型密封圈。
本实用新型采用液压集成技术和流量控制以及流量反馈技术，选用高精度、高 可靠性的伺服比例阀作为电一液转换元件，而且采用双伺服比例阀冗余技术，将整 个装置简化设计为集成阀块、主配压阔、油处理模块等几大结构模块，更重要的是， 本实用新型系统内部的控制油路全部被集成到底板和阀块上，没有外部油路明管， 减少了渗漏也更加安全可靠，是一种性价比很高的水轮机调速器电液随动装置。
本实用新型的基本工作原理是通过液压系统和微机控制系统结合控制主配压 阀，控制水轮机接力器，保障水轮机的正常工作运转。本实用新型实现自动控制的
工作原理是当电液随动调速器投入自动运行时，微机调节柜根据机组运行工况输
出相应的电流信号到伺服比例阀。伺服比例阀将电流信号转换成流量信号输出，伺 服比例阀流输出的流量进入辅助接力器控制腔，控制辅助接力器活塞动作。因辅助接力器活塞与主配压阀活塞联为一整体，所以辅助接力器活塞动作的同时也带动了 主配压阀活塞动作，输出流量操作接力器，控制导叶开关，达到调节机组运行的目 的。同时，主配压阀活塞的位置通过位移传感器反馈到伺服比例阀的放大板，形成 一个小闭环；此外，接力器位置经位移传感器反馈到微机调节柜的综合放大回路，' 形成另一个闭环，当接力器达到预定位置时，使伺服比例阀、主配压阀活塞回到平 衡位置。
本实用新型实现手动控制的工作原理当微机调节柜退出运行或人为切换到机 械手动运行方式时，手/自动切换电磁阀处于手动运行位置，压力油去伺服比例阀的 油'路被切除，而且通过伺服比例阀连接到辅助接力器控制腔的油路同时被切除，伺 服比例阀不再对系统的控制产生作用。对机组的控制将完全通过操作开度控制阀来 实现对接力器开度的增加或减小，完成对机组接力器位置的控制。并且，该手动操 作也可实现远方控制。手动控制时，开度控制阀动作，控制辅助接力器的控制腔压 力升高或下降，使辅助接力器活塞动作并带动主阀活塞动作；开度控制阀动作完毕 后，通过流量反馈的作用，让辅助接力器的控制腔压力回到平衡值，在油压作用下， 使辅助接力器活塞回到平衡位置，并带动主阀活塞回到平衡位置，完成手动控制。 由于该手动为开环控制，因此，当不操作时，能在一段时间内保持接力器位置，使 用户有足够的时间进行处理工作。
本实用新型的优点在于 '
本实用新型简化了现有国内电液随动装置的整机结构，整机结构简洁新颖，安 装调试、操作、维护更加方便，而且这样的无明管结构，属国内、外首创，具备很 高的推广应用价值；本实用新型将整个装置设计为集成阀组、主配压阀、油处理模 块等几大结构模块，同时采用液压集成技术，将装置内各功能部件之间的油路连接 全部集成到阀组和底板内，通过底板实现了各功能部件的单层布置，大大简化了整 机结构，并且取消了外部油管路，减少了渗漏；另外，本装置整机安装在油箱面板 上，主配压阀悬挂在回油箱内，主配压阀回油、控制油的回油以及部分渗漏油直接 回到回油箱内，减少了管路长度，而且不会影响周围环境；简洁的整机结构并具有 自动和机械手动控制功能，不但提高了系统的可靠性，而且带来安装、调试、操作、 维护上的简便，减轻了用户的工作量。
本实用新型的所有油口连接处均采用O型密封圈进行无渗漏密封，满足了电 站文明、清洁运行的要求。
本实用新型采用了流量控制技术，使得运动部件实现了无间隙传递运动，极大 地降低了运动死区，提高了控制精度；本实用新型还采用了流量反馈技术，这样就不需用杠杆来传递运动，无杠杆结构保证了精度的同时，精简了结构，降低了故障 的发生几率。 .
本实用新型具备优秀的智能控制功能;若微机调节柜故障或电液转换元件故障， 导致电液随动调速器退出自动运行，本系统能够接受故障信号并瞬间切换到手动运 行状态；本系统具有不停机就可进行故障排除工作的功能，并能立即通过现地手动 或远方手动方式操作接力器，减少不必要的停机，为电站带来良好的社会效益，还 增加了电站的经济效益；本实用新型还保留了机械手动控制功能，提高了电液随动 装置的可靠性和控制精度。
本系统采用双伺服比例阀冗余技术，提高了系统的安全可靠性；如果在自动运 行中其中一个伺服比例阀出现故障，系统可以自动切换到另一个伺服比例阀起作用
状态，提高了现有电液随动装置的自动运行周期；两个伺服比例阀同时工作的时候， 分别与切换电磁阀的一个工位相对应，正常工况下两个伺服比例阀均在正常工作； 当切换电磁阀工作于位置b时，左边的伺服比例阀起作用，当切换电磁阀工作于位 置a时，右边的伺服比例阀起作用；当其中一个伺服比例阀发生故障时，切换电磁 阀动作，让未发生故障的伺服比例阀起作用，同时更换发生故障的伺服比例阔，这 样即可保证电液随动装置更长时间处于自动状态运行;采用双伺服比例阀冗余技术， 配合微机调节柜使用，可以提高对导叶的自动控制运行周期，还提高了设备正常运 行时间，使得设备运行更加安全可靠，真正实现电站无人值班、少人值守的目的， 显著地提高了系统的可靠性，进一步保障了机组运行的安全性。
本实用新型选用高精度、高可靠性的伺服比例阀作为电一液转换元件，并且伺 服比例阀的切换阀釆用特殊的阀芯形式，使切换过程更加迅捷、安全、可靠，提高 了系统的安全可靠性。
为提高本装置中各液压元件的可靠性，本实用新型的操作油和控制油分开设置。 操作油通过主配压阀从油压装置引入；而控制油经过滤油器精滤后变成洁净的压力 油，再引入控制系统，供系统内各液压元件使用。
本系统可作为公司的产品通过对电站老设备的改造，或供货给新建电站来实现。
本实用新型不限于上述实施方式。
权利要求1、双伺服比例阀冗余电液随动装置，水轮机接力器连接主配压阀(2)，主配压阀(2)经油路与液压控制系统相连接，液压控制系统包括手/自动切换电磁阀(5)、伺服比例阀(1)、比例阀切换电磁阀(6)以及液控换向阀(9)，其特征在于所述液压控制系统还包括流量反馈阀(3)、手动操作电磁阀(7)和通断阀(10)；所述液压控制系统的功能部件集中设置，相互固定集成为一个整体即集成阀组模块(12)；所述集成阀组模块(12)与滤油器模块(4)连接；所述主配压阀(2)、集成阀组模块(12)和滤油器模块(4)固定设置于底板(11)上，所述底板(11)固定于油压装置(14)的油箱面板上；所述底板(11)内部设置有油路暗管(13)，所述主配压阀(2)、集成阀组模块(12)或者滤油器模块(4)经油路暗管(13)相互连接。
2、 根据权利要求1所述的双伺服比例阀冗余电液随动装置，其特征在于所述 主配压阀(2)固定设置于底板(11)中心，且悬挂于油压装置(14)的回油箱内； 所述集成阀组模块(12)和滤油器模块(4)分别固定设置于在底板(11)两边，且 以主配压阀(2)为中心对称设置。
3、 根据权利要求2所述的双伺服比例阀冗余电液随动装置，其特征在于所述 伺服比例阀(1)为两个。
4、 根据权利要求3所述的双伺服比例阀冗余电液随动装置，其特征在于所述 主配压阀(2)与紧急停机电磁阀(8)相连接。
5、 根据权利要求4所述的双伺服比例阀冗余电液随动装置，其特征在于所述 集成阀组模块(12)经油路与油压装置(14)相连接。
6、 根据权利要求5所述的双伺服比例阀冗余电液随动装置，其特征在于所述 油路暗管(13)的油口连接处设置有O型密封圈。
专利摘要本实用新型提供一种双伺服比例阀冗余电液随动装置，主配压阀连接水轮机接力器，再连接液压控制系统，液压控制系统的功能部件相互固定集成为集成阀组模块。本实用新型采用液压集成技术和流量控制以及流量反馈技术，选用高精度、高可靠性的伺服比例阀作为电—液转换元件，而且采用双伺服比例阀冗余技术，将整个装置简化设计为集成阀块、主配压阀、油处理模块等几大结构模块，更重要的是，本实用新型系统内部的控制油路全部被集成到底板和阀块上，没有外部油路明管，减少了渗漏也更加安全可靠，是一种性价比很高的水轮机调速器电液随动装置。
文档编号F15B9/03GK201372881SQ200920079099
公开日2009年12月30日 申请日期2009年2月18日 优先权日2009年2月18日
发明者颜晓斌 申请人:东方电气集团东方电机有限公司;东方电机控制设备有限公司