专利名称：水轮发电机组分段关闭装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于水轮发电机组的控制装置，具体涉及一种结构高度集 成的水轮发电机组分段关闭装置。
背景技术：
水力发电作为清洁能源的一种主要方式之一，在总能源供给系统中，起着举足轻 重的作用，它的运行安全与否意义重大。分段关闭装置作为水电站重要的辅机设备之一，其 主要作用是确保水轮发电机组在关机过程中，满足调节保证计算的要求，即一方面它要保 证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，另一方面它又要保证水 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关至全关位置，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率，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，以保证引水管道的的水压力不超出设定值。现有的分段关闭装置体积大，成本高，安装所需的空间大，与此同时，一般采用的 是纯锥面的插装阀芯，无微调节流口，调试难度大，精确度偏低；并且现有技术的分段投入 过程中，可能会出现控制油压可能会低于节流阀芯动作过程中受到的反向压力，不能确保 每次都能够及时准确的得到执行，有时会开合振荡几次后，才能顺利投入节流功能。
实用新型内容为解决现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种成本较低、确保分 段投入功能每次能够及时正确投入并达到节流目的的水轮发电机组分段关闭装置。为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案水轮发电机组分段关闭装置，包括设有供油口 P和第一控制油口 A、第二控制油口 B、回油口 T的电磁滑阀1，其特征在于，还包括设有分段内腔的分段阀体5、顶盖6、底盖2、 单向阀3 ；上述顶盖6、底盖2与上述分段阀体5密封连接；上述分段内腔中设置有上下滑动 的分段阀芯4 ；上述分段阀芯4两端设有上端部阀盘I和下端部阀盘L，在上述上端部阀盘 I和下端部阀盘L之间设有中间阀盘G，上述中间阀盘G上设有节流口 J，上述上端部阀盘I 和下端部阀盘L设有的密封件在上述分段内腔的两端密封形成有顶端密封腔χ和底端密封 腔y ；上述上端部阀盘I和下端部阀盘L之间的分段内腔包括上腔E、下腔F以及位于它们 之间节流腔H，上述节流腔H为与上述中间阀盘G相配合将上述上腔E和下腔F相对隔断的 孔径一致的通孔；上述电磁滑阀1固定在上述底盖2的下方，上述分段阀体5和上述底盖2 设有连接第一控制油口 A与上述顶端密封腔χ的相互配合的第一控制流道10，上述底盖2 还设有连接上述第二控制油口 B和上述底端密封腔y的第二控制流道11 ；上述分段阀体5 位于上述上腔E和下腔F处设有与外部油路联通的上腔流道12和下腔流道13以及与上述 单向阀3联通的上开机流道14和下开机流道15 ；上述单向阀3通过板式连接固定在上述分段阀体5的外侧，其单向导通方向为由上开机流道14到下开机流道15。前述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述顶盖6设有螺孔，该螺孔内 设有调节螺杆8，上述调节螺杆8的外侧端部设有摒帽7，其内侧端部设有在上述调节螺杆 8作用下上下移动的调节螺杆密封件16，上述调节螺杆密封件16将其两侧的上述螺孔和顶 端密封腔χ密封隔断；上述上端部阀盘I的顶端设有与上述调节螺杆密封件16接触时限定 上述分段阀芯4的极限位置的凸起部17。前述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述下端部阀盘L的底端设有 向上凹陷的容纳空间，上述底盖2位于上述底端密封腔y处设有向下凹陷的容纳空间。前述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述分段阀体5的上腔流道12 和下腔流道13的外侧设有接口法兰9。前述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述顶盖6、底盖2、接口法兰9、 单向阀3通过螺栓与上述分段阀体5相连接。本实用新型的活塞阀的有益之处在于1、降低了成本，装置结构高度集成，单向阀与分段体之间采用板式连接方式，缩减 了安装占用空间；2、由于采用了微调节流口技术，调试方便，控制精度高；3、采用了全压控制压力，其压力值远高于主操作所产生的扰动力，使分段投入功 能每次能够及时正确投入。
图1是本实用新型的水轮发电机组分段关闭装置的正面剖视结构示意图；图2是本实用新型的水轮发电机组分段关闭装置的侧面剖视结构示意图。图中附图标记的含义1、电磁滑阀，2、底盖，3、单向阀，4、分段阀芯，5、分段阀体，6、顶盖，7、摒帽，8、调节 螺杆，9、接口法兰，10、第一控制流道，11、第二控制流道，12、上腔流道，13、下腔流道，14、上 开机流道，15、下开机流道，16、调节螺杆密封件，17、凸起部；A、第一控制油口，B、第二控制 油口，E、上腔，F、下腔，G、中间阀盘，H、节流腔，I、上端部阀盘，J、节流口，L、下端部阀盘，P、 供油口，T、回油口，P1、压力油流道，Tl、回油流道，X，顶端密封腔，y、底端密封腔。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型的技术方案做详细的说明。图1是本实用新型的水轮发电机组分段关闭装置的正面剖视结构示意图；图2是 本实用新型的水轮发电机组分段关闭装置的侧面剖视结构示意图。参照图1和图2，本实用新型的水轮发电机组分段关闭装置主要包括分段阀体5、 顶盖6、底盖2和电磁滑阀1 ；其中，顶盖6和底盖2分别固定在设有分段内腔的分段阀体5 的上端和下端，构成一个相对密封的腔室；上述电磁滑阀1固定在底盖2外侧的下方。分段内腔中设有可以上下滑动的分段阀芯4，该分段阀芯4的两端设有上端部阀 盘I和下端部阀盘L，在上端部阀盘I和下端部阀盘L之间设有中间阀盘G，该中间阀盘G 设有用于节流的节流口 J ；节流口 J的具体形状和尺寸可以根据实际的应用的情况设计。上端部阀盘I和下端部阀盘L的圆周面上设有密封件，将分段内腔的两端形成顶端密封腔 X和底端密封腔1，如图12所示，顶端密封腔X和底端密封腔y的空间是随着上端部阀盘I 和下端部阀盘L的位置变化的；上端部阀盘I和下端部阀盘L之间的分段内腔包括上腔E、 下腔F以及位于它们之间节流腔H，节流腔H为与上述中间阀盘G相配合将上腔E和下腔 F相对隔断的孔径一致的通孔，相对隔断意思就是除了节流口 J能够通过工作油的油流之 外，其它部分处于密封隔断的状态，这样一来，当中间阀盘G靠近节流腔H时，从上腔E到下 腔F的工作油的流量减小，直至中间阀盘G移进节流腔H，将上腔E和下腔F之间相对阻断， 仅能通过中间阀盘G设有的节流口 J实现工作油的流动达到精确的限流、节流的目的。作为一种优选方案，节流口 J为中间阀盘G上相对于轴心对称的两个豁口，对称设 置的作用是保证中间阀盘G在节流时，阀盘G四周所受到的液动力均勻对称，避免受到单边 侧翻力或单侧挤压力，防止分段阀芯4在阀体5的内孔中上下动作时产生摩擦、卡涩，确保 分段阀芯4的动作灵活可靠。相同规格的分段关闭装置，其豁口沿轴心方向的开口尺寸固 定，而沿圆周方向的宽度尺寸，以及沿阀盘径向的深度尺寸，则根据不同发电机组的接力器 容积和最短关机时间进行分别设计，以便在实际应用过程中取得更加优化的控制效果。电磁滑阀1固定在底盖2的下方，分段阀体5和上述底盖2设有连接第一控制油 口 A与顶端密封腔χ的相互配合的第一控制流道10，底盖2还设有连接第二控制油口 B和 底端密封腔y的第二控制流道11 ；分段阀体5位于上腔E和下腔F处设有与外部油路联通 的上腔流道12和下腔流道13，以及与单向阀3联通的上开机流道14和下开机流道15。单 向阀3通过板式连接固定在分段阀体5的外侧，这样可以使整体结构较为紧凑，其单向导通 方向为由上开机流道14到下开机流道15。如图2所示，第一控制流道10由形成于底盖2 和分段阀体5内部设有两段流道组成，在两段流道对接的位置以及其他需要密封的位置设 有相应的密封件。第二控制流道11由底盖2的一段流道形成。其中上腔流道12联通到调速器开腔，下腔流道13联通到接力器开腔，供油口 P与 外界的油压装置相连接，提供一定压力的控制油，回油口 T与外界的回油箱相连。作为一种 优选方案，如图1、图2所示，电磁滑阀1的第一控制油口 A、第二控制油口 B、供油口 P、回油 口 T均设在电磁滑阀1面向底盖2的位置(图2中为了方便示出，而将其标示在侧面阀体 上，实际上应该是在电磁滑阀1上表面)，除了上述第一控制流道10和第二控制流道11夕卜， 底盖2上还设有压力油流道Pl和回油流道Tl，它们一端分别与外界的压力邮箱和回油箱相 连通，压力油流道Pl的另一端连通到供油口 P，回油流道Tl的另一端连通道回油口 T。这 样一来，电磁滑阀1可以板式连接在底盖2上，其各油口均与底盖2上设有的各流道对应连 通。集成度高，节省了空间和管线。当水轮发电机组导叶开启时，从调速器开腔来的带有一定压力的工作油，无论阀 芯处于何种工作状态，都能通过上腔E到达单向阀3的上方流道从而流入到下腔F中，最终 到达接力器开腔，实现开机，达到保证了无论分段关闭装置处于何种工况下，都不会影响水 轮发电机组的开机速率的目的。当水轮发电机组停机时，从接力器开腔排出的油流，首先进 入到下腔F，形成由下腔F流向上腔E的油流；当导叶开度到达关闭拐点位置时，电磁滑阀 1接到分段投入的命令，其阀芯动作，向底端密封腔y输送压强约等于油压装置所提供的额 定压力，同时使上端密封腔χ联通回油油箱，分段阀芯4受到底端密封腔y和上端密封腔χ 全压差形成的单端压力后，分段阀芯4向上移动，中间阀盘G与节流腔H的距离减少，从而限制从下腔F流向上腔E的工作油的流量，最终中间阀盘G阻断上腔E和下腔F之间大部 分油流，同时由于单向阀3不能反向导通，所以仅余节流口 J可以实现工作油的回油。作为一种优选方案，上述分段阀体5的内部的分段内腔为分段的圆形腔室，参照 图1和图2，当分段阀芯4处于向下的极限位置时，上端部阀盘I的上表面与顶盖6内壁之 间的部分为第一段圆形腔室，上端部阀盘I与节流腔H之间为第二段圆形腔室，第一段圆形 腔室的尺寸小于第二段圆形腔室的尺寸，它们之间形成台阶，这样的好处是在保证上腔E 具有足够大的空间的同时，顶端密封腔χ利用少量的控制油就可以产生足够的压力；上端 部阀盘I也为相应的圆形，并通过相应密封件，比如密封垫圈，使其与第一段圆形腔室的墙 壁构成密封，从而隔断顶端密封腔χ和上腔E ；节流腔H为第三段圆形腔室，节流腔H至下 开机流道15下方的某个分界位置，形成第四段圆形腔室，从分界位置至底盖2为第五段圆 形腔室，第四段圆形腔室的尺寸大于第五段圆形腔室的尺寸，它们之间也形成台阶，这样设 计好处与上述相同，它们的分界位置以当分段阀芯4处于向上的极限位置时，下端部阀盘L 的下密封圈所能达到的位置为准；另外，为了加工方便，同时又能实现节流腔H的第三段圆 形腔室的尺寸小于相邻的第二段圆形腔室和第四段圆形腔室；可以如图1、图2中所示的那 样，第一段圆形腔室、第三段圆形腔室(节流腔H)、第五段圆形腔室的尺寸相同，第二圆形 腔室与第四圆形腔室的尺寸相同，相应的上端部阀盘I、下端部阀盘L、中间阀盘G的尺寸相 一致，分别与第一段圆形腔室、第三段腔圆形腔室(节流腔H)、第五段圆形腔室的内壁构成 密封。另外，作为一种优选方案，为了方便上腔流道12与下腔流道13与外部油道的连 接，在分段阀体(5)的外侧对应它们的位置处设有接口法兰(9)。作为一种优选方案，为了能使底端密封腔y预留一定的储油空间，下端部阀盘(L) 的底端设有向上凹陷的容纳空间，上述底盖(2)位于上述底端密封腔(y)处设有向下凹陷 的容纳空间；这样的好处在于，使下端部阀盘能够迅速在控制油的作用下进行投入动作。除上述之外，为了通过外部适当调节分段阀芯4向上的极限位置，顶盖6设有螺 孔，该螺孔内设有调节螺杆8，调节螺杆8的外侧端部设有摒帽7，其内侧端部设有在调节螺 杆8作用下上下移动的调节螺杆密封件16，调节螺杆密封件16将其两侧的螺孔和顶端密封 腔χ密封隔断；上端部阀盘I的顶端设有与调节螺杆密封件16接触时限定分段阀芯4的极 限位置的凸起部17。当分段阀芯4向上移动时，由于顶端密封腔χ的压力为0，分段阀芯4 向上移动，凸起部17与调节螺杆密封件16接触，限定分段阀芯4的移动，防止上端部阀盘I 快速碰撞顶盖6造成结构的损坏。同时，当分段阀芯4处于上端极限位置时，凸起部17的 外圆周与顶盖6及阀体5的内孔之间形成的空间，可以保证密封腔χ能够在瞬间获得压力 油，从而使得分段阀芯4能快速响应向下移动的命令。上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所 获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
权利要求1.水轮发电机组分段关闭装置，包括设有供油口(P)和第一控制油口(A)、第二控制油 口(B)、回油口(T)的电磁滑阀(1)，其特征在于，还包括设有分段内腔的分段阀体(5)、顶 盖(6)、底盖O)、单向阀(3)；上述顶盖(6)、底盖⑵与上述分段阀体(5)密封连接；上述 分段内腔中设置有上下滑动的分段阀芯；上述分段阀芯(4)两端设有上端部阀盘(I) 和下端部阀盘(L)，在上述上端部阀盘(I)和下端部阀盘(L)之间设有中间阀盘(G)，上述 中间阀盘(G)上设有节流口(J)，上述上端部阀盘(I)和下端部阀盘(L)设有的密封件在 上述分段内腔的两端形成有顶端密封腔(χ)和底端密封腔(y)；上述上端部阀盘(I)和下 端部阀盘(L)之间的分段内腔包括上腔(E)、下腔(F)以及位于它们之间节流腔(H)，上述 节流腔(H)为与上述中间阀盘(G)相配合将上述上腔(E)和下腔(F)相对隔断的孔径一致 的通孔；上述电磁滑阀(1)固定在上述底盖O)的下方，上述分段阀体( 和上述底盖(2) 设有连接第一控制油口(A)及上述顶端密封腔(χ)的第一控制流道(10)，上述底盖(2)还 设有连接上述第二控制油口(B)和上述底端密封腔(y)的第二控制流道(11)；上述分段阀 体( 位于上述上腔(E)和下腔(F)处设有与外部油路联通的上腔流道(1 和下腔流道 (13)以及与上述单向阀(3)联通的上开机流道(14)和下开机流道(15)；上述单向阀(3) 通过板式连接固定在上述分段阀体( 的外侧，其单向导通方向为由上开机流道(14)到下 开机流道(15)。
2.根据权利要求1所述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述供油口(P)和 第一控制油口(A)、第二控制油口(B)、回油口(T)设置在上述电磁滑阀(1)的上表面上，底 盖(2)设有分别连通上述供油口(P)和回油口(T)的压力油流道(Pl)和回油流道(Tl)。
3.根据权利要求2所述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述顶盖(6)设 有螺孔，该螺孔内设有调节螺杆(8)，上述调节螺杆(8)的外侧端部设有摒帽(7)，其内侧端 部设有在上述调节螺杆(8)作用下上下移动的调节螺杆密封件(16)，上述调节螺杆密封件 (16)将其两侧的上述螺孔和顶端密封腔(χ)密封隔断；上述上端部阀盘⑴的顶端设有与 上述调节螺杆密封件(16)接触时限定上述分段阀芯的极限位置的凸起部(17)。
4.根据权利要求3所述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述下端部阀盘 (L)的底端设有向上凹陷的容纳空间，上述底盖(2)位于上述底端密封腔(y)处设有向下凹 陷的容纳空间。
5.根据权利要求4所述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述分段阀体(5) 的上腔流道(1 和下腔流道(1 的外侧设有接口法兰(9)。
6.根据权利要求5所述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述顶盖(6)、底 盖O)、接口法兰(9)、单向阀( 通过螺栓与上述分段阀体( 相连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的水轮发电机组分段关闭装置，其特征在于，上述 节流口(J)对称分布在上述中间阀盘(G)上。
专利摘要本实用新型公开一种水轮发电机组分段关闭装置，包括设有供油口(P)和第一控制油口(A)、第二控制油口(B)、回油口(T)的电磁滑阀(1)，还包括设有分段内腔的分段阀体(5)、顶盖(6)、底盖(2)、单向阀(3)；顶盖(6)、底盖(2)与上述分段阀体(5)密封连接；分段内腔中设置有上下滑动的分段阀芯(4)；分段阀芯(4)两端设有上端部阀盘(I)和下端部阀盘(L)，在上端部阀盘(I)和下端部阀盘(L)之间设有中间阀盘(G)，中间阀盘(G)上设有节流口(J)，其优点在于装置的可靠性高，动态响应敏捷，结构高度集成，降低成本，单向阀与分段体之间采用板式连接方式，缩减了安装占用空间，采用了微调节流口技术，调试方便，控制精度高。
文档编号F03B13/00GK201916109SQ20112002339
公开日2011年8月3日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者何林波, 徐宋成, 朱军, 李建华, 胡伟, 许栋 申请人:南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院