水轮机发电机组故障及无电紧急停机装置的制作方法

本实用新型属于发电机组转速控制技术领域，具体涉及一种水轮机发电机组故障及无电紧急停机装置。

背景技术：

在目前大量使用的水轮发电机组中，机组的转速调整是由微机控制的液压随动系统实现的。在这个液压随动系统中特别设计加装了一台电磁急停阀。在这个液压系统中的电磁急停阀是一个电磁二位四通阀。该阀的作用是当机组正常运行时，此阀电磁铁不工作，处于失电状态。但是当机组发生某种故障需要紧急停机时，则由故障源触发一信号，使急停电磁阀电磁铁得电吸合推动阀杆位移到另一状态，在此状态下急停电磁阀首先截断了主换向电磁阀的油路，同时将压力油直接引入接力器油缸的导叶关闭的一端，压力油推动活塞向关闭导叶的方向移动，直到将水轮机导叶关闭。接力器油缸另一侧的回油则通过急停阀的卸油油路返流回油箱。

这一操作方式有一很大的弊端，急停阀的动作必须在有外设电源的情况下完成急停动作，但是如果失去电源就无法实现急停，而此时水轮发电机组最需要紧急停车，否则会造成机组转速超高(飞逸)，烧毁水轮机轴瓦和带来其他危险。

技术实现要素：

为了解决在断电的情况下也能实现水轮发电机组的紧急停车，本实用新型提供一种水轮机发电机组故障及无电紧急停机装置。

为了解决上述技术问题，其技术解决方案为：

一种水轮机发电机组故障及无电紧急停机装置，包括上基座、杠杆、急停阀和克服急停阀的阀杆压缩复位弹簧时对杠杆作用力的杠杆牵拉装置，急停阀和杠杆牵拉装置位于杠杆同侧，阀杆的端部与杠杆的接触，杠杆上端与上基座转动轴连接，杠杆牵拉装置牵拉杠杆时杠杆压缩阀杆的复位弹簧从而使急停阀的高压油出口开启，即急停阀的P口与A口之间油路导通，杠杆牵拉装置释放杠杆时阀杆在复位弹簧的作用下复位使急停阀的高压油路出口关闭，即P口与A口之间油路被截断，同时将压力油直接引入接力器油缸的控制导叶或喷咀关闭的一端，压力油推动活塞向关闭导叶或喷咀的方向移动，直到将水轮机导叶或喷咀关闭，实现水轮机的紧急停机。

其中，所述杠杆牵拉装置为常闭电磁铁，杠杆材质为铁质材料。通过电磁铁通电时产生的电磁力吸合联接的。

其中，所述杠杆牵拉装置也可采用瓦特离心调速器。

进一步，所述瓦特离心调速器包括电机、离心球、摆杆、连杆、拉杆和设置在电机转轴与拉杆之间的压缩复位弹簧，离心球通过摆杆与电机转轴连接并随电机转动，所述连杆一端与离心球或与离心球连接的摆杆转动轴连接，另一端与拉杆通过一个双向推拉轴承连接，拉杆另一端连接到杠杆。当电机带动连杆及离心球转动时拉杆不转动而只会随电机转速增高离心球带动连杆对压缩复位弹簧压缩时进行水平移动。

进一步，所述杠杆下方设有杠杆在人工恢复到使急停阀的高压油出口开启状态(即P口与A口之间油路导通)后将杠杆锁定的锁杆。锁杆与下基座上的转轴转动连接，杠杆的下端与锁杆通过锁扣锁定，所述转轴上设有绕轴扭矩弹簧，弹簧一端固定在下基座上，另一端固定在锁杆上。

进一步，所述锁扣包括设置在锁杆上的凹槽和设置在杠杆端部能卡合在所述凹槽内的凸块。

进一步，所述锁杆下方设有限制其位置的限位桩。

进一步，本实用新型还包括警示装置，所述锁杆锁住杠杆时触发警示装置发出警示信号，如灯光、声响或其他警示方式。此警示信号的作用是在水轮发电机组进入正常工作时必须要解除手动锁定杠杆，以备下次故障急停时该机构的正常运转。

水轮机发电机工作时，常闭电磁铁或瓦特离心调速器吸合杠杆或拉回杠杆，通过杠杆将急停阀阀杆推入，而处于空挡状态，此时发电机正常工作。当发生电力故障时常闭电磁铁或瓦特离心调速器释放杠杆，急停阀阀杆弹簧释放，急停阀处于工作状态而使水轮机导叶接力器利用囊式储能器内的压力油使导叶迅速关闭，即实现黑关闭。杠杆的作用是减小电磁铁的牵引负荷。

那么在无电情况下启动水轮机组(黑启动)时手动锁杆具有以下作用：

1、将急停杠杆手动复位，因此时没有电力，所以电磁铁或着瓦特离心调速器无法吸合牵拉杠杆。

2、将手动锁杆上抬经所设计的特殊卡扣将杠杆锁住。

3、此时用人力已完成急停阀复位，可实现人工无电条件下启动水轮机了(黑启动)。

4、当启动成功恢复了电力，此时操作面上有一警示装置，如警示信号灯，提示手动锁杆尚未复位。

5、手动按压下手动锁杆，该杆在人力及绕轴弹簧共同作用下脱开杠杆锁扣使急停杠杆处于待机工作位上(带电电磁铁或运行的瓦特离心调速器吸合牵拉杠杆)，以备下次急停或“黑”停机进入工作状态。

6、绕轴弹簧的另一作用是在没有人工操作下，手动锁杆不会发生自动进入锁定工况从而保证安全。

7、警示信号灯的作用是当设备处于人工锁定的工作状况时发出“闪动”信号提醒操作人员要在启动机组成功后马上将锁杆退出，退出后“闪动”信号消失。

附图说明

图1为水轮机发电机工作时本实用新型的第一实施例装置的结构示意图。

图2为当发生电力故障时本实用新型的第一实施例装置的结构示意图。

图3为水轮机发电机工作时本实用新型的第二实施例装置的结构示意图。

图4为本实用新型中涉及的锁杆锁住杠杆时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至图3所示实施例的一种水轮机发电机组故障及无电紧急停机装置，包括上基座10、杠杆12、急停阀13和克服急停阀13的阀杆130对杠杆12的作用力的杠杆牵拉装置，急停阀13和杠杆牵拉装置位于杠杆12同侧，阀杆130 的端部与杠杆12接触，杠杆12上端与上基座10转动轴连接。

图1、图3中，杠杆牵拉装置牵拉杠杆12时杠杆12压缩阀杆130从而使急停阀13的高压油出口开启，即急停阀的P口与A口之间油路导通。图2中，杠杆牵拉装置释放杠杆12时阀杆130在复位弹簧131的作用复位使急停阀处于工作状态，高压油出口关闭，即P口与A口之间油路被截断，同时将压力油直接引入接力器油缸的控制导叶或喷咀关闭的一端，压力油推动活塞向关闭导叶或喷咀的方向移动，直到将水轮机导叶或喷咀关闭，实现水轮机的紧急停机。接力器油缸另一侧的回油则通过急停阀的卸油油路返流回油箱。

如图1、图2所示的实施例，杠杆牵拉装置为常闭电磁铁14，杠杆12与常闭电磁铁14是由电磁铁产生的电磁吸合力而吸合在一起，因此杠杆12为铁质材料。如图1所示的水轮机发电机工作时，常闭电磁铁14得电吸合杠杆12，从而使杠杆12将急停阀13的阀杆130推入，使急停阀13高压油出口开启，处于正常工作状态。如图2所示，当发生电力故障时控制系统切断常闭电磁铁14的电源而使常闭电磁铁14失电释放杠杆12，急停阀13的复位弹簧131使阀杆130 复位，急停阀13处于油路截止状态而使水轮机导叶接力器利用囊式储能器内的压力油使导叶迅速关闭，当然如果水轮机是由喷咀的水流驱动的也使喷咀关闭，实现水轮机的紧急停机。

如图3所示的实施例，杠杆牵拉装置为瓦特离心调速器18。瓦特离心调速器装置18包括电机180、离心球181、摆杆182、连杆183、拉杆184和设置在电机转轴与拉杆184之间的压缩复位弹簧185，离心球181通过摆杆182与电机 180转轴连接并随电机180转动，所述连杆183一端与离心球181或与离心球181 连接的摆杆182转动轴连接，另一端拉杆184通过一个双向推拉轴承186连接，拉杆184另一端连接到杠杆12。

如图3所示的水轮机发电机工作时，电机180带动两个摆杆182上的离心球 181转动，离心球181产生离心力从而带动拉杆184向电机方向回收，即拉杆184 压缩弹簧185，从而使杠杆12将急停阀13的阀杆130推入，使急停阀13高压油出口开启，处于正常工作状态。当发生电力故障时控制系统切断电机180电源，电机180停转，杠杆12被弹簧185向外推出，杠杆被推出后的状态图与图2一样，急停阀13阀杆弹簧释放，急停阀处于油路截止状态而使水轮机导叶接力器利用囊式储能器内的压力油使导叶迅速关闭，当然如果水轮机是由喷咀的水流驱动的也使喷咀关闭，实现水轮机的紧急停机。

由于在将急停杠杆手动复位进行黑启动过程中没有电力，电磁铁或着瓦特离心调速器无法吸合牵拉杠杆。因此在杠杆12下方设有将杠杆12人工锁定的锁杆 15，锁杆15与下基座11上的转轴110转动连接，锁杆15下方设有限制其下弹位置的限位桩17，杠杆12的下端与锁杆15通过锁扣连接。锁扣包括设置在锁杆15上的凹槽150和设置在杠杆12端部能卡合在所述凹槽150内的凸块151。将锁杆15上抬经所设计的特殊卡扣将杠杆12锁住，参见图4。此时用人力已完成急停阀13复位，可实现再次启动水轮机了。

为了防止锁杆自动进入锁定工况发生安全事故。转轴110上设有绕轴弹簧 16，弹簧16一端固定在下基座11上，另一端固定在锁杆15上。锁杆15锁住杠杆12后成功恢复了电力时会触发警示装置发出警示信号，提示手动锁杆尚未复位。

另外，当水轮机发生意外飞逸时励磁系统由频率检测到超转速频率时，会发生解励调速器甩负荷等指令。同时也可切断调速器电源，而使急停阀这套机构动作，迅速将导叶关闭。