水輪發電機組分段關閉裝置的製作方法

2023-06-12 06:18:36

專利名稱：水輪發電機組分段關閉裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於水輪發電機組的控制裝置，具體涉及一種結構高度集 成的水輪發電機組分段關閉裝置。
背景技術：
水力發電作為清潔能源的一種主要方式之一，在總能源供給系統中，起著舉足輕 重的作用，它的運行安全與否意義重大。分段關閉裝置作為水電站重要的輔機設備之一，其 主要作用是確保水輪發電機組在關機過程中，滿足調節保證計算的要求，即一方面它要保 證機組在快速關機的過程下，引水系統的水壓力不能超出設定值，另一方面它又要保證水 輪發電機組的轉速不致過高。其具體的實現方式為當水輪發電機組開始快速關機時，控 制水輪機過水流量的導葉開度會從實際開度關至全關位置，利用分段關閉裝置控制導葉接 力器的出口流量，則可以設置導葉的關閉速率，通常使導葉從100%開度至拐點(如30%開 度)這段行程的關閉速率較快，以保證水輪發電機組的轉速能快速下降，從拐點至全關位 置的關閉速率較緩慢，以保證引水管道的的水壓力不超出設定值。現有的分段關閉裝置體積大，成本高，安裝所需的空間大，與此同時，一般採用的 是純錐面的插裝閥芯，無微調節流口，調試難度大，精確度偏低；並且現有技術的分段投入 過程中，可能會出現控制油壓可能會低於節流閥芯動作過程中受到的反向壓力，不能確保 每次都能夠及時準確的得到執行，有時會開合振蕩幾次後，才能順利投入節流功能。

實用新型內容為解決現有技術存在的不足，本實用新型的目的在於提供一種成本較低、確保分 段投入功能每次能夠及時正確投入並達到節流目的的水輪發電機組分段關閉裝置。為了實現上述目的，本實用新型採用以下的技術方案水輪發電機組分段關閉裝置，包括設有供油口 P和第一控制油口 A、第二控制油口 B、回油口 T的電磁滑閥1，其特徵在於，還包括設有分段內腔的分段閥體5、頂蓋6、底蓋2、 單向閥3 ；上述頂蓋6、底蓋2與上述分段閥體5密封連接；上述分段內腔中設置有上下滑動 的分段閥芯4 ；上述分段閥芯4兩端設有上端部閥盤I和下端部閥盤L，在上述上端部閥盤 I和下端部閥盤L之間設有中間閥盤G，上述中間閥盤G上設有節流口 J，上述上端部閥盤I 和下端部閥盤L設有的密封件在上述分段內腔的兩端密封形成有頂端密封腔χ和底端密封 腔y ；上述上端部閥盤I和下端部閥盤L之間的分段內腔包括上腔E、下腔F以及位於它們 之間節流腔H，上述節流腔H為與上述中間閥盤G相配合將上述上腔E和下腔F相對隔斷的 孔徑一致的通孔；上述電磁滑閥1固定在上述底蓋2的下方，上述分段閥體5和上述底蓋2 設有連接第一控制油口 A與上述頂端密封腔χ的相互配合的第一控制流道10，上述底蓋2 還設有連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 ；上述分段閥體5 位於上述上腔E和下腔F處設有與外部油路聯通的上腔流道12和下腔流道13以及與上述 單向閥3聯通的上開機流道14和下開機流道15 ；上述單向閥3通過板式連接固定在上述分段閥體5的外側，其單向導通方向為由上開機流道14到下開機流道15。前述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述頂蓋6設有螺孔，該螺孔內 設有調節螺杆8，上述調節螺杆8的外側端部設有摒帽7，其內側端部設有在上述調節螺杆 8作用下上下移動的調節螺杆密封件16，上述調節螺杆密封件16將其兩側的上述螺孔和頂 端密封腔χ密封隔斷；上述上端部閥盤I的頂端設有與上述調節螺杆密封件16接觸時限定 上述分段閥芯4的極限位置的凸起部17。前述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述下端部閥盤L的底端設有 向上凹陷的容納空間，上述底蓋2位於上述底端密封腔y處設有向下凹陷的容納空間。前述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述分段閥體5的上腔流道12 和下腔流道13的外側設有接口法蘭9。前述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述頂蓋6、底蓋2、接口法蘭9、 單向閥3通過螺栓與上述分段閥體5相連接。本實用新型的活塞閥的有益之處在於1、降低了成本，裝置結構高度集成，單向閥與分段體之間採用板式連接方式，縮減 了安裝佔用空間；2、由於採用了微調節流口技術，調試方便，控制精度高；3、採用了全壓控制壓力，其壓力值遠高於主操作所產生的擾動力，使分段投入功 能每次能夠及時正確投入。

圖1是本實用新型的水輪發電機組分段關閉裝置的正面剖視結構示意圖；圖2是本實用新型的水輪發電機組分段關閉裝置的側面剖視結構示意圖。圖中附圖標記的含義1、電磁滑閥，2、底蓋，3、單向閥，4、分段閥芯，5、分段閥體，6、頂蓋，7、摒帽，8、調節 螺杆，9、接口法蘭，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 開機流道，15、下開機流道，16、調節螺杆密封件，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、中間閥盤，H、節流腔，I、上端部閥盤，J、節流口，L、下端部閥盤，P、 供油口，T、回油口，P1、壓力油流道，Tl、回油流道，X，頂端密封腔，y、底端密封腔。
具體實施方式
以下結合說明書附圖對本實用新型的技術方案做詳細的說明。圖1是本實用新型的水輪發電機組分段關閉裝置的正面剖視結構示意圖；圖2是 本實用新型的水輪發電機組分段關閉裝置的側面剖視結構示意圖。參照圖1和圖2，本實用新型的水輪發電機組分段關閉裝置主要包括分段閥體5、 頂蓋6、底蓋2和電磁滑閥1 ；其中，頂蓋6和底蓋2分別固定在設有分段內腔的分段閥體5 的上端和下端，構成一個相對密封的腔室；上述電磁滑閥1固定在底蓋2外側的下方。分段內腔中設有可以上下滑動的分段閥芯4，該分段閥芯4的兩端設有上端部閥 盤I和下端部閥盤L，在上端部閥盤I和下端部閥盤L之間設有中間閥盤G，該中間閥盤G 設有用於節流的節流口 J ；節流口 J的具體形狀和尺寸可以根據實際的應用的情況設計。上端部閥盤I和下端部閥盤L的圓周面上設有密封件，將分段內腔的兩端形成頂端密封腔 X和底端密封腔1，如圖12所示，頂端密封腔X和底端密封腔y的空間是隨著上端部閥盤I 和下端部閥盤L的位置變化的；上端部閥盤I和下端部閥盤L之間的分段內腔包括上腔E、 下腔F以及位於它們之間節流腔H，節流腔H為與上述中間閥盤G相配合將上腔E和下腔 F相對隔斷的孔徑一致的通孔，相對隔斷意思就是除了節流口 J能夠通過工作油的油流之 外，其它部分處於密封隔斷的狀態，這樣一來，當中間閥盤G靠近節流腔H時，從上腔E到下 腔F的工作油的流量減小，直至中間閥盤G移進節流腔H，將上腔E和下腔F之間相對阻斷， 僅能通過中間閥盤G設有的節流口 J實現工作油的流動達到精確的限流、節流的目的。作為一種優選方案，節流口 J為中間閥盤G上相對於軸心對稱的兩個豁口，對稱設 置的作用是保證中間閥盤G在節流時，閥盤G四周所受到的液動力均勻對稱，避免受到單邊 側翻力或單側擠壓力，防止分段閥芯4在閥體5的內孔中上下動作時產生摩擦、卡澀，確保 分段閥芯4的動作靈活可靠。相同規格的分段關閉裝置，其豁口沿軸心方向的開口尺寸固 定，而沿圓周方向的寬度尺寸，以及沿閥盤徑向的深度尺寸，則根據不同發電機組的接力器 容積和最短關機時間進行分別設計，以便在實際應用過程中取得更加優化的控制效果。電磁滑閥1固定在底蓋2的下方，分段閥體5和上述底蓋2設有連接第一控制油 口 A與頂端密封腔χ的相互配合的第一控制流道10，底蓋2還設有連接第二控制油口 B和 底端密封腔y的第二控制流道11 ；分段閥體5位於上腔E和下腔F處設有與外部油路聯通 的上腔流道12和下腔流道13，以及與單向閥3聯通的上開機流道14和下開機流道15。單 向閥3通過板式連接固定在分段閥體5的外側，這樣可以使整體結構較為緊湊，其單向導通 方向為由上開機流道14到下開機流道15。如圖2所示，第一控制流道10由形成於底蓋2 和分段閥體5內部設有兩段流道組成，在兩段流道對接的位置以及其他需要密封的位置設 有相應的密封件。第二控制流道11由底蓋2的一段流道形成。其中上腔流道12聯通到調速器開腔，下腔流道13聯通到接力器開腔，供油口 P與 外界的油壓裝置相連接，提供一定壓力的控制油，回油口 T與外界的回油箱相連。作為一種 優選方案，如圖1、圖2所示，電磁滑閥1的第一控制油口 A、第二控制油口 B、供油口 P、回油 口 T均設在電磁滑閥1面向底蓋2的位置(圖2中為了方便示出，而將其標示在側面閥體 上，實際上應該是在電磁滑閥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， 底蓋2上還設有壓力油流道Pl和回油流道Tl，它們一端分別與外界的壓力郵箱和回油箱相 連通，壓力油流道Pl的另一端連通到供油口 P，回油流道Tl的另一端連通道回油口 T。這 樣一來，電磁滑閥1可以板式連接在底蓋2上，其各油口均與底蓋2上設有的各流道對應連 通。集成度高，節省了空間和管線。當水輪發電機組導葉開啟時，從調速器開腔來的帶有一定壓力的工作油，無論閥 芯處於何種工作狀態，都能通過上腔E到達單向閥3的上方流道從而流入到下腔F中，最終 到達接力器開腔，實現開機，達到保證了無論分段關閉裝置處於何種工況下，都不會影響水 輪發電機組的開機速率的目的。當水輪發電機組停機時，從接力器開腔排出的油流，首先進 入到下腔F，形成由下腔F流向上腔E的油流；當導葉開度到達關閉拐點位置時，電磁滑閥 1接到分段投入的命令，其閥芯動作，向底端密封腔y輸送壓強約等於油壓裝置所提供的額 定壓力，同時使上端密封腔χ聯通回油油箱，分段閥芯4受到底端密封腔y和上端密封腔χ 全壓差形成的單端壓力後，分段閥芯4向上移動，中間閥盤G與節流腔H的距離減少，從而限制從下腔F流向上腔E的工作油的流量，最終中間閥盤G阻斷上腔E和下腔F之間大部 分油流，同時由於單向閥3不能反嚮導通，所以僅餘節流口 J可以實現工作油的回油。作為一種優選方案，上述分段閥體5的內部的分段內腔為分段的圓形腔室，參照 圖1和圖2，當分段閥芯4處於向下的極限位置時，上端部閥盤I的上表面與頂蓋6內壁之 間的部分為第一段圓形腔室，上端部閥盤I與節流腔H之間為第二段圓形腔室，第一段圓形 腔室的尺寸小於第二段圓形腔室的尺寸，它們之間形成臺階，這樣的好處是在保證上腔E 具有足夠大的空間的同時，頂端密封腔χ利用少量的控制油就可以產生足夠的壓力；上端 部閥盤I也為相應的圓形，並通過相應密封件，比如密封墊圈，使其與第一段圓形腔室的牆 壁構成密封，從而隔斷頂端密封腔χ和上腔E ；節流腔H為第三段圓形腔室，節流腔H至下 開機流道15下方的某個分界位置，形成第四段圓形腔室，從分界位置至底蓋2為第五段圓 形腔室，第四段圓形腔室的尺寸大於第五段圓形腔室的尺寸，它們之間也形成臺階，這樣設 計好處與上述相同，它們的分界位置以當分段閥芯4處於向上的極限位置時，下端部閥盤L 的下密封圈所能達到的位置為準；另外，為了加工方便，同時又能實現節流腔H的第三段圓 形腔室的尺寸小於相鄰的第二段圓形腔室和第四段圓形腔室；可以如圖1、圖2中所示的那 樣，第一段圓形腔室、第三段圓形腔室(節流腔H)、第五段圓形腔室的尺寸相同，第二圓形 腔室與第四圓形腔室的尺寸相同，相應的上端部閥盤I、下端部閥盤L、中間閥盤G的尺寸相 一致，分別與第一段圓形腔室、第三段腔圓形腔室(節流腔H)、第五段圓形腔室的內壁構成 密封。另外，作為一種優選方案，為了方便上腔流道12與下腔流道13與外部油道的連 接，在分段閥體(5)的外側對應它們的位置處設有接口法蘭(9)。作為一種優選方案，為了能使底端密封腔y預留一定的儲油空間，下端部閥盤(L) 的底端設有向上凹陷的容納空間，上述底蓋(2)位於上述底端密封腔(y)處設有向下凹陷 的容納空間；這樣的好處在於，使下端部閥盤能夠迅速在控制油的作用下進行投入動作。除上述之外，為了通過外部適當調節分段閥芯4向上的極限位置，頂蓋6設有螺 孔，該螺孔內設有調節螺杆8，調節螺杆8的外側端部設有摒帽7，其內側端部設有在調節螺 杆8作用下上下移動的調節螺杆密封件16，調節螺杆密封件16將其兩側的螺孔和頂端密封 腔χ密封隔斷；上端部閥盤I的頂端設有與調節螺杆密封件16接觸時限定分段閥芯4的極 限位置的凸起部17。當分段閥芯4向上移動時，由於頂端密封腔χ的壓力為0，分段閥芯4 向上移動，凸起部17與調節螺杆密封件16接觸，限定分段閥芯4的移動，防止上端部閥盤I 快速碰撞頂蓋6造成結構的損壞。同時，當分段閥芯4處於上端極限位置時，凸起部17的 外圓周與頂蓋6及閥體5的內孔之間形成的空間，可以保證密封腔χ能夠在瞬間獲得壓力 油，從而使得分段閥芯4能快速響應向下移動的命令。上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡採用等同替換或等效變換的方式所 獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.水輪發電機組分段關閉裝置，包括設有供油口(P)和第一控制油口(A)、第二控制油 口(B)、回油口(T)的電磁滑閥(1)，其特徵在於，還包括設有分段內腔的分段閥體(5)、頂 蓋(6)、底蓋O)、單向閥(3)；上述頂蓋(6)、底蓋⑵與上述分段閥體(5)密封連接；上述 分段內腔中設置有上下滑動的分段閥芯；上述分段閥芯(4)兩端設有上端部閥盤(I) 和下端部閥盤(L)，在上述上端部閥盤(I)和下端部閥盤(L)之間設有中間閥盤(G)，上述 中間閥盤(G)上設有節流口(J)，上述上端部閥盤(I)和下端部閥盤(L)設有的密封件在 上述分段內腔的兩端形成有頂端密封腔(χ)和底端密封腔(y)；上述上端部閥盤(I)和下 端部閥盤(L)之間的分段內腔包括上腔(E)、下腔(F)以及位於它們之間節流腔(H)，上述 節流腔(H)為與上述中間閥盤(G)相配合將上述上腔(E)和下腔(F)相對隔斷的孔徑一致 的通孔；上述電磁滑閥(1)固定在上述底蓋O)的下方，上述分段閥體( 和上述底蓋(2) 設有連接第一控制油口(A)及上述頂端密封腔(χ)的第一控制流道(10)，上述底蓋(2)還 設有連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)；上述分段閥 體( 位於上述上腔(E)和下腔(F)處設有與外部油路聯通的上腔流道(1 和下腔流道 (13)以及與上述單向閥(3)聯通的上開機流道(14)和下開機流道(15)；上述單向閥(3) 通過板式連接固定在上述分段閥體( 的外側，其單向導通方向為由上開機流道(14)到下 開機流道(15)。
2.根據權利要求1所述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，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)設置在上述電磁滑閥(1)的上表面上，底 蓋(2)設有分別連通上述供油口(P)和回油口(T)的壓力油流道(Pl)和回油流道(Tl)。
3.根據權利要求2所述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述頂蓋(6)設 有螺孔，該螺孔內設有調節螺杆(8)，上述調節螺杆(8)的外側端部設有摒帽(7)，其內側端 部設有在上述調節螺杆(8)作用下上下移動的調節螺杆密封件(16)，上述調節螺杆密封件 (16)將其兩側的上述螺孔和頂端密封腔(χ)密封隔斷；上述上端部閥盤⑴的頂端設有與 上述調節螺杆密封件(16)接觸時限定上述分段閥芯的極限位置的凸起部(17)。
4.根據權利要求3所述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述下端部閥盤 (L)的底端設有向上凹陷的容納空間，上述底蓋(2)位於上述底端密封腔(y)處設有向下凹 陷的容納空間。
5.根據權利要求4所述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述分段閥體(5) 的上腔流道(1 和下腔流道(1 的外側設有接口法蘭(9)。
6.根據權利要求5所述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述頂蓋(6)、底 蓋O)、接口法蘭(9)、單向閥( 通過螺栓與上述分段閥體( 相連接。
7.根據權利要求1-6任意一項所述的水輪發電機組分段關閉裝置，其特徵在於，上述 節流口(J)對稱分布在上述中間閥盤(G)上。
專利摘要本實用新型公開一種水輪發電機組分段關閉裝置，包括設有供油口(P)和第一控制油口(A)、第二控制油口(B)、回油口(T)的電磁滑閥(1)，還包括設有分段內腔的分段閥體(5)、頂蓋(6)、底蓋(2)、單向閥(3)；頂蓋(6)、底蓋(2)與上述分段閥體(5)密封連接；分段內腔中設置有上下滑動的分段閥芯(4)；分段閥芯(4)兩端設有上端部閥盤(I)和下端部閥盤(L)，在上端部閥盤(I)和下端部閥盤(L)之間設有中間閥盤(G)，中間閥盤(G)上設有節流口(J)，其優點在於裝置的可靠性高，動態響應敏捷，結構高度集成，降低成本，單向閥與分段體之間採用板式連接方式，縮減了安裝佔用空間，採用了微調節流口技術，調試方便，控制精度高。
文檔編號F03B13/00GK201916109SQ20112002339
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月25日 優先權日2011年1月25日
發明者何林波, 徐宋成, 朱軍, 李建華, 胡偉, 許棟 申請人:南京南瑞集團公司, 國網電力科學研究院