分段关闭及事故配压阀.docx
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分段关闭及事故配压阀
FD分段关闭装置
SGF事故配压阀
技术说明书
一、产品概述
(一)主要特点
FD系列分段关闭装置、SGF系列事故配压阀、HFS合体式分段关闭及事故阀组采用多个插装阀组合进行控制,先导阀部分选用电磁阀或行程换向阀,来实现调速器导叶的分段关闭、事故关闭等功能,比传统的滑阀式装置更加简单可靠,现场管路连接也简单方便,通过先导电磁阀还可以实现远方控制,是当前水电厂水轮机导叶控制的理想替代产品。
插装阀又称逻辑阀,它是70年代从国外发展起来的一种新式液压阀,它具有数字电路中的基本元件与非门的特点,用它做基本标准元件可以组态成很复杂的液压控制系统。
插装阀的结构是阀芯与阀体之间靠锥面密封,通过先导阀对其上控制油腔的排油或压油来实现其锥面的开或关。
正是由于其特有的结构使其在相同通径下的通流能力较滑阀高倍,也不会像滑阀那样易卡阻,它的结构决定了它有自清污能力,不会像滑阀那样会有滤饼效应,越卡越严重。
正是由于插装阀较传统的滑阀有很多优点,所以从八十年代后,插装阀在液压领域得到了很快的发展和广泛的应用。
在水轮机调速器领域,我们用插装阀来取代传统的滑阀式主配压阀,取得了很好的效果。
(二)产品分类
1.FD系列调速器分段关闭装置
(1)FD-1型:
主要型号为FD-1/(20~150),配合管路通径20毫米-150毫米,先导阀采用电磁阀控制,控制原理图见图1。
该装置主要优点是:
由于先导阀采用电磁阀,所以可以和监控或调速器配合,根据需要(如不同水头、导叶位置)进行投切,也可以和传统导叶主令控制器配合控制使用。
另外和行程换向阀相比,先导电磁阀响应速度快,分段点较准确,调整较方便。
不受先导阀管路影响。
(2)FD-2型:
主要型号为FD-2/(20~150),配合管路通径20毫米-150毫米,先导阀采用行程换向阀控制,控制原理图见图2。
该装置主要优点是:
由于先导阀采用行程阀,投入和退出靠导叶位置上安装的碰块控制,不需要电源,控制较可靠。
缺点是:
行程阀需油路控制,响应速度慢,分段点会产生滞后,另外分段点靠机械调整,误差大、整定不方便,不能实现远方控制。
2.SGF系列事故配压阀组
(1)SGF-1型:
主要型号为SGF-1/(20~150),配合管路通径20毫米-150毫米,先导阀采用电磁阀控制,控制原理图见图4。
该装置主要优点是:
由于先导阀采用电磁阀,所以可以和监控或调速器配合,根据需要(如机组过速、事故、调速器主配阀卡等)进行投入,实现导叶快速关闭,以保护机组。
(2)SGF-2型:
主要型号为SGF-2/(20~150),配合管路通径20毫米-150毫米,先导阀采用行程换向阀和电磁阀同时控制(两者之间有切换阀),控制原理图见图5。
该装置主要优点是:
由于先导阀采用行程阀,投入靠水轮机大轴上安装的离心飞摆过速保护碰块控制,不需要电源,对机组的过速保护控制较可靠。
缺点是:
成本较高、需要在大轴上安装离心飞摆机构。
另外该装置先导阀部分还可增配电磁阀,同样可以和监控或调速器配合,在机组事故、调速器主配阀卡等情况下投入。
3.HFS合体式分段关闭及事故阀组
分段关闭和事故配压阀整合在一起,可以减少现场的配管工作,结构紧凑,适合现场空间较小的水电站选用。
(1)HFS-1型:
主要型号为HFS-1/(20~150),配合管路通径20毫米-150毫米,该装置是分段关闭选用FD-1型(先导阀为电磁阀),事故配压阀选用SGF-1型(先导阀为电磁阀),两者组合在一起。
主要特点前面已经分别描述过。
(2)HFS-2型:
主要型号为HFS-2/(20~150),配合管路通径20毫米-150毫米,该装置是分段关闭选用FD-1型(先导阀为电磁阀),事故配压阀选用SGF-2型(先导阀为电磁阀和行程阀,带离心飞摆机构),两者组合在一起。
主要特点前面已经描述过。
(3)HFS-3型:
主要型号为HFS-3/(20~150),配合管路通径20毫米-150毫米,该装置是分段关闭选用FD-2型(先导阀为行程阀),事故配压阀选用SGF-1型(先导阀为电磁阀),两者组合在一起。
主要特点前面已经描述过。
(4)HFS-4型:
主要型号为HFS-4/(20~150),配合管路通径20毫米-150毫米,该装置是分段关闭选用FD-2型(先导阀为行程阀),事故配压阀选用SGF-2型(先导阀为电磁阀和行程阀,带离心飞摆机构),两者组合在一起。
主要特点前面已经描述过。
外接管路通径可分为80、100、150三种。
二、产品原理说明及图纸资料
(一)分段关闭
FD系列调速器分段关闭装置是用插装阀(逻辑阀)来实现调速器导叶的分段关闭,它比传统的分段关闭装置更加简单可靠。
传统的分段关闭装置是用活塞缸的形式,其在现场使用时还需在其两端并联一只大流量单向阀,同时在长期使用后,活塞上的“O”形密封圈易老化及磨损。
而FD系列插装阀式分段关闭装置就无以上问题。
而且插装阀是通用标准件。
我们知道调速器分段关闭的曲线图如下所示,要求导叶在分段关闭拐点以上时能快速关。
到达关闭拐点时,要以较慢的速率慢关到导叶全关位置,同时要求导叶在任何位置(包括分段关闭拐点以下位置)均能快速开启。
s(导叶行程)
关开
分段关拐点t(时间)
从FD液压原理图(如图1所示)可以看出,当导叶开度在分段关闭拐点之上时,先导电磁阀6不得电,此时压力油从B口经过插装阀2及节流式插装阀3通到导叶接力器关腔,分段关闭装置不起节流作用,导叶接力器快速关闭。
当导叶关到分段关拐点时,电磁先导阀6得电,这时插装阀2控制腔5通压力油,插装阀2关闭,B口的压力油只能通过节流式插装阀3进入导叶接力器关腔,导叶接力器即以较慢的速度关闭,而第二段的关闭速度是由节流式插装阀上的调节螺杆来调定的。
当要求第二段关闭速度再慢一些时将螺杆向里旋入一些,反之要求第二段关闭速度快一些时螺杆向外旋出一些即可。
所以说该分段关闭装置的分段关闭拐点是由先导电磁阀6的得电来决定的,而第二段的关闭速度是由节流式插装阀3上的调节螺杆来决定的。
由插装阀的特性决定,当导叶接力器开启腔(即图中A口)通压力油,B口通回油时,插装阀2及插装阀3均是开启的,这时装置不起节流作用,不管先导电磁阀6是否得电均是如此。
这样就实现了不管导叶在何位置均可快速开启。
当先导阀采用行程换向阀时,原理图如图2所示,当主令控制器轴上的扇形轮关到一定位置时(即分段关闭拐点),扇形轮推动行程换向阀SV2动作,此时插装阀C6关闭,操作油只由可调流量式插装阀C5通过,而C5的开口可由其上的调节螺杆来调定,即主接力器的第二段关闭速度可由C5上的调节螺杆来调定。
调整扇形轮的位置可改变拐点的位置。
图1:
FD-1型分段关闭装置原理图
图2:
FD-2型分段关闭装置原理图
图3:
FD型分段关闭装置配管图
(二)事故配压阀
参考图4,正常情况下,插装阀C1、C2的控制腔口A通回油路,C3、C4的控制油口B通压力油P,此时C1、C2两阀处于开状态,C3、C4两阀处于关状态,,导叶主接力器由调速器液压柜控制。
当机组事故、过速或调速器主配压阀拒动时,监控系统控制电磁阀DV2通电,此时C1、C2的控制腔通压力油P,C3、C4的控制腔通回油T,C1、C2处于关闭状态,C3、C4处于开启状态,从原理图可看出,此时调速器液压柜被切除,导叶主接力器被快速关闭,即实现了紧急事故停机。
图4:
SGF-1型分段关闭装置原理图
参考图5,SGF-2型分段关闭装置原理图,当机组二级过速,即机械飞摆使行程换向阀SV1切换后,也使A、B口的油换向,使调速器液压柜被切除,机组快速事故停机,工作原理与电磁阀DV2投入时相同。
图5:
SGF-2型分段关闭装置及事故配压阀原理图
(三)合体式分段关闭及事故配压阀组
下面以HFS-4型分段关闭及事故配压阀组为例说明其原理(见图6)
图6:
HFS-4型分段关闭及事故配压阀组原理图
1.系统组成:
从图中可以看出,此系统由三大部分组成:
机械过速保护器(由过速飞摆、行程换向阀SV1、电磁阀DV1、DV2、DV3组成)、过速限制器(即事故配压阀,由C1、C2、C3、C4四只插装阀组成)、分段关闭装置(由行程换向阀SV2、插装阀C6及可调流量插装阀C5组成)。
各部分连接如图示。
2.工作原理:
(1)过速保护及事故配压阀工作原理:
当在正常情况下,(如图)插装阀C1、C2的控制腔口A通回油路,C3、C4的控制油口B通压力油P,此时C1、C2两阀处于开状态,C3、C4两阀处于关状态,,导叶主接力器由调速器液压柜控制。
当机组事故或主配压阀拒动时,监控系统控制电磁阀DV2通电,此时C1、C2的控制腔通压力油P,C3、C4的控制腔通回油T,C1、C2处于关闭状态,C3、C4处于开启状态,从原理图可看出,此时调速器液压柜被切除,导叶主接力器被快速关闭,即实现了紧急事故停机。
当机组二级过速,即机械飞摆使行程换向阀SV1切换后,也使A、B口的油换向,使调速器液压柜被切除,机组快速事故停机,工作原理与电磁阀DV2投入时相同。
当SV1与DV2同时动作时,DV1也投入,此时同样使A、B口的油换向,实现切除调速器的同时快速关导叶主接力器。
(2)分段关闭装置的工作原理:
当主令控制器轴上的扇形轮关到一定位置时(即分段关闭拐点),扇形轮推动行程换向阀SV2动作,此时插装阀C6关闭,操作油只由可调流量式插装阀C5通过,而C5的开口可由其上的调节螺杆来调定,即主接力器的第二段关闭速度可由C5上的调节螺杆来调定。
调整扇形轮的位置可改变拐点的位置。
当导叶主接力器开启时或处于第一段快速关闭时,C5、C6两阀均处于开启状态,,所以此时导叶主接力器的开、关速度不受分段关闭装置的影响。
3.其他组合式分段关闭及事故配压阀组原理图见图7、8所示。
三、其他附图
图7:
HFS-1型分段关闭及事故配压阀组原理图
图8:
HFS-2型分段关闭及事故配压阀组原理图
图9:
过速保护离心飞摆安装示意图
图10:
合体式分段关闭及事故配压阀组外形图
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