新型過速限制器分析

楊 威，毛羽波

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150040)

新型過速限制器分析

楊 威，毛羽波

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150040)

本文主要講述了新型過速限制器的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，其中油閥采用插裝式結(jié)構(gòu)，事故配壓閥采用滑閥式結(jié)構(gòu)，差壓控制。新型過速限制器集成為一體結(jié)構(gòu)，保證了工作的可靠性，動作平穩(wěn)。同時減少了工地安裝和使用維護(hù)的工作量。

過速限制器；油閥；事故配壓閥

0 前言

過速限制器是保護(hù)機(jī)組，防止過速的一種安全設(shè)備。當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至115%額定轉(zhuǎn)速，此時又遇調(diào)速器拒動或失靈，這時轉(zhuǎn)速信號器與時間繼電器控制發(fā)出信號，動作過速限制器（事故配壓閥）緊急關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至155%額定轉(zhuǎn)速（或依據(jù)機(jī)組過速要求的實際值），此時轉(zhuǎn)速信號器發(fā)出信號（或與機(jī)械過速保護(hù)裝置液壓聯(lián)動），直接動作過速限制器緊急關(guān)閉導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，從而防止機(jī)組過速。過速限制器是機(jī)組的最后一級液壓保護(hù)設(shè)備，對水電站的設(shè)備安全具有至關(guān)重要的意義。我公司結(jié)合過速限制器在水電站的實際應(yīng)用情況，開發(fā)研制了新型的過速限制器，本文針對此予以介紹。

1 主要技術(shù)數(shù)據(jù)

電壓：DC220V

油壓：6.3MPa

通徑：DN80

2 組成

參見圖1過速限制器原理圖，主要由φ80事故配壓閥SP，φ80油閥YF電磁配壓閥1EM和2EM及3個單向節(jié)流閥1R、2R、3R組成。

2.1 元件功能說明

此過速限制器為一體式結(jié)構(gòu)，同時還需要外部有一個反映調(diào)速器拒動或失靈的訊號裝置和機(jī)械液壓保護(hù)裝置動作與否的壓力油源。其主要部件功能如下：

電磁配壓閥：主要作為接收電氣信號，或機(jī)械過速保護(hù)裝置液壓油信號，動作過速限制器。

油閥：作為電磁配壓閥操作的執(zhí)行元件之一，直接提供事故配壓閥動作接力器的油源。

事故配壓閥：在機(jī)組正常情況下，為調(diào)速器控制接力器的通路；當(dāng)機(jī)組過速時，可直接操作導(dǎo)葉接力器關(guān)閉導(dǎo)葉。

2.2 動作原理

過速限制器需下列條件之一成立時動作。

（1）當(dāng)機(jī)組甩負(fù)荷時，機(jī)組轉(zhuǎn)速上升至 115%額定轉(zhuǎn)速，此時又遇調(diào)速器失靈或主配壓閥拒動，此刻轉(zhuǎn)速信號器發(fā)出一個接點信號，通過時間繼電器經(jīng)0.5～1s的延時，動作過速限制器；

（2）當(dāng)機(jī)組事故停機(jī)時遇剪斷銷剪斷；

（3）緊急事故停機(jī)按鈕動作；

（4）機(jī)組過速至140%(或設(shè)定值)，機(jī)械轉(zhuǎn)速開關(guān)動作或電氣轉(zhuǎn)速信號器動作；

（5）機(jī)組機(jī)械液壓保護(hù)裝置動作過速。

圖1 過速限制器原理圖

圖示位置為機(jī)組正常工作位置，此時過速限制器只是調(diào)速器控制接力器的通路，不起任何作用。

當(dāng)過速限制器接到動作信號后，電磁配壓閥切換油路，或機(jī)械過速保護(hù)裝置動作，接口8切換成排油，其原理相同。油閥控制腔通過單向節(jié)流閥2R排油，油閥開啟，壓力油進(jìn)入事故配壓閥；事故配壓閥控制腔通過單向節(jié)流閥1R排油，活塞移至右端位置，此時壓力油進(jìn)入導(dǎo)葉接力器關(guān)閉腔，導(dǎo)葉接力器開啟腔通排油，水輪機(jī)導(dǎo)葉關(guān)閉，從而使機(jī)組事故停機(jī)。當(dāng)事故配壓閥動作時，單向節(jié)流閥1R能使事故配壓閥控制腔液壓油按一定的流速排出，油閥控制腔的油通過單向節(jié)流閥1R按一定的流速排出，從而減少因動作時產(chǎn)生的沖擊力，保護(hù)事故配壓閥和油閥閥體內(nèi)各部件。

當(dāng)機(jī)組完全停止后，使調(diào)速器恢復(fù)至正常停機(jī)位置（即確認(rèn)調(diào)速器已恢復(fù)正常工作狀態(tài)），此時方可使電磁配壓閥復(fù)位，同時油閥復(fù)位，此時壓力油通入事故配壓閥左端，使事故配壓閥活塞能夠順利地移至右端位置，即事故配壓閥復(fù)位。

3 關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)特點

3.1 油閥

如圖2所示油閥結(jié)構(gòu)示意圖。油閥主要有端蓋1、閥體、彈簧、活塞、端蓋2組成。閥體材料采用鍛鋼35，活塞材料采用 35CrMo，活塞與閥體的密封面采用研磨形式，其他密封均采用O性橡膠密封圈，能夠保證很好的密封性能。其控制腔與常壓腔采用差壓面結(jié)構(gòu)，其面積比約為2:1，保證了其速動性和動作平穩(wěn)性。其控制腔設(shè)有單向節(jié)流閥，能夠控制其開啟時的動作時間，防止出現(xiàn)撞擊現(xiàn)象。

圖2 油閥結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 事故配壓閥

如圖3所示0事故配壓閥結(jié)構(gòu)示意圖。事故配壓閥主要由1行程開關(guān)指示桿、2行程開關(guān)、3端蓋、4閥體、5控制活塞、6電磁配壓閥、7端蓋、8調(diào)節(jié)螺釘、9主活塞、10與11單向節(jié)流閥組成。其主結(jié)構(gòu)采用滑閥形式，各操作腔之間為間隙密封。電磁配壓閥通過過渡板直接安裝在事故配壓閥上，主活塞與控制活塞采用分體式結(jié)構(gòu)，從而降低了安裝與加工的難度，其控制腔與常壓腔采用差壓面結(jié)構(gòu)，面積比仍然設(shè)計成2:1。其上設(shè)有行程開關(guān)，能夠在遠(yuǎn)方監(jiān)視事故配壓閥的狀態(tài)。調(diào)節(jié)螺釘8的功能是調(diào)整事故配壓閥的開口，來滿足事故停機(jī)時導(dǎo)葉接力器的第一段關(guān)閉速度。

圖3 事故配壓閥結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 安裝形式

本過速限制器的事故配壓閥和油閥可以單獨使用，也可以如圖4組合式過速限制器示意圖，通過2過渡板組成一體式結(jié)構(gòu)。從而大大減少了工地安裝的工作量，同時也使得調(diào)試與維護(hù)更加方便。

圖4 組合式過速限制器示意圖

4 安裝與維護(hù)

（1）事故配壓閥安裝在調(diào)速器主配壓閥與導(dǎo)葉接力器之間的管路中。事故配壓閥的關(guān)機(jī)時間需要參照調(diào)速器的關(guān)機(jī)時間，具體可依據(jù)電站的壓力上升與速率的允許值來整定。

（2）在機(jī)組每次小修時，應(yīng)模擬自動和手動事故配壓閥系統(tǒng)的動作，并檢查各部件，應(yīng)動作可靠。

5 結(jié)論

我公司結(jié)合過速限制器在水電站的實際應(yīng)用情況，開發(fā)研制的新型過速限制器在電站得到實際應(yīng)用，其工作可靠，動作平穩(wěn)，達(dá)到了水電站保護(hù)機(jī)組設(shè)備的目的，特別是采用了一體化結(jié)構(gòu)，減少了安裝與維護(hù)的工作量，有積極的推廣價值。

審稿人：卜良峰

The Analyze of New Type Device for Avoid Over Speed

YANG Wei, MAO Yubo
(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

This paper briefly expounds the work theory and usage of new type over speed limiting device. The isolation valve of it adopts plug-in configuration. The emergency distributing valve uses the structure of slide valve, which is controlled by pressure difference. New type over speed limiting device is integrated as a whole structure, which promised the reliability and smooth move of it. The installation and maintenance work of it is reduced at the same time.

；over speed limiting device; isolation valve; emergency distributing valve

TK730.6

A

1000-3983(2014)03-0071-03

2013-07-05

楊威（1971-），1993年7月畢業(yè)于哈爾濱電工學(xué)院工業(yè)電氣自動化專業(yè)，現(xiàn)從事水輪發(fā)電機(jī)組自動化系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)以及油壓設(shè)備的設(shè)計工作，工程師。