新型電液調速器在新疆山口水電站的應用

王飛宇，趙志慶，周金龍

（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

山口水電站位于新疆伊犁鞏留縣境內，電站形式為壩后式，地面廠房，設置3臺47 MW水輪發電機組，電站總裝機容量為141 MW，在系統中承擔基荷任務。電站采用的水輪機調速器為武漢長空所生產的WDT-80K-6.3型調速器，WDT系列調速器是專為混流水輪發電機組研制的新型電液調速器，它充分考慮了PLC和IPC兩種機型的優點，充分發揮了可編程計算機控制器(PCC)的技術特點，是總結了長控所雙微機調速器和全可編程調速器的經驗成果而研制的一類新型調速器。

1 機械液壓系統的構成與特點

該電液隨動裝置由濾油器、緊急停機電磁閥、電液比例閥、切換閥、手動操作閥、主配壓閥和接力器電氣反饋裝置等部件構成。控制閥均為板式結構，全部集成于主配壓閥的上部。

該電液隨動裝置用電液比例閥直接控制主配壓閥,沒有油管和調節桿件，結構簡單，調整方便。電氣故障時，可保持機組故障前所帶負荷，并自動切換為手動運行，具有可靠性高，耗油量小的突出特點。

2 電液隨動裝置各部件簡介

1）電液比例閥。電液比例閥是由兩個比例電磁鐵推動的三位四通方向閥，其輸出流量的大小，與輸入比例電磁鐵的電氣控制信號成比例。與一般電液伺服閥相比，該閥具有體積小、電磁力大、可靠性高、抗油污能力強等優點。

2）主配壓閥。主配壓閥與傳統的結構不同，其引導閥芯被可靠地固定于中位，不能上下運動。正常運行時，主配壓閥的引導閥接通壓力油。當通往輔助接力器上腔的控制油路被切斷時，主配活塞必然與引導閥芯一樣處于中位，以使其輔助接力器上腔的油壓力與該活塞進油腔的差壓力相平衡。當通往輔助接力器上腔的控制油路與排油接通時，主配活塞受其進油腔差壓力的作用而向上偏離中位，使得輔助接力器上腔通過引導閥接通壓力油。當進入輔助接力器上腔的壓力油流量與排油流量相等時，主配活塞將穩定在中位上方的某一位置。顯然，輔助接力器上腔的排油量越大，使主配活塞穩定所需的壓力油流量就越大，因而主配活塞偏離中位的距離也越大。如果控制油路又被切斷，而輔助接力器上腔卻仍與來自引導閥的壓力油相通，由于輔助接力器上腔的工作面積大于主配活塞差壓面積，因而主配活塞將在輔助接力器上腔油壓力的作用下迅速回到中位，以使作用于它的油壓力重新平衡。

同樣，當輔助接力器上腔與壓力油接通時，主配活塞將在輔助接力器上腔油壓力作用下向下偏離中位，輔助接力器上腔將通過引導閥接通排油。同樣道理，主配活塞也會穩定在中位下方某一位置，且偏離距離與進入輔助接力器上腔的壓力油流量成比例。一旦控制油路又被切斷，主配活塞將在其進油腔差壓力作用下重新回到中位。

從原理上講，由于輔助接力器在偏離中位時，與引導閥共同形成了與輸入流量相反的流量負反饋,且流量負反饋的大小,在一定范圍內與輔助接力器偏離中位的距離成比例，因而輔助接力器這一積分環節，由于流量負反饋的存在，便成為一個受輸入流量控制的比例環節了。

綜上所述：主配活塞在控制油路正、負流量輸入（即接通壓力油或排油）的作用下將產生向下、向上的位移，其位移量與輸入的流量在一定范圍內成比例；一旦控制油路被切斷，主配活塞將迅速復中。

3）手動操作閥。調速器自動運行時，手動操作閥處于中位，輔助接力器上腔受電液比例閥正、負流量輸出的控制。調速器在機械手動運行時，電液比例閥出口控制油被切斷，這時，輔助接力器上腔將受手動操作閥正、負流量輸出的控制。

4）緊急停機電磁閥。正常運行時，壓力油經過緊急停機電磁閥進入輔助接力器上腔和控制油路。在事故情況下,緊急停機電磁閥動作,使輔助接力器上腔接通排油,同時切斷了控制油路的壓力油源，使主配活塞快速上移，實現緊急停機。

5）濾油器。采用雙聯可切換濾油器，濾前濾后均裝有壓力表以監視濾芯堵塞情況，切換閥芯即可切換濾芯以便清洗。

3 電液隨動裝置系統工作原理

圖1 電液隨動系統原理圖

以圖1所示，壓力油過濾后，經緊急停機電磁閥后一路進入主配引導閥，另一路進入電液比例閥和手動操作閥。正常運行時，緊急停機電磁閥為通路，主配引導閥接通壓力油,電液比例閥直接與輔助接力器上腔相通。當電氣控制信號為零時，電液比例閥閥芯在彈簧作用下復中，切斷了通往輔助接力器上腔的油路，主配活塞準確地穩定于中位，主接力器也將穩定不動。當電液比例閥閥芯在電氣控制信號的作用下運動一定距離，使輔助接力器上腔接通排油時，主配活塞將自中位向上移動一定距離，主接力器向關機側運動。主接力器在關機時，同時帶動電氣反饋裝置，直到使電氣控制信號回零，電液比例閥和主配活塞便隨之復中，主接力器便停止運動。反之，如電液比例閥使輔助接力器上腔接通壓力油，主接力器亦將向開機側運動相應距離。這樣，主接力器將按一定比例隨動于電氣控制信號，構成了電液隨動裝置。當電氣控制部份發生故障時，調速器切至手動狀態，輔助接力器上腔將受按鈕或手動操作閥的控制，實現手動操作。當電液比例閥發生故障時，將控制油路上的截止閥關閉，實現機械手動操作。

在事故情況下，緊急停機電磁閥動作,使輔助接力器上腔接通排油,同時切斷了控制油路的壓力油源，使主配活塞快速上移，實現緊急停機。

4 結語

山口水電站調速器電液轉換裝置采用比例閥形式，機械液壓部分與傳統調速器的結構不同，其引導閥芯被可靠地固定于中位，不能上下運，主配壓閥的上下移動是靠輸入與輸出流量控制的，而移動的位移量比例于流量的大小，這正是新技術，新思想在實際中的應用。