王飛宇，趙志慶，周金龍

（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)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(nèi)，電站形式為壩后式，地面廠房，設(shè)置3臺(tái)47 MW水輪發(fā)電機(jī)組，電站總裝機(jī)容量為141 MW，在系統(tǒng)中承擔(dān)基荷任務(wù)。電站采用的水輪機(jī)調(diào)速器為武漢長空所生產(chǎn)的WDT-80K-6.3型調(diào)速器，WDT系列調(diào)速器是專為混流水輪發(fā)電機(jī)組研制的新型電液調(diào)速器，它充分考慮了PLC和IPC兩種機(jī)型的優(yōu)點(diǎn)，充分發(fā)揮了可編程計(jì)算機(jī)控制器(PCC)的技術(shù)特點(diǎn)，是總結(jié)了長控所雙微機(jī)調(diào)速器和全可編程調(diào)速器的經(jīng)驗(yàn)成果而研制的一類新型調(diào)速器。

1 機(jī)械液壓系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)

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

該電液隨動(dòng)裝置用電液比例閥直接控制主配壓閥,沒有油管和調(diào)節(jié)桿件，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。電氣故障時(shí)，可保持機(jī)組故障前所帶負(fù)荷，并自動(dòng)切換為手動(dòng)運(yùn)行，具有可靠性高，耗油量小的突出特點(diǎn)。

2 電液隨動(dòng)裝置各部件簡介

1）電液比例閥。電液比例閥是由兩個(gè)比例電磁鐵推動(dòng)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(hào)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(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

2）主配壓閥。主配壓閥與傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，其引導(dǎo)閥芯被可靠地固定于中位，不能上下運(yùn)動(dòng)。正常運(yùn)行時(shí)，主配壓閥的引導(dǎo)閥接通壓力油。當(dāng)通往輔助接力器上腔的控制油路被切斷時(shí)，主配活塞必然與引導(dǎo)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(jìn)油腔的差壓力相平衡。當(dāng)通往輔助接力器上腔的控制油路與排油接通時(shí)，主配活塞受其進(jìn)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(dǎo)閥接通壓力油。當(dāng)進(jìn)入輔助接力器上腔的壓力油流量與排油流量相等時(shí)，主配活塞將穩(wěn)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(wěn)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(dǎo)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(dāng)輔助接力器上腔與壓力油接通時(shí)，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(dǎo)閥接通排油。同樣道理，主配活塞也會(huì)穩(wěn)定在中位下方某一位置，且偏離距離與進(jìn)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(jìn)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(shí)，與引導(dǎo)閥共同形成了與輸入流量相反的流量負(fù)反饋,且流量負(fù)反饋的大小,在一定范圍內(nèi)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(huán)節(jié)，由于流量負(fù)反饋的存在，便成為一個(gè)受輸入流量控制的比例環(huán)節(jié)了。

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

3）手動(dòng)操作閥。調(diào)速器自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，手動(dòng)操作閥處于中位，輔助接力器上腔受電液比例閥正、負(fù)流量輸出的控制。調(diào)速器在機(jī)械手動(dòng)運(yùn)行時(shí)，電液比例閥出口控制油被切斷，這時(shí)，輔助接力器上腔將受手動(dòng)操作閥正、負(fù)流量輸出的控制。

4）緊急停機(jī)電磁閥。正常運(yùn)行時(shí)，壓力油經(jīng)過緊急停機(jī)電磁閥進(jìn)入輔助接力器上腔和控制油路。在事故情況下,緊急停機(jī)電磁閥動(dòng)作,使輔助接力器上腔接通排油,同時(shí)切斷了控制油路的壓力油源，使主配活塞快速上移，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

5）濾油器。采用雙聯(lián)可切換濾油器，濾前濾后均裝有壓力表以監(jiān)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(dòng)裝置系統(tǒng)工作原理

圖1 電液隨動(dòng)系統(tǒng)原理圖

以圖1所示，壓力油過濾后，經(jīng)緊急停機(jī)電磁閥后一路進(jìn)入主配引導(dǎo)閥，另一路進(jìn)入電液比例閥和手動(dòng)操作閥。正常運(yùn)行時(shí)，緊急停機(jī)電磁閥為通路，主配引導(dǎo)閥接通壓力油,電液比例閥直接與輔助接力器上腔相通。當(dāng)電氣控制信號(hào)為零時(shí)，電液比例閥閥芯在彈簧作用下復(fù)中，切斷了通往輔助接力器上腔的油路，主配活塞準(zhǔn)確地穩(wěn)定于中位，主接力器也將穩(wěn)定不動(dòng)。當(dāng)電液比例閥閥芯在電氣控制信號(hào)的作用下運(yùn)動(dòng)一定距離，使輔助接力器上腔接通排油時(shí)，主配活塞將自中位向上移動(dòng)一定距離，主接力器向關(guān)機(jī)側(cè)運(yùn)動(dòng)。主接力器在關(guān)機(jī)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)電氣反饋裝置，直到使電氣控制信號(hào)回零，電液比例閥和主配活塞便隨之復(fù)中，主接力器便停止運(yùn)動(dòng)。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(jī)側(cè)運(yùn)動(dòng)相應(yīng)距離。這樣，主接力器將按一定比例隨動(dòng)于電氣控制信號(hào)，構(gòu)成了電液隨動(dòng)裝置。當(dāng)電氣控制部份發(fā)生故障時(shí)，調(diào)速器切至手動(dòng)狀態(tài)，輔助接力器上腔將受按鈕或手動(dòng)操作閥的控制，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)操作。當(dāng)電液比例閥發(fā)生故障時(shí)，將控制油路上的截止閥關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手動(dòng)操作。

在事故情況下，緊急停機(jī)電磁閥動(dòng)作,使輔助接力器上腔接通排油,同時(shí)切斷了控制油路的壓力油源，使主配活塞快速上移，實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。

4 結(jié)語

山口水電站調(diào)速器電液轉(zhuǎn)換裝置采用比例閥形式，機(jī)械液壓部分與傳統(tǒng)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)不同，其引導(dǎo)閥芯被可靠地固定于中位，不能上下運(yùn)，主配壓閥的上下移動(dòng)是靠輸入與輸出流量控制的，而移動(dòng)的位移量比例于流量的大小，這正是新技術(shù)，新思想在實(shí)際中的應(yīng)用。