1、概述
水輪機(jī)筒閥由法國NEYRPIC公司于1962年用于真機(jī)以來，通過一些中小水輪機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐，逐步得到了完善。到1979年加拿大當(dāng)時(shí)最大的水電站LG-2，16臺出力為338.5MW的大型混流式水輪機(jī)采用了圓筒閥之后，它的應(yīng)用開始引起各國的注意，許多優(yōu)點(diǎn)得到公認(rèn)。因此，被越來越多的水電站采用。它的主要優(yōu)點(diǎn)有：1、安裝在固定導(dǎo)水葉與活動(dòng)導(dǎo)水葉之間，同安裝在蝸殼前的球閥、蝶閥相比，縮短了整個(gè)廠房的縱向長度，降低了工程造價(jià)；2、密封性更好，能有效抑制了導(dǎo)葉漏水對導(dǎo)葉的磨損。3、開啟、關(guān)閉時(shí)間短，能更好地適應(yīng)電力系統(tǒng)對水電廠快速開機(jī)的要求并能有效地防止事故情況下的機(jī)組過速。4、能消除機(jī)前閥門進(jìn)出口處的收縮和擴(kuò)散段伸縮節(jié)的附加水力損失。5、圓筒閥啟閉為直線運(yùn)動(dòng)，關(guān)閉時(shí)可根據(jù)水壓上升率調(diào)整關(guān)閉速度。而在圓筒閥的應(yīng)用實(shí)踐中如何保證多只接力器的同步成為筒閥控制的關(guān)鍵技術(shù)問題。下面就這一問題闡述應(yīng)用PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)同步的原理和方法。
2、筒閥的結(jié)構(gòu)及同步機(jī)構(gòu)原理
傳統(tǒng)的解決同步問題的主要方法采用接力器驅(qū)動(dòng)鏈條同步，在筒閥圓周盡可能多地均勻布置多支液壓接力器，每支接力器動(dòng)桿（活塞）下端連接固定在閥體上，活塞上下運(yùn)動(dòng)可以驅(qū)動(dòng)閥門啟閉。各活塞的同步移動(dòng)有由可逆?zhèn)鲃?dòng)的滾動(dòng)螺旋副實(shí)現(xiàn)，它是在活塞上固定的一只滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的螺母，螺母連接傳動(dòng)絲桿，當(dāng)活塞上下移動(dòng)時(shí)絲桿做正反旋轉(zhuǎn)，絲桿上端連接齒輪將筒閥的垂直運(yùn)動(dòng)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動(dòng)鏈條一起連動(dòng)其它接力器的齒輪同速旋轉(zhuǎn)并反作用于其絲桿而實(shí)現(xiàn)多只接力器的同步。此同步方案的缺點(diǎn)在于：1）、直徑大的筒閥將布置數(shù)量較多的接力器，增加整個(gè)系統(tǒng)的投資。2）、接力器油缸進(jìn)油口無調(diào)節(jié)能力，均由調(diào)定的節(jié)流閥控制流量，接力器運(yùn)行速度的調(diào)節(jié)控制沒有按調(diào)節(jié)規(guī)律運(yùn)動(dòng)的隨動(dòng)性。3）、鏈條同步對發(fā)生異步的的油缸矯正能力差，易發(fā)生鏈條張力矩過載甚至拉斷，導(dǎo)致筒閥啟閉失敗。4）、由于油缸進(jìn)油量由節(jié)流閥調(diào)整固定，筒閥只能定速啟閉，喪失了筒閥直線運(yùn)動(dòng)可按程序指定啟閉速度進(jìn)行啟閉的優(yōu)勢。
3、采用PLC輸出控制比例閥液壓隨動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同步
此方案采用接力器直接驅(qū)動(dòng)筒閥并控制其同步，滾動(dòng)螺旋副和鏈傳動(dòng)的同步機(jī)構(gòu)可以取消或作為輔助同步手段和保護(hù)措施。另外，接力器本身不需再設(shè)緩沖裝置，緩沖功能由PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)。采用本方案與傳統(tǒng)的同步控制系統(tǒng)相比有如下特點(diǎn)：1）、可以靈活地改變（修改控制程序）閥門關(guān)閉開啟的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使之更符合機(jī)組運(yùn)行之需要。例如：當(dāng)事故緊急停機(jī)調(diào)速器主配拒動(dòng)而需快速關(guān)閉筒閥是時(shí)，為了即快速又不致使蝸殼及壓力鋼管水壓上升率過高可采用分段關(guān)閉的控制規(guī)律。2）、可以取消機(jī)械同步機(jī)構(gòu)，大大簡化控制操作機(jī)構(gòu)從而精簡筒閥的整體結(jié)構(gòu)，節(jié)省機(jī)坑內(nèi)空間，改善運(yùn)行維護(hù)條件。3）、減少操作執(zhí)行組件數(shù)量，降低工程造價(jià)。4）、利用計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)方監(jiān)控提供堅(jiān)實(shí)的現(xiàn)場控制和數(shù)據(jù)采集單元。
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