红河南沙水电站筒阀液压控制系统

1、红河南沙水电站筒阀液压控制系统陶捍列（天发重型水电制造有限公司天津300400）播要对于多泥沙水电站，筒阀作为水轮发电机组的一部分，越来越显示出它的优势及豐要性, 本文论述了筒阀的控制系统及功能关键词，筒阀机械同步电气同步1引言红河南沙水电站位于云南红河干流元阳县境 内，装机容量3 x 5 0 mw,针对本电站泥沙多的 特点，机组配置了筒阀及其液压操作系统.筒形阀 是水轮机的一种新型进水阀门，它装设于固定导叶 与活动导叶之间，具有结构紧凑.重虽轻等优点。 当机组产生飞逸时，可动水关闭筒形阀，以保护机 组免遭损坏.红河南沙水电站的筒阀液压控制系统和导叶液 压控制系统公用一套油压装置，机组正常开机

2、，需 先启动筒阀，再开启导叶，正常关机时，先关导叶, 再关筒阀.当遇事故情况，如转速上升、调速器失 灵并且全厂失电情况下，纯机械液压过速保护器动 作.给筒阀一个信号快速关闭筒阀2筒阀液压系统.红河南沙水电站的筒阀装设于固定导叶与活动 导叶之间，当筒形阀关闭时可截断进入导水机构的 水流.当开启时.筒形阀的下端面与顶盖的过流面 齐平.（见图1）筒形阀的外h<p5860mm，高1325m m,厚 12 0mm,重约2 5 t,由2 0号锅炉钢板卷制 而成.在上、下密封区.均堆焊有不锈钢层.在圆 周的12个导向区，当筒阀上.下移动时起导向作 用，避免筒阀在下落和上升时发生倾斜出现发卡现 彖，由于

3、运输的要求，筒体分成两半，每个分半面 用8只m 4 2螺栓连接及3只（d4 0的定位销定 位螺栓采用35crmo高强度钢的定位销定位.筒阀液压控制系统的主要功能是实现筒阀按工 况要求安全、可靠开启与关闭，并控制其开启与关 闭速度.保证筒阀开启或关闭过程中6个接力器液 压缸同步运动，与电气控制系统配合实时进行位置、 速度调节.具有紧急关闭措施、现场手动、自动控 制及远程控制等功能下面以1号为例介绍系统控制原理2.1筒阀液压控制系统构成筒阀液压控制系统由液压泵站、液压马达机械 同步装置、电液比例方向阀及各类液压控制阀组成,采用模块化布置，包括控制阀组模块、分流模块、 配油接力器模块等（见上图）2.

4、1.1液压泵站为安全可靠，主液压泵和控制液压泵均设有备 用泵一套.压力继电器保证控制液压泵和主液压泵 顺序起动.用电磁溢流阀实现主液压泵空载起动、 调压及安全保护.2.1.2电液比例方向控制阀301电液比例方向控制阀301按照输入比例电磁铁 电信号工作，该比例方向控制阀兼备流量（即速度） 控制阀功能，响应快、调节精度高.流量（即速度 控制）用于控制筒阀开启与关闭的速度。2.13 液压马达机械同步装畫500为保证筒阀在运动中同步，系统采用机械和电 气同步共同控制的方式.机械液压同步用6个可逆式液压马达501.1 501.6实现每个接力器液压缸下腔油路装有一台液 压马达，6台液压马达输出轴上的齿轮

5、相互啮合， 使6台液压马达转速相同，输油量保持相等，保证 6台接力器下腔进、出油量相同，从而保证接力器 同步运动.所以筒阀在开启和关闭过程中同步好， 结构紧凑。2.1.4 电磁换向阀605.1605.12由于接力器液压缸制造、安装、及管路阻力等 原因，在供油量相同的条件下，各液压缸的位移也 有所差异，产生位置误差。为此液压缸下腔油路设 置电磁换向阀605.1605.12用作微调和粗调，实现 6个接力器液压缸同步运动，电磁换向阀605的出 口设置孔径不同的节流器，用电磁铁切换油路，进 行微调与粗谓.2.1.5单向减压阀305单向减压阀由单向阀与减压阀并联组成.简阀 关闭时，为保证接力器液压缸上腔

6、的压力稳定，特 设置单向减压阀.筒阀关闭时，主液压泵油液经减 压阀进入接力器液压缸上腔；筒阀开启时，上腔经 单向阀排油.2.1.6 液控单向阀604筒阀开启处于上位，接力器液压缸下腔油路设 置液控单向阀604使筒阀安全可靠地停于上位， 用电礁换向阀3032控制液控单向阀604的通断 2.2 筒阀的控制原理简阀的操作方式采用现地/远程两种操作方式， 且具有自动/手动控制现将筒阀提升和下降液压回 路走向及电气控制说明如下，2.2.1筒阀初始提升筒阀初始提升时，由于有液动力的存在，提升 力较正常时大，这时通过控制初始启动电磁阀303、609使其开启，这时油液经换向阀303、单向阀601、 节流阀60

7、2直接进入接力器下腔；接力器上腔油液 经换向阀609直接回油箱，10s后完成初始提升，使 筒阀和下端密封脱离2.2.2筒阀正常开启筒阀和下瑞密封脱离后，进入正常开启阶段， 这时换向阀303和609均关闭，油液经电液比例换 向阀301、稳压阀组302左瑞进入同步液压马达501, 再经液控单向阀604.进入接力器下腔；接力器上腔油液经单向阀305、 比例换向阀301回油箱.筒阀开启速度可通过比例 换向阀301进行调整，使其按设定速度运行.2.2.3筒阀正常关闭. 筒阀正常关闭时，比例换向阀301换向，使其 反向供油，油液经减压阀305进入接力器上腔；同 时稳压阀组302通过液动力将自身的换向阀切换

8、到 反向节流状态；液控单向阀604通过换向阀303打 开，接力器下腔油液经液控单向阀604、同步马达 501、稳压阀组302的节流口、比例换向阀301回油 箱筒阀关闭速度可通过比例换向阀301进行调整， 使其按设定速度运行.2.2.4电气同步调整筒阀在开启和关闭过程中，接力器同步升降首 先由液压同步马达来保证，当同步液压马达调整岀 现偏差时，可通过微、粗调换向阀605进行同步调 整；同步调整的基准都是位于最下端的接力器（上 升过程中最慢的接力器，下降过程中最快的接力 器），调整其它的接力器；当实际偏差超过设定值的 30%时，换向阀605.1微调电磁铁动作；当实际偏差 超过设定值的70%时，换向

9、阀605.2粗调电磁铁动 作.通过微、粗调换向阀605保证简阀开启和关闭 的电气同步.2.2.5电气信号消失情况下簡阀关闭手动操作换向阀308、开启液控单向阀604,同 时打开截门3132接力器下腔油液在筒阀自重作用 下经液控单向阀604、同步液压马达501、截门313.2 回油箱，保证在电气信号消失的情况下关闭筒阀. 2.2.6机组飞溢贤急关闭筒阀当机组过速保护装置发出油压信号后，液动阀 316动作，给k1k3供油，ki、k2用于打开配油 模块中的液动阀611,使接力器大腔供高压油；同 时k3用于打开液控单向阀309、液动阀307, 307 控制油流打开液控单向阀604,接力器小腔油液经 液

10、控单向阀604、同步液压马达501、液控单向阀309回油箱，满足筒阀6s下降全行程的70% 下降70%后，过速保护装置油压信号消失，再用20s 的时间，通过正常关闭油路来完成筒阀的完全关闭。 g位移传感器失灵无论在何种状况下，只有一个位移传感器失灵 时，系统仍能正常开启和关闭；当超过两个位移传 感器失灵时，系统不能正常运行，但在机组发生飞 逸状况下，又有超过两个位移传感器失灵时，plc 系统将切除位置监控，按预定的程序关闭筒阀。2.2.7发卡问题的解决当筒阀开启或关闭过程中出现发卡时，通过程 序将接力器反向运行6s纠正偏差，如果偏差纠正， 沿原方向继续运行；如果一次纠正仍不能消除偏差， 将再次纠正，两次纠正都无效时，则发出筒阀发卡 信号，筒阀停止运动，同时发出发卡报警信号.3结论相对于传统的进水阀，筒形阀不影响进水流态, 可节省安装空间，对防止导叶泥沙磨损及间隙气蚀 有很好的效果，控制系统采用电气及液压系统，既 能独立的组成完整的控制