专利名称：一种低水头转浆式水轮机协联调节装置及方法
技术领域：
本发明属于水力机械工程，特别是一种低水头转浆式水轮机协联调节装置及方法。
背景技术：
低水头转浆式水轮机调节系统都是双重调节，也就是水轮机活动导叶与转轮叶片联动。通过试验和实践证明，低水头水轮机采用双重调节，能使水轮机获得更宽的高效率区域，提高水轮机的综合效率，最大限度的利用水能，获取最大的动能。双重调节是这样调节的随着机组出力的増大活动导叶开度増大，水轮机的应用流量増大，转轮叶片的角度增大，机组出力減少反之；停机时活动导叶开度减小(关闭)，转轮叶片角度减小(最小)，开机时反之。这样调节是众所周知的，但是，有两个问题，在正常运行、开机时提高水轮机的效率、获取最大的能量是正确的，而在水轮机停机或由发电エ况过度到调相エ况过程中，水轮机有一个水轮机エ况到反水泵エ况和调相压气的过度时段，这时这种调节1、在停机或由发电エ况过渡到调相エ况(调相压气)的时段水轮机都有反水泵エ况，在这种情况下导叶开度减小机组流量减小、转轮叶片角度减小是反水泵エ况的扬程增高，这样就成为立式机组停机和过渡过程发生抬机的主要因素，如葛州机组停机抬机，我院设计的叙利亚迪什林电站机组在调相压气过程中抬机等；对卧式机组增大轴向后推力。使机组稳定性降低。2、这时机组不需要获得很多的水能而需要很快停下来或是过渡过程很快完成，而按上述调节水轮机活动导叶都向0开度关闭，转轮叶片将向最小角度位置减小，在过程中都能是水轮机获取最大的水能不利于停机和过渡时间的減少。
发明内容
本发明的目的是提供一种能使水轮机在停机或由发电エ况过渡到调相エ况过程中获取稳定的性能，同时利于停机和过渡时间的減少的一种低水头转浆式水轮机协联调节装置及方法。本发明的目的是这样实现的，一种低水头转浆式水轮机协联调节装置，其特征是至少包括协联机构连接的叶片配压阀，叶片配压阀的供油管和供油油路之间连接四通换向阀的两通，叶片配压阀的回油管和回油油路之间连接四通换向阀的另外两通。所述的叶片配压阀的供油管a与回油油路bl通过四通换向阀两通连通，回油管b与供油油路al通过四通换向阀两通连通。
所述的叶片配压阀的供油管a与供油油路al通过四通换向阀两通连通，叶片配压阀的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀另外两通连通。—种低水头转浆式水轮机协联调节装置，其特征是至少包括协联机构连接的叶片配压阀，叶片配压阀的供油管a与供油油路al通过四通换向阀的两通连通，叶片配压阀的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀的另外两通连通，控制四通换向阀阀板可以使叶片配压阀的供油管a与回油油路bl通过四通换向阀两通连通，回油管b与供油油路al通过四通换向阀两通连通。也可以再控制四通换向阀阀板使叶片配压阀的供油管a与供油油路al通过四通换向阀两通连通，叶片配压阀的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀另外两通连通。一种低水头转浆式水轮机协联调节方法，一般在开机和机组运行情况下，四通换向阀保持在叶片配压阀的供油管a与供油油路al通过四通换向阀的两通连通，叶片配压阀的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀的另外两通连通；
当机组停机或由发电エ况转换为调相エ况关闭活动导叶时，通过指令控制系统给四通换向阀发出指令将使叶片配压阀的供油管a切換到回油油路bl，回油管b切換成到供油油路al ；
再待机组停止转动或由发电エ况转换为调相エ况(调相压水)完成以后，由指令控制系统通过延时自动或人工又将供油管a、回油管b切換到原协联要求的设计位置，即叶片配压阀的供油管a与供油油路al通过四通换向阀的两通连通，叶片配压阀的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀的另外两通连通，再利用叶片配压阀这时工作的收敛性，将转轮叶 片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。本发明的工作原理及优点是，通过改变低水头转浆式水轮机双重调节的协联关系即在原协联关系基础上将水轮机停机和有调相要求的机组由发电エ况过渡到调相エ况过程改变为，活动导叶在任何开度关闭的同时，要求转轮叶片角度增大并能増大到最大角度，随后待机组停止转动或发电エ况过渡到调相エ况(调相压水)完成以后，再将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，其他エ况保持原协联关系不变，也就是小叶片角度开机，大叶片角度关机。这样的改变1、水轮机在停机或发电エ况过渡到调相エ况(调相压水)过程中，随着活动导叶的开度减小都有由水轮机エ况到反水泵エ况的过程，这时机组导叶关小、流量减小叶片大角度増大的情况下，可以减小反水泵扬程(众所周知在同转速的条件下，水泵叶片出口角小、流量小、扬程高)，减小尾水对转轮叶片的作用力，有利于防止立式机组抬机发生和卧式机组轴向后推力的減少，提高机组的稳定性。2、在这两种情况下水轮机相对获取的水能要減少，又如同飞机下降时机翼上的活动部位向下伸，能増加水流对叶片的制动力，有利于停机，对于调相机组有利于缩短过渡过程的时间。3、结构简单、安全可靠。4、合理利用了叶片主配压阀工作散、敛性实现新的协联关系。供油管a和回油管b切換位置以后，会是原供油管a接入的叶片配压阀高压油腔成为原回油管b接入的叶片配压阀低压油腔，原回油管b接入的叶片配压阀低压油腔成为原供油管a接入的叶片配压阀高压油腔，是叶片配压阀受力有点变化，从原理上是不会有影响，但对已有调速系统的改造，原设计对叶片配压阀没有此要求，所以，应用本专利要注意这一点。
下面结合实施例附图对本发明作进ー步说明
图I是本发明实施例机械协联示意 图2是本发明实施例四通换向阀管路连接示意 附图标记如下
I.离心摆；2.导叶配压阀；3.导叶接力器；4.反馈杆；5.硬反馈；6.缓冲器；7.拐臂；8.协联凸轮；9.滚轮；10.叶片配压阀(a.供油管、b.回油管)；11.叶片接カ器；12.四通换向阀；al.供油油路；bl.回油油路。
具体实施例方式如图1、2所示，一种低水头转浆式水轮机协联调节装置，叶片配压阀10的供油管a与供油油路al通过四通换向阀12的两通连通，叶片配压阀10的回油管b和回油油路bl通过四通换向阀12的另外两通连通，控制四通换向阀12阀板可以使叶片配压阀10的供油管a与回油油路bl两通连通，回油管b与供油油路al两通连通，也可以再控制四通换向阀12使叶片配压阀10的供油管a与供油油路al两通连通，叶片配压阀10的回油管b与回油油路bl两通连通。一般开机和运行情况下，四通换向阀12保持在叶片配压阀10的供油管a与供油油路al通过四通换向阀12的两通连通，叶片配压阀10的回油管b与回油油路bl通过四 通换向阀12的另外两通连通。只有当机组停机或由发电エ况转换为调相エ况关闭活动导叶时，通过指令控制系统给四通换向阀12发出指令将使叶片配压阀10的供油管a切換到回油油路bl，回油管b切換成到供油油路al。这时，原协联给叶片配压阀10发出的指令是叶片角度减小(如果指令不够明显，指令控制系统给四通换向阀12发出指令的同吋，给叶片配压阀10 —个减小叶片角度的指令)，由于供油管a、回油管b切換了位置，叶片角度反而变大，使叶片配压阀10工作特性成为发散，直至叶片角度开到最大。之后，再待机组停止转动或发电エ况转换为调相エ况(调相压水)完成以后，由指令控制系统通过延时自动或人工又将供油管a、回油管b切換到原协联要求的设计位置，即叶片配压阀10的供油管a与供油油路al通过四通换向阀12的两通连通，叶片配压阀10的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀12的另外两通连通，再利用叶片配压阀10这时工作的收敛性，将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。低水头转浆式水轮机为双重调节，活动导叶的开度与转轮叶片的角度之间的协联有两种，一种是机械协联(如图I所示)，通过拐臂7、协联凸轮8、滚轮9等机械连接进行协联。另ー种是电气协联，是对不同參数进行设定和通过数学模拟计算编程控制进行协联，由位移传感器、处理单元、液压转换机构等代替了图I中拐臂7、协联凸轮8、滚轮9等机械连接。水轮机工作时，离心摆I与水轮机同步转动，由离心摆I传感机组的转速，如果机组转速偏离给定值时，发出调节信号。导叶配压阀2操控导叶接力器3的开或关或停。导叶接力器3用于控制活动导叶的开度。反馈杆4、硬反馈5、缓冲器6用于完成调速系统的反馈，作用是维持调节系统的工作稳定。拐臂7、协联凸轮8、滚轮9是调速系统的协联机构，作用是实现活动导叶与转轮叶片之间的互动。叶片配压阀10是操控叶片接カ器11的开或关或停。叶片接カ器11是控制转轮叶片的转动角度。调速系统的工作原理离心摆I测出机组的转速，如果转速大于给定值，机组的用电负荷減少，离心摆I就通过连接机构操作导叶配压阀2阀芯向下移动，操控导叶接力器3将活动导叶开度关小，反馈系统(反馈杆4、硬反馈5、缓冲器6)再把这个关小的信号反馈回去是调速系统稳定在新的状态。这时协联机构(拐臂7、协联凸轮8、滚轮9)是将叶片配压阀10阀芯向下移动，操作叶片接カ器11是转轮叶片角度减小到与活动导叶开度相应的角度，如果离心摆I测出的机组转速 小于给定值反之。开机通过操作导叶配压阀2阀芯向上移动，使导叶接力器3打开活动导叶，随之由协联机构的叶片配压阀10控制叶片接カ器11将转轮叶片角度开到与活动导叶开度相应角度。停机(包括调相机组由发电エ况到调相エ况的过渡过程)，通过操作导叶配压阀2阀芯向下移动，使导叶接力器3关闭活动导叶，随之由协联机构是叶片配压阀10阀芯向下减小转轮叶片角度，四通换向阀12将使叶片配压阀10的供油管a切換到回油油路bl，回油管b切換成到供油油路al，直至叶片角度开到最大。之后，再待机组停止转动或发电エ况转换为调相エ况(调相压水)完成以后，由指令控制系统通过延时自动或人工又将供油管a、回油管b切換到原协联要求的设计位置，即叶片配压阀10的供油管a与供油油路al通过四通换向阀12的两通连通，叶片配压阀10的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀12的另外两通连通，再将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。本发明在原协联关系基础上将水轮机停机和有调相要求的机组由发电エ况过渡到调相エ况过程改变为，活动导叶在任何开度关闭的同时，要求转轮叶片角度増大并能增大到最大角度，随后待机组停止转动或发电エ况过渡到调相エ况(调相压水)完成以后，再将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，其他エ况保持原协联关系不变，也就是小叶片角度开机，大叶片角度关机。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
权利要求
1.一种低水头转浆式水轮机协联调节装置，其特征是至少包括协联机构连接的叶片配压阀(10)，叶片配压阀(10)的供油管和供油油路之间连接四通换向阀(12)的两通，叶片配压阀(10)的回油管和回油油路之间连接四通换向阀(12)的另外两通。
2.根据权利要求I所述的一种低水头转浆式水轮机协联调节装置，其特征是所述的叶片配压阀(10)的供油管a与回油油路bl通过四通换向阀(12)两通连通，回油管b与供油油路al通过四通换向阀(12)两通连通。
3.根据权利要求I所述的一种低水头转浆式水轮机协联调节装置，其特征是所述的叶片配压阀(10)的供油管a与供油油路al通过四通换向阀(12)两通连通，叶片配压阀(10)的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀(12)另外两通连通。
4.一种低水头转浆式水轮机协联调节方法，一般在开机和运行情况下，四通换向阀(12)保持在叶片配压阀(10)的供油管a与供油油路al通过四通换向阀(12)的两通连通，叶片配压阀(10)的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀(12)的另外两通连通； 当机组停机或由发电工况转换为调相工况关闭活动导叶时，通过指令控制系统给四通换向阀(12)发出指令将使叶片配压阀(10)的供油管a切换到回油油路bl，回油管b切换成到供油油路al ； 再待机组停止转动或发电工况转换为调相工况，调相压水完成以后，由指令控制系统通过延时自动或人工又将供油管a、回油管b切换到原协联要求的设计位置，即叶片配压阀(10)的供油管a与供油油路al通过四通换向阀(12)的两通连通，叶片配压阀(10)的回油管b与回油油路bl通过四通换向阀(12)的另外两通连通，再利用叶片配压阀(10)这时工作的收敛性，将转轮叶片角度恢复到原协联要求的角度，是协联关系恢复到原有状态。
全文摘要
本发明属于水力机械工程，特别是一种低水头转桨式水轮机协联调节装置及方法。该装置至少包括协联机构连接的叶片配压阀(10)，叶片配压阀(10)的供油管和供油油路之间连接四通换向阀(12)的两通，叶片配压阀(10)的回油管和回油油路之间连接四通换向阀(12)的另外两通。本发明的装置及方法能使水轮机在停机或由发电工况过渡到调相工况过程中获取稳定的性能，同时利于停机和过渡时间的减少。
文档编号F03B15/06GK102650259SQ20121012373
公开日2012年8月29日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者王耀洲 申请人:中国水电顾问集团西北勘测设计研究院