一种冲击式水轮机调速系统的制作方法

本实用新型属于水轮机调速技术领域，具体地是涉及一种冲击式水轮机调速系统。

背景技术：

冲击式水轮机的工作过程是：将来自压力钢管的水，经喷嘴后形成高速射流沿转轮圆周切线方向冲击转轮水斗做功；该型水轮机适用于高水头、小流量的水电站，具有结构紧凑、运行稳定、维护方便等特点。

由于冲击式水轮机的水头较高、压力钢管一般比较长，因此喷针的关闭时间不能太快，一般调整在20～60s之间，否则将会产生极大的水锤，对压力钢管及整个电厂的安全构成威胁，同时又必须满足系统甩负荷时机组转速不能升得太高，对机组的正常运行造成伤害。

技术实现要素：

本实用新型就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种冲击式水轮机调速系统；本实用新型具有结构简单、维护方便、运行可靠的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

本实用新型一种冲击式水轮机调速系统，包括水轮机转轮、及水轮机转轮上的叶斗、步进电机、PLC调速器，与所述叶斗相对的喷针，所述喷针的出水口端对准叶斗；其特征在于：所述步进电机连接PLC调速器，由PLC调速器控制调速，所述喷针的另一端连接有喷针接力器；在所述喷针的出水口端安装有折向器，所述折向器连接有折向器接力器，所述折向器接力器的另一端连接有折向器操作阀，所述喷针接力器的另一端连接有单向控制阀；所述单向控制阀的另一端分别连接有事故停机阀与喷针主配阀，所述喷针主配阀的一侧连接步进电机；所述折向器操作阀、事故停机阀、喷针主配阀还分别连接到压力油上。

作为本实用新型的一种优选方案，所述喷针主配阀由活塞、壳体、衬套组成，在所述的喷针主配阀上设置有压力油入口、排油出口、第一控制油口、第二控制油口。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述PLC调速器的输出端连接有驱动单元，所述驱动单元与步进电机的输入端相连。

作为本实用新型的另一种优选方案，所述压力油入口设置在所述的喷针主配阀的右侧底部，所述排油出口设置在所述的喷针主配阀的正中底部，所述活塞设置在所述的喷针主配阀的正中顶部，所述第一控制油口、第二控制油口分别设置在所述的喷针主配阀的左侧。

另外，所述喷针接力器的开度值有PID运算模块进行计算。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是。

本实用新型所公开的一种冲击式水轮机调速系统，通过PLC调速器用于控制步进电机的速度、通过PID运算计算喷针接力器的开度值；在正常运行时，折向器不参与调节，只有当系统甩负荷，机组转速突增到某一整定值时，折向器才迅速投入，切断射流；当转速低于另一整定值时，折向器又回到初始位置，这样既可保证小波动调节品质又可满足调节保证要求；本实用新型具有结构简单、维护方便、运行可靠的优点。

附图说明

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型一种冲击式水轮机调速系统的整体结构示意图。

图2是本实用新型一种冲击式水轮机调速系统的PID运算模块框图。

图3是本实用新型一种冲击式水轮机调速系统的喷针主配阀的结构示意图。

图中标记：1为折向器操作阀、2为事故停机阀、3为喷针主配阀、4为压力油、5为步进电机、6为单向控制阀、7为喷针接力器、8为折向器接力器、9为喷针、10为折向器、11为水轮机转轮、12为叶斗、13为活塞、14为壳体、15为衬套、16为压力油入口、17为排油出口、18为第一控制油口、19为第二控制油口。

具体实施方式

结合附图1和3所示，本实用新型一种冲击式水轮机调速系统，包括水轮机转轮10、及水轮机转轮10上的叶斗12、步进电机5、PLC调速器，与所述叶斗12相对的喷针9，所述喷针9的出水口端对准叶斗12；其特征在于：所述步进电机5连接PLC调速器，由PLC调速器控制调速，所述喷针9的另一端连接有喷针接力器7；在所述喷针9的出水口端安装有折向器10，所述折向器10连接有折向器接力器8，所述折向器接力器8的另一端连接有折向器操作阀1，所述喷针接力器7的另一端连接有单向控制阀6；所述单向控制阀6的另一端分别连接有事故停机阀2与喷针主配阀3，所述喷针主配阀3的一侧连接步进电机5；所述折向器操作阀1、事故停机阀2、喷针主配阀3还分别连接到压力油4上。

作为本实用新型的一种实施例，所述喷针主配阀3由活塞13、壳体14、衬套15组成，在所述的喷针主配阀3上设置有压力油入口16、排油出口17、第一控制油口18、第二控制油口19。

作为本实用新型的另一种实施例，所述PLC调速器的输出端连接有驱动单元，所述驱动单元与步进电机5的输入端相连。

作为本实用新型的另一种实施例，所述压力油入口16设置在所述的喷针主配阀3的右侧底部，所述排油出口17设置在所述的喷针主配阀3的正中底部，所述活塞13设置在所述的喷针主配阀3的正中顶部，所述第一控制油口18、第二控制油口19分别设置在所述的喷针主配阀3的左侧。

另外，所述喷针接力器7的开度值由PID运算模块进行计算。

所述的喷针主配阀3的压力油入口16连接到压力油4上。

如图2所示，为本实用新型一种冲击式水轮机调速系统的PID控制框图；图中的fg、f_o、y_o分别为机组频率、频率给定、开度给定，将Δf值直接送入比例环节和微分环节，并与bp反馈值综合后送入积分环节进行PID 运算，得出接力器开度的计算值。

与所述步进电机5相连的丝杆将步进电机5的转角转换成接力器引导阀针塞的上下直线位移，从而控制喷针主配阀3的活塞13的上下位移，使接力器朝开或关的方向运动。

本实用新型冲击式水轮机调速系统的几个工作过程如下：（1）自动停机当PLC调速器接到停机令后：先将机组负荷减至空载，接收到跳油开关信号后，PLC调速器通过驱动器控制步进电机5使喷针9自动关闭到全关位置，同时投入喷针9对应的折向器10。此时，完成自动开停机的流程，折向器10都在投入位置，为下一次开机做好准备。

（2）事故停机：当PLC调速器收到事故停机令后，事故停机阀2动作，喷针9关至全关位置，同时折向器10投入。

（3）自动运行切至手动运行：当PLC调速器由自动运行工况切至手动运行时：首先切换电气柜上自动/ 手动按钮，相应的自动指示灯熄灭，步进电机5驱动器失电，PLC调速器处于手动状态；此后，可通过步进电机5上手轮的开/关或者操作电气柜上的增/减开度旋钮来增/减机组出力（转速）。

（4）手动切至自动运行：PLC调速器由手动运行工况切至自动运行时，步进电机5驱动器得电，PLC调速器处于自动状态。

本实用新型在正常运行时，折向器10根据与之对应的喷针9的开启和关闭进行退出和投入的动作，其他时候，折向器10不参与调节，只有当系统甩负荷，机组转速突增到某一整定值或者机组接收到事故停机命令时，折向器10才迅速投入，切断射流；当转速低于另一整定值时，折向器10又回到初始位置，这样既可保证小波动调节品质又可满足调节保证要求。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。