专利名称：磁致伸缩式水轮机调速器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水电站水轮发电机组转速、功率的控制装置，具体说是一种控制水电站水轮发电机组转速和功率的磁致伸缩式水轮机调速器。
背景技术：
目前，水电站水轮发电机组的调节主要是通过控制水轮发电机组的转速或功率实现。控制水轮发电机组的转速或功率是通过控制水轮机的进水流量完成的。改变水轮机的进水量，就要改变水轮机导水机构(相当于进水口阀门)的开度。由于水轮机的进水流量很大(有时大于1000m3/s)，且其进水口压力也比较高，因此其导水机构的体积很大，导水机构所需的控制功率也很大。通常由计算机发出的控制信号，经由二级液压放大后，才能实现对水轮机导水机构的控制。其中，推动第一级液压放大先导阀移动的液压转换装置比例阀 /伺服电机/步进电机存在的问题较多，主要是调节精度不高、线性度不好、响应速度较低、 容易受液压油中杂质的影响产生卡阻、故障率较高、容易无疲劳或易过热失效等等。
发明内容针对目前水电站水轮发电机组的二级液压系统的缺陷和运用需求，本实用新型提供一种采用了磁致伸缩器件的水轮机调速器，用以进一步提高调节品质、响应速度及调节精度。所述磁致伸缩式水轮机调速器包括频率测量及PID调节器，第一、第二位移传感器，第一、第二放大器，先导阀，辅助接力器、主接力器；频率测量及PID调节器的输入端接有机组频率、电网频率、功率给定、频率给定信号，其输出端与第一放大器的一输入端相连， 第一放大器的另一输入端与来自用于检测主接力器位移信号的第一位移传感器的输出端相连，第一放大器的输出端与第二放大器的一输入端相连，第二放大器的另一输入端与来自用于检测辅助接力器位移信号的第二位移传感器的输出端相连，其特征在于所述调速器还包括一磁致伸缩器件，磁致伸缩器件的控制线圈与第二放大器的输出端相连，磁致伸缩器件的输出阀杆与先导阀阀杆同轴相连。本实用新型中磁致伸缩器件在接受到第二放大器的输出的信号F后产生磁致伸缩从而带动先导阀动作，具有如下特点I.调节精度高。磁致伸缩器件的调节精度可达到10_6m级。2.动态响应高。磁致伸缩器件的调节频率可达IO3Hz级。3.线性度好。由放大器2、磁致伸缩器件、先导阀、辅助接力器及位移传感器2组成的磁致伸缩比例伺服阀，具有良好的线性度。4.操作力大。经二级液压放大,主接力器最大的输出力可达IO7N级。5.抗油污染能力强。磁致伸缩器件的输出力可达到IO3N级，可有效克服由于液压油中的杂质对先导阀产生的卡阻现象。6.稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能基本不随时间而变化，无疲劳，无过热失效问题。7.使用寿命长。8.维护工作极少。
图I本实用新型系统原理图。
具体实施方式
参看图I。所述磁致伸缩式水轮机调速器包括频率测量及PID调节器1，第一、第二位移传感器8、9，第一、第二放大器2、3，先导阀10，辅助接力器5、主配压阀6、主接力器 7 ;频率测量及PID调节器I的输入端接有机组频率、电网频率、功率给定、频率给定信号，其输出端与第一放大器2的一输入端相连,第一放大器的另一输入端与来自用于检测主接力器位移信号的第一位移传感器8的输出端相连,第一放大器2的输出端与第二放大器3的一输入端相连，第二放大器的另一输入端与来自用于检测辅助接力器位移信号的第二位移传感器9的输出端相连，其特征在于所述调速器还包括一磁致伸缩器件4，磁致伸缩器件4 的控制线圈4-1与第二放大器3的输出端相连，磁致伸缩器件4的输出阀杆4-2与先导阀 10的阀杆同轴相连。本实用新型的调节过程如下如图I所示，水轮发电机的转速信号A，经调速器频率测量及PID调节器I计算(与频率给定值或电网实际值比较)，送出控制信号B，与由第一位移传感器8检测的导叶的位置值C比较计算，经第一放大器2放大后再送出控制信号 D，与由第二位移传感器9检测的辅助接力器的位置值E比较计算，经第二放大器3放大后再送出控制信号F至比磁致伸缩器件4。磁致伸缩器件在控制电压的作用下动作，通过其输出阀杆4-2带动先导阀10阀芯移动，改变先导阀油路，控制辅助接力器活塞产生位移。辅助接力器活塞位移，带动主配压阀6活塞移动，改变主配压阀的油路，控制主接力器7活塞产生位移G，带动水轮机导水机构，改变水轮机的进水流量，从而改变水轮发电机组的转速或功率。辅助接力器活塞产生位移，经第二位移传感器9转换成电信号E，送至第二放大器 3，平衡控制信号D，使控制信号F回0，通过磁致伸缩器件4使先导阀阀芯回到中间位置，先导阀至辅助接力器的油路关闭，辅助接力器活塞停止移动。主接力器活塞产生位移G，经位移传感器I转换成电信号C，送至第一放大器2，平衡控制信号B，使控制信号D回O。主接力器活塞产生位移G，带动水轮机导水机构，改变水轮机的进水流量，改变水轮发电机组的转速或功率。机组的转速信号A，又送至频率测量回路，平衡频率给定值或电网实际值，使控制信号B回O。完成一个大闭环调节。磁致伸缩器件已有产品出售。所谓磁致伸缩是由于磁致伸缩材料在磁场作用下， 其长度发生变化，可发生位移而做功或在交变磁场作用可发生反复伸张与缩短，从而产生位移，这种磁致伸缩器件可将电磁能(或电磁信息)转换成机械能。其优势是磁致伸缩材料弹性模量随磁场而变化，可调控；响应时间(由施加磁场到产生相应的应变λ所需的时间称响应时间)仅百万分之一秒，比人的思维还快；频率特性好，可在低频率(几十至1000赫
4兹)下工作，工作频带宽；稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能不随时间而变化，无疲劳， 无过热失效问题。本实用新型可运用于大型水电站水轮发电机组的二级液压系统中。
权利要求1.一种磁致伸缩式水轮机调速器包括频率测量及PID调节器(I)，第一、第二位移传感器(8、9)，第一、第二放大器(2、3)，先导阀(10)，辅助接力器(5)、主配压阀(6)、主接力器(7);频率测量及PID调节器⑴的输入端接有机组频率、电网频率、功率给定、频率给定信号，其输出端与第一放大器(2)的一输入端相连，第一放大器的另一输入端与来自用于检测主接力器位移信号的第一位移传感器(8)的输出端相连，第一放大器(2)的输出端与第二放大器(3)的一输入端相连，第二放大器的另一输入端与来自用于检测辅助接力器位移信号的第二位移传感器(9)的输出端相连，其特征在于所述调速器还包括一磁致伸缩器件(4)，磁致伸缩器件(4)的控制线圈(4-1)与第二放大器(3)的输出端相连，磁致伸缩器件⑷的输出阀杆(4-2)与先导阀(10)的阀杆同轴相连。
专利摘要一种磁致伸缩式水轮机调速器包括调节器(1)，第一、第二位移传感器(8、9)，第一、第二放大器(2、3)，先导阀(10)，辅助接力器(5)、主配压阀(6)、主接力器(7)；其特征在于还包括一磁致伸缩器件(4)，磁致伸缩器件(4)的控制线圈(4-1)与第二放大器(3)的输出端相连，磁致伸缩器件(4)的输出阀杆(4-2)与先导阀(10)的阀杆同轴相连。本实用新型的优点是1.调节精度高可达到10-6m级；2.动态响应高，调节频率可达103Hz级；3.线性度好；4.操作力大，主接力器最大的输出力可达107N级；5.抗油污染能力强；6.稳定性好，可靠性高，其磁致伸缩性能基本不随时间而变化，无疲劳，无过热失效问题。
文档编号F16K31/02GK202348551SQ20112050085
公开日2012年7月25日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者曾倩倩, 熊伍华 申请人:长江三峡能事达电气股份有限公司