：水轮机导叶导叶分段关闭装置嘚制作方法

本实用新型涉及一种用于控制水电厂水轮机导叶导叶分段关闭的装置

在实际工程中有时要求执行机构(如油缸)有两段关闭速度，而又不影响其在任何位置时以一个较快速度开启有些水电厂对水轮机导叶导叶的控制也有这个要求，为了防止水锤对机组的伤害要求机组先以较快的速度关闭，在关到一定程度以后再以较前一段关闭速度慢的速度关闭至机组完全关闭

水轮机导叶导叶传统的分段关闭裝置为安装在导叶主接力器油缸液压管路中的滑阀装置，采用的是非标准件结构复杂，通径大体积大，响应滞后量大灵敏度、速动性差，且造价高为了在开启时不受装置节流作用的影响，还需要将滑阀装置与单向阀并联现场安装时配管复杂，需要较大的装配空间

发明内容本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点提供一种可靠性高、响应速度快、结构简单、造价低的水轮机导叶導叶分段关闭装置。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下一种水轮机导叶导叶分段关闭装置安装在导叶主接力器油缸液压管路Φ，其特征是由共阀体的两个插装阀组成还具有一个换向阀，该换向阀的一端与第一个插装阀的控制腔连接另一端与压力油进油管路連接。

本实用新型利用两个插装阀在初始关闭时使油缸快速向关闭方向运动当油缸关到一定程度时，启动第一个插装阀连接的换向阀使第一个插装阀的控制腔接通压力油而被关闭，此时压力油只能从第二个插装阀进入油缸的关闭腔，从而关闭速度减慢实现以先快后慢不同的关闭速度分段关闭水轮机导叶导叶主接力器油缸。当油缸开启时压力油反方向运行，不管换向阀处于何种状态油缸均能快速開启。本装置采用插装阀结构插装阀为标准件，可靠性高反应速度快，结构简单造价低，无需并联单向阀即可实现在任何位置的快速开启所以在现场安装时配管简单，所需空间大为节省

图1为本实用新型结构原理示意图。

图2为本实用新型外形示意图

具体实施方式 丅面参照附图并结合实施例对本实用新型进行详细描述。

如图1、图2和图3所示在水轮机导叶导叶主接力器油缸1液压管路2的B、C端之间安装共閥体3的两个插装阀4、5，插装阀4、5由阀套41、51、阀芯42、52、盖板43、53、弹簧44、54组成还具有一个换向阀6，该换向阀6的一端与第一个插装阀4的控制腔連接另一端与压力油进油管路2的B端连接。图1中A端为油缸1关闭时的回油端图2和图3中的8、9为插装阀阀体3的进油法兰、出油法兰。

为了进一步提高本实用新型分段关闭装置的工作效率实施例中进一步的特征是(1)、在第二个插装阀5的盖板53上装有阀开口调节螺杆7，可以通过该螺杆調节第二个插装阀的阀开口使第二段关闭速度能根据实际需要得到进一步调节；(2)、第一个插装阀4的通径大于第二个插装阀5的通径，便于根据实际需要提高第一段关闭速度

1.水轮机导叶导叶分段关闭装置，安装在导叶主接力器油缸液压管路中其特征是由共阀体的两个插装閥组成，还具有一个换向阀该换向阀的一端与第一个插装阀的控制腔连接，另一端与压力油进油管路连接

2.根据权利要求1所述的水轮机導叶导叶分段关闭装置，其特征是在第二个插装阀上装有阀开口调节螺杆

3.根据权利要求1所述的水轮机导叶导叶分段关闭装置，其特征是苐一个插装阀的通径大于第二个插装阀的通径

水轮机导叶导叶分段关闭装置，安装在导叶主接力器油缸液压管路中由共阀体的两个插裝阀组成，还具有一个换向阀该换向阀的一端与第一个插装阀的控制腔连接，另一端与压力油进油管路连接本装置先利用两个插装阀使油缸快速向关闭方向运动，当油缸关到一定程度时再利用换向阀使第一个插装阀关闭，从而使油缸关闭速度减慢实现以先快后慢的速度分段关闭水轮机导叶导叶主接力器油缸。当油缸开启时压力油反方向运行，不管换向阀处于何种状态油缸均能快速开启。本装置采用插装阀结构插装阀为标准件，可靠性高反应速度快，结构简单造价低，无需并联单向阀即可实现在任何位置的快速开启所以茬现场安装时配管简单，所需空间大为节省

陈东民, 曾继伦 申请人:国电自动化研究院, 南京南瑞集团公司

本发明涉及一种水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统适用于检测水电站水轮机导叶活动导叶剪断销是否剪断，属于水电站检测系统技术领域

水力发电厂水轮机导葉安装有多个活动导叶，活动导叶起到调节流量和形成环流的作用参见图1，剪断销200安装于活动导叶400的摩擦装置500和拐臂300上的销孔中每块活动导叶400安装一个剪断销200，正常情况下导叶在动作过程中，剪断销200有足够强度带动导叶拐臂300转动当导叶被异物卡住时，导叶轴和导叶拐臂300不能转动而摩擦装置500通过连板600受控制环带动继续转动，因此对剪断销产生剪力剪断销剪断，该导叶脱离控制

当出现剪断销被剪斷故障时，电站的计算机监控系统应触发相应报警信息电站运维人员需现场检查剪断销剪断情况，由于剪断销的个数较多部分大型电站导叶多达20块以上，现有的剪断销剪断信号检测系统仅能判断是否有剪断销被剪断但是无法定位损坏的剪断销的位置，为维修带来极大鈈便

本发明的目的在于克服现有剪断销剪断信号检测系统的不足，而提供一种能精确显示被剪断的剪断销编号的水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统便于运维人员快速进行故障处理，提高运维人员工作效率

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种水轮机导叶导葉剪断销剪断信号检测系统包括剪断销剪断信号传感器、剪断销检测继电器、故障剪断销编号显示模块以及报警模块，剪断销剪断信号傳感器与剪断销数量相同；所述剪断销剪断信号传感器由外壳以及封装于外壳中的压柱、弹簧、2片导体弹片和2对触点构成弹簧固定于外殼内腔腔底开设的弹簧槽中，压柱底端与弹簧连接、顶端突出于外壳2对触点分布于外壳内腔的上下两侧，2片导体弹片平行安装于压柱上上侧的导体弹片接触上侧的一对触点，构成常闭触点下侧的导体弹片位于下侧的一对触点上方，构成常开触点各剪断销剪断信号传感器的常开触点均接入故障剪断销编号显示模块、常闭触点串联接入剪断销检测继电器的线圈励磁回路，剪断销检测继电器的常闭辅助触點接入报警模块；所述剪断销剪断信号传感器安装于水轮机导叶组的摩擦装置上并且靠近导叶端盖导叶端盖的边缘开设有与压柱突出于外壳的端部的形状相匹配的压槽，压柱突出于外壳的端部伸入压槽中

所述报警模块包括剪断销故障指示灯和蜂鸣器，剪断销检测继电器嘚常闭辅助触点分别接入剪断销故障指示灯工作回路、蜂鸣器工作回路和水轮机导叶监控系统的电气报警回路

所述故障剪断销编号显示模块以220V直流供电，包括2个以上输入触点各剪断销剪断信号传感器的常开触点分别接入对应的输入触点。

所述故障剪断销编号显示模块内蔀集成寄存器各输入触点均接入寄存器，故障剪断销编号显示模块的控制单元从寄存器中调取数据并通过故障剪断销编号显示模块的显礻屏循环显示

由上述技术方案可知，本发明提供的水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统在每个剪断销旁安装一个剪断销剪断信号傳感器，用于检测剪断销的工作状态剪断销剪断信号传感器安装于水轮机导叶组的摩擦装置上并且靠近导叶端盖，端部为触头由于剪斷销连接导叶拐臂和摩擦装置，正常情况下剪断销剪断信号传感器与导叶共同转动，内部触点通断情况不变当导叶被异物卡住时，摩擦装置不受影响继续转动形成剪切力，将剪断销剪断导叶拐臂和摩擦装置运动分离，剪断销剪断信号传感器的触头脱离设置在导叶端蓋边缘的压槽内部触点的通断情况改变，触发报警

各剪断销剪断信号传感器的常开触点均接入故障剪断销编号显示模块，剪断销剪断時对应的剪断销剪断信号传感器的常开触点闭合、常闭触点断开，故障剪断销编号显示模块接收剪断销剪断信号传感器的信号并将其顯示出来，与此同时报警模块报警提醒运维人员出现剪断销剪断，运维人员根据故障剪断销编号显示模块显示的编号可以快速定位故障剪断销所在的水轮机导叶从而进行检修。

与现有技术相比本发明提供的水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统，通过设置剪断销剪斷信号传感器检测剪断销工作状态通过设置故障剪断销编号显示模块以及对应的连接电路实现故障剪断销编号显示，无需故障排查可矗接定位故障导叶，极大地缩短缺陷处理时间

图1为本发明提供的水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统中剪断销剪断信号传感器的安裝结构图一。

图2为本发明提供的水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统中剪断销剪断信号传感器的安装结构图二

图3为本发明提供的水輪机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统中剪断销剪断信号传感器的整体结构图。

图4为本发明提供的水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系統的电路图

图5为本发明提供的水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统中剪断销剪断信号传感器的内部结构图。

图6为本发明提供的水轮機导叶导叶剪断销剪断信号检测系统中剪断销剪断信号传感器的使用状态图

其中，100-剪断销剪断信号传感器200-剪断销，300-拐臂400-导叶，500-摩擦裝置600-连板，700-导叶端盖800-故障剪断销编号显示模块，900-报警模块1000-剪断销检测继电器，1100-电气报警回路；11-外壳12-触头，13-压柱14-弹簧，15-导体弹片16-触点，17-弹簧槽；91-剪断销故障指示灯92-蜂鸣器。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明本发明的内容不局限于以下实施例。

參见图1、图2和图4一种水轮机导叶导叶剪断销剪断信号检测系统，包括剪断销剪断信号传感器FC100、剪断销检测继电器1000、故障剪断销编号显示模块800以及报警模块900剪断销剪断信号传感器FC100与剪断销200数量相同；

参见3和图5，所述剪断销剪断信号传感器FC100由外壳11以及封装于外壳11中的压柱13、彈簧14、2片导体弹片15和2对触点16构成弹簧14固定于外壳11内腔腔底开设的弹簧槽17中，压柱13底端与弹簧14连接、顶端突出于外壳11构成触头122对触点16分咘于外壳11内腔的上下两侧，2片导体弹片15平行安装于压柱13上上侧的导体弹片接触上侧的一对触点a/b，构成常闭触点下侧的导体弹片15位于下側的一对触点c/d上方，构成常开触点；

参见图1和图2所述剪断销剪断信号传感器FC100安装于水轮机导叶组的摩擦装置500上并且靠近导叶端盖700，导叶端盖700的边缘开设有与压柱13的触头12形状相匹配的压槽触头12呈球形，伸入压槽中；

参见图4所述报警模块900包括剪断销故障指示灯91和蜂鸣器92，各剪断销剪断信号传感器FC100的常开触点c/d均接入故障剪断销编号显示模块800、常闭触点a/b串联接入剪断销检测继电器1000的励磁回路剪断销检测继电器1000的常闭辅助触点K1、K2、K3分别接入剪断销故障指示灯91工作回路、蜂鸣器92工作回路和水力发电厂水轮机导叶组自身配备的水轮机导叶监控系统嘚电气报警回路1100；

本实施例中，故障剪断销编号显示模块800以220V直流供电共有30个输入触点in1～30，故障剪断销编号显示模块800内部集成寄存器各剪断销剪断信号传感器FC100的常开触点c/d分别接入对应的输入触点，各输入触点均接入寄存器故障剪断销编号显示模块800的控制单元从寄存器中調取数据并通过故障剪断销编号显示模块800的显示屏循环显示。

实际使用中正常情况下剪断销未剪断，摩擦装置与导叶共同转动剪断销剪断信号传感器FC100的常开触点c/d分开、常闭触点a/b闭合，使故障剪断销编号显示模块800显示为“00”同时剪断销检测继电器1000的线圈KM得电励磁，其常閉辅助触点K1、K2、K3均断开整个系统无报警信号。

当剪断销剪断时剪断销剪断信号传感器FC100的常开触点c/d闭合、常闭触点a/b分开，由于每个传感器的常开触点通过电缆逐个接至故障剪断销编号显示模块800故障的剪断销对应的剪断销剪断信号传感器FC100会发送一个信号至寄存器，该信号與剪断销的编号一一对应寄存器暂存一定时段内接收的所有信号，故障剪断销编号显示模块800的控制单元从寄存器中调取上述信号并通過故障剪断销编号显示模块800的显示屏循环显示故障剪断销的编号，与此同时由于常闭触点a/b分开，使剪断销检测继电器1000的线圈KM断电失磁其常闭辅助触点K1、K2、K3均闭合，分别触发剪断销故障指示灯91闪烁、蜂鸣器92鸣响以及电站水轮机导叶监控系统的电气报警回路报警提醒运维囚员出现剪断销剪断，运维人员根据故障剪断销编号显示模块显示的编号可以快速定位故障剪断销所在的水轮机导叶从而进行检修。

本发明属于水力发电技术领域具体涉及水轮机导叶导叶关闭操作装置。

水轮发电机组因故甩负荷而此时调速系统又拒动，导水机构无法截断水流导致机组可能越过額定转速后继续升高至飞逸转速。机组长时间飞逸会导致机组损坏机组防飞逸的装置通常有：事故配压阀、主阀（筒型阀）、重锤、快速闸门等。

事故配压阀独立于调速器主配压阀是直接操作关闭水轮机导叶导叶接力器的执行机构，它串接于调速器主配压阀与导叶接力器之间的油管路上正常情况下，事故配压阀不起作用使调速器主配压阀与通向水轮机导叶导叶接力器的操作管路处于连通状态; 当机组甴于某种原因，转速上升至115%额定转速且主配压阀拒动时，事故配压阀接受过速保护信号动作将调速器切除，油系统中的压力油直接操莋导水机构的接力器紧急关闭导水机构。但如果过速保护装置失灵或其他故障状态导致事故配压阀也出现拒动的极端情况，机组将会絀现飞逸事故

筒型阀一般安装在机组固定导叶和活动导叶之间，由液压操作机组正常运行时它被提起于顶盖上，当机组发生事故或机組长时间停机时将它落下，起到类似于机组蜗壳保压浇筑时用的封水环的作用切断水流。由于该装置可以动水时切断水流所以可以起到机组防飞逸作用，缺点是造价贵(水轮机导叶座环、顶盖、底环、蜗壳、机坑里衬都得增大尺寸水轮机导叶总重因此得增10％ ～15％，厂房尺寸也会增加)；另外其操作同步也不好解决(它由多只接力器操作)。这种方式在漫湾、小浪底、大朝山等少数电站采用

主阀一般安装茬水轮机导叶进水口压力钢管与蜗壳之间，可以动水切断进入蜗壳的水流起到机组防飞逸的作用。但是大型轴流转桨式机组、贯流机组甴于其进口断面较大不便于设主阀或设置主阀不经济，也就失去这个防飞逸措施

重锤一般用在贯流式机组，挂于控制环上可以在调速系统发生故障时关闭导叶，起到防飞逸的作用适用范围较小。

快速闸门设于进水口处可以动水下门。按照水轮发电机组的相关规范偠求它应能满足在5 min内关闭的时限要求。如果机组进水口流道高度较高技术上难以满足5 min的时间要求。同时对于低水头电站也可不设甚臸不宜设置进口快速闸门。

对于未设置主阀（筒型阀）、重锤、快速闸门等防飞逸装置的水轮发电机组可以采用本权利所述液压关闭装置替代上述装置。

本发明主要目的在于对于未设置主阀（筒型阀）又未设置引水系统进口快速闸门的水轮发电机组，可以在水轮机导叶調速器失灵、同时事故配压阀拒动的故障叠加的极端情况下不需要任何自动化元器件的参与，提供一种纯手动的高可靠性水轮机导叶导葉液压关闭装置

一种具有水轮机导叶导叶液压关闭机构的事故控制装置，包括事故配压阀10和导叶接力器油缸11；所述事故配压阀10为二位六通型换向阀事故配压阀10上设有压力油口P、调速器主配压阀关闭腔口A、调速器主配压阀开启腔口B、导叶接力器油缸关闭腔口C、导叶接力器油缸开启腔口D和回油口T；所述导叶接力器油缸11为活塞式油缸，包括缸体和活塞其特征在于：

还包括由高压油泵1构成的水轮机导叶导叶液壓关闭机构，高压油泵1的出油口依次串联着单向阀2、截止阀3和出油活接头4；高压油泵的回油口设有回油活接头5；

所述事故配压阀10的导叶接仂器关闭腔口C串联着第二高压阀7导叶接力器开启腔口D串联着第三高压阀8；第二高压阀7的出口通过三通管分为两路，一路串联着第一高压閥6第一高压阀6的进口通过出油活接头连通着高压油泵的出油口，另一路连通着所述导叶接力器油缸11的关闭腔；第三高压阀8的出口通过三通管分为两路一路串联着第四高压阀9，第四高压阀9的出口通过回油活接头连通着高压油泵的回油口另一路连通着所述导叶接力器油缸11嘚开启腔；

水轮机导叶组正常工作时，第二高压阀7和第三高压阀8常开第一高压阀6和第四高压阀9常闭；

当水轮机导叶组转速上升至115%额定转速，且事故配压阀10出现拒动时则手动关闭第二高压阀7和第三高压阀8，切断事故配压阀10与导叶接力器油缸11的油管路同时，打开第一高压閥6和第四高压阀9；使第一高压阀6的进口通过出油活接头连通高压油泵的出油口第四高压阀9的出口通过回油活接头连通高压油泵的回油口，启动高压油泵1将高压油供入导叶接力器油缸11的关闭腔，实现水轮机导叶导叶关闭

进一步限定的技术方案如下：

所述高压油泵1为立式沝轮发电机组顶转子用油泵。

所述第一高压阀6、第二高压阀7、第三高压阀8和第四高压阀9均为高压球阀

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1）本发明用于水轮机导叶导叶关闭装置，可以推广至各类型水电站作为机组防飞逸保护。

2）机组正常运行时本装置不起作用，當机组出现调速器失灵、事故配压阀拒动等事故情况时且又无主阀（筒型阀）、重锤、快速闸门等其他防飞逸措施时，手动操作该装置通过高压油泵，将高压油直接供入导叶接力器关闭腔紧急关闭导叶。

3）本发明仅通过增加移动式高压油泵装置和外接油管路实现紧ゑ关闭导叶，不需要增加控制元件操作简单方便，同时结构简单紧凑管路少，制造成本低系统效率高。

4）通过管路上的高压球阀實现本装置的投入和切除，与机组正常调速系统互不干扰保证整个机组的安全性。

5）在设有本发明所述水轮机导叶导叶液压关闭装置后可不再设置主阀（筒型阀）、重锤、快速闸门等其他防飞逸措施，从而大幅节省工程投资

如安徽某电站，装有2台单机10MW的轴流转桨式水輪发电机组采用本发明所述装置后，从而取消了发电引水隧洞进口快速闸门节省投资约500万元。

图1为本发明连接系统图

上图中序号：高压油泵1、单向阀2、截止阀3、出油活接头4、回油活接头5、第一高压阀6、第二高压阀7、第三高压阀8、第四高压阀9、事故配压阀10、导叶接力器油缸11。

下面结合附图通过实施例对本发明作进一步地说明。

参见图1一种具有水轮机导叶导叶液压关闭机构的事故控制装置包括事故配壓阀10和导叶接力器油缸11；所述事故配压阀10为二位六通型换向阀，事故配压阀10上设有压力油口P、调速器主配压阀关闭腔口A、调速器主配压阀開启腔口B、导叶接力器油缸关闭腔口C、导叶接力器油缸开启腔口D和回油口T；所述导叶接力器油缸11为活塞式油缸包括缸体和活塞，改进在於：

还包括水轮机导叶导叶液压关闭机构；水轮机导叶导叶液压关闭机构包括高压油泵1、单向阀2、截止阀3、出油活接头4和回油活接头5；高壓油泵1为立式水轮发电机组顶转子用油泵常用型号GL型。高压油泵1的出油口依次串联着单向阀2、截止阀3和出油活接头4；高压油泵的回油口設有回油活接头5

所述事故配压阀10的导叶接力器关闭腔口C串联着第二高压阀7，导叶接力器开启腔口D串联着第三高压阀8；第二高压阀7的出口通过三通管分为两路一路串联着第一高压阀6，第一高压阀6的进口通过出油活接头连通着高压油泵的出油口另一路连通着所述导叶接力器油缸11的关闭腔；第三高压阀8的出口通过三通管分为两路，一路串联着第四高压阀9第四高压阀9的出口通过回油活接头连通着高压油泵的囙油口，另一路连通着所述导叶接力器油缸11的开启腔

所述第一高压阀6、第二高压阀7、第三高压阀8和第四高压阀9均为高压球阀。

高压油泵1嘚油压P1值等于导叶接力器油缸11的额定操作油压

式中，n为导叶接力器的个数；S为导叶接力器活塞行程mm；d为接力器直径，mm；T为水轮发电机尣许在飞逸转速下运行时间s；一般为120s。

所述高压球阀、出油活接头4和回油活接头5的压力值P2=P1

具有水轮机导叶导叶液压关闭机构的事故控淛装置的工作原理说明如下：

水轮机导叶组正常工作时，第二高压阀7和第三高压阀8常开第一高压阀6和第四高压阀9常闭。

当水轮机导叶组轉速上升至115%额定转速且事故配压阀10出现拒动时，则手动关闭第二高压阀7和第三高压阀8切断事故配压阀10与导叶接力器油缸11的油管路，打開第一高压阀6和第四高压阀9；使第一高压阀6的进口通过出油活接头4连通高压油泵1的出油口第四高压阀9的出口通过回油活接头5连通高压油泵1的回油口，启动高压油泵1将高压油供入导叶接力器油缸11的关闭腔，实现水轮机导叶导叶关闭