水利工程論文-石頭河壩后水電站應用的強驅動、力反饋集成式水輪機調速器摘要：介紹陜西省石頭河水庫壩后水電站應用的強驅動、力反饋式水輪機調速器的組成特點和運行效果，著重介紹該型調速器電液隨動系統采用的新穎關鍵組成部分強驅動、力反饋集成式電液主配壓閥。關鍵詞：水輪機調速器電液隨動系統集成式電液主配壓閥概述石頭河壩后電站裝機四臺，號機配備西安啟元自控技術研究所研制的型調速器；、號機原配備型調速器，年起由該所先后對號和號機調速器進行改造。這三臺調速器的整體結構均屬“電子調節器電液隨動系統”類型，其中電子調節器號和號機為數字模擬混合型，號機為（可編程計算機控制器）型；電液隨動系統均為強驅動、力反饋集成式。三臺調速器突出的特點是采用了新型強驅動、力反饋集成式電液主配壓閥，大大簡化了電液隨動控制系統的結構，有效地提高了系統的隨動精度、反應速度和工作的可靠性，為水輪機調速器整機性能指標的進一步提高奠定了優良的基礎。該隨動系統是一種新式輔助接力器型電液隨動系統。它不僅具有傳統的輔助接力器型電液隨動系統可以取消中間接力器型隨動系統中必設的主接力器的機械反饋機構、消除或減小其機械反饋機構的剛度和主配壓閥的死區對控制精度所產生的不利影響等優點，而且由于所采用的強驅動、力反饋集成式電液主配壓閥是集電機轉換器、液壓先導級、輔助接力器、主配壓閥和事故停機機構于一體的電液集成塊，替代了傳統系統中多個分散布置的元件和機構，因而在系統的結構上更加簡單、合理；同時由于該系統的中間環節較少，各環節給系統造成的誤差就更小，信號傳遞所需的時間就更短，故障率也就更低，因而系統的隨動精度、反應速度和工作可靠性更高。具有廣泛的推廣應用前景。電液隨動系統電液隨動系統框圖如圖所示。由圖可見，這是一種非常簡單的電液隨動系統，它將由調節器輸入的電氣指令信號精確地轉換為主接力器的機械位移輸出。其中關鍵的組成部分是強驅動、力反饋集成式電液主配壓閥，以下予以重點介紹。強驅動、力反饋集成式電液主配壓閥強驅動、力反饋集成式電液主配壓閥伺服部分的原理框圖如圖所示。在圖中，擺動電機將從驅動放大器輸入的功率驅動信號轉變為相應的力去驅動先導閥；先導閥在該力作用下輸出流量，使輔助接力器產生位移；輔助接力器的位移一方面使主配壓閥輸出流量，去推動主接力器，另一方面通過位移力變換器將其位移變換為力，反饋給先導閥，促使先導閥復中；穩定后先導閥所受輔助接力器的反饋力與擺動電機的驅動力大小相等、方向相反，從而處于中位，輔助接力器及主配壓閥則處于與驅動力成正比的位移位置。在這個過程中，先導閥的位移量實際上很小，因而可以應用輸出位移雖然不大但輸出力卻很大的電機轉換器，如擺動電機、比例電磁鐵、步進電機等，以產生很強的驅動力，進一步提高其抗油污能力；而輔助接力器及主配壓閥的位移量并不受先導閥位移量的限制，可以在相當大的范圍內根據需要進行設計：因為在同樣的驅動力下輔助接力器及主配壓閥所對應的位移量與反饋彈簧的剛度有關，剛度大位移量小，剛度小則位移量大。因而該方案具有寬廣的適用范圍。下面結合圖較詳細地介紹該方案的基本結構和工作原理。圖是強驅動、力反饋集成式電液主配壓閥的原理結構圖。圖中，主配壓閥及其與輔助接力器的連接、開機時間及關機時間的調整機構等都是常規的，不再贅述。核心部分的基本結構是：擺動電機（其本體部分未在圖中示出）的偏心輸出軸通過滾動軸承、連接件、軸銷與先導閥閥芯的上端連接；先導閥的輸出油路通輔助接力器的上腔；輔助接力器活塞的上部同心的裝有位移力變換器；位移力變換器由反饋彈簧、上彈簧座、下彈簧座和反饋桿組成，反饋桿的上端與先導閥閥芯的下端固接。核心部分的工作原理是：擺動電機在功率驅動信號的作用下產生相應的角位移，通過其偏心輸出軸、滾動軸承、連接件、軸銷使先導閥閥芯產生對應的軸向直線位移，例如擺動電機在視圖的順時針方向上產生角位移，那么先導閥閥芯則產生向下的直線位移，先導閥閥芯的控制閥盤上沿開啟，將輔助接力器的上腔與回油接通，輔助接力器活塞在主配壓閥閥芯向上作用力的推動下產生向上的位移，位移力變換器的上彈簧座與內螺套分離，反饋彈簧的壓縮力即通過反饋桿反饋給先導閥閥芯，該反饋力是向上的，將使先導閥閥芯向中位方向移動，穩定后反饋力與驅動力相等，先導閥閥芯恢復到中位，控制閥盤將閥口關閉，此時輔助接力器活塞及主配壓閥閥芯向上的的位移量與先導閥閥芯所受向下的驅動力成正比。反之，擺動電機在反時針方向上產生角位移先導閥閥芯向上位移先導閥閥芯的控制閥盤下沿開啟輔助接力器的上腔與壓力油接通輔助接力器活塞在上腔油壓的作用下克服主配壓閥閥芯向上的作用力而產生向下的位移位移力變換器的下彈簧座與輔助接力器活塞中安裝位移力變換器的腔體下部臺階分離反饋彈簧的壓縮力通