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1、1.概述人类社会不能离开电，但在当前世界上大多用的是火力发电，对于要持续发展的人类社会来说，毕竟不是长久的事，水电应运而生，发展水电是必然也是必须的，水轮机调速器产生于十九世纪末期，经历了由机械液压调速器向电液调速器发展的漫长历程，到二十世纪八、九十年代，电液调速器已十分成熟，成为水轮机调速器的主流产品。 电液调速器的电气部分善于及时应用电子行业的新技术、新产品，几乎与电子技术同步发展。无论是电子管、晶体管、集成电路，还是微机、可编程控制器（PLC）、可编程计算机控制器（PCC），往往是问世不久，就在水轮机电液调速器上得到了应用。而电液调速器的机械液压部分却基本处于停滞状态，与在许多行业中广泛
2、应用的现代液压技术存在着巨大差距。例如：液压元件与数十年前的机械液压调速器基本一样，依然是单件、小批量的生产模式；工作油压维持在2.5Mpa 或4.0 Mpa的低压水平上；压力容器采用油、气接触的普通压力罐；等等。众所周知，在冶金、矿山、起重、运输及工程机械等行业中得到广泛的应用的现代液压技术，同样拥有大量先进而成熟的技术成果：液压元件为大批量工业化生产，品种齐全，标准化、系列化程度高；工作油压早已达到16 31.5 Mpa；压力容器广泛采用油、气分离的囊式蓄能器；等等。从本质上讲，正是由于没有及时吸收、应用液压行业的新技术、新产品，才导致了电液调速器机械液压部分的停滞和落后状态。反之，只有更
3、好地吸收、应用液压行业的新技术、新产品，才能促进电液调速器机械液压部分加快技术进步、实现产品的升级换代高油压水轮机调速器一面世，便以其高性能、高可靠性、高性价比等显著的技术经济优势赢得了用户和市场，迅速得到推广。短短数年间，初步形成了自3000 Nm到50000 Nm的各型中小型高油压水轮机调速器产品，以及用于冲击式水轮机的各型高油压调速器产品。截止到2005年底，已有数百台中小型高油压水轮机调速器在全国各地电站投入运行，部分高油压水轮机调速器还出口国外，受到用户及设计、安装单位的一致好评，显示了强大的生命力。2.系统使用要求,进行负载特性分析2.1 设定以混流式水轮机为例,额定水头25m,机
4、组额定功率400kw，混流式水轮机以调节导叶角度以调节水的流量，从而改变叶轮的转速2.2液压控制系统设计的一般步骤1.油压装置的系统设计，应遵循以下原则： 容量不大于40升的小型高压油压装置，通常只设一台高压齿轮泵组。如机组有无电源开机的要求，则应再并联一台手摇柱塞泵。蓄能器容量为（40300）升的大中型高压油压装置，通常设两台高压齿轮泵组。对容量更大及用于转桨式水轮机桨叶控制部分的高压油压装置，也可考虑设两大一小共三台高压齿轮泵组，中较小的齿轮泵组用于补充系统的经常性耗油。2.每台高压齿轮泵组一般应并联一只安全阀，对功率较大的泵组，可考虑同时设置一只卸荷阀。3. 压力滤油器应设置在蓄能器的进
5、油侧，而不应设置在蓄能器的供油侧，以保护蓄能器的胶囊不受机械杂质的损害。每台齿轮泵组设一只单联的压力滤油器，比两台齿轮泵组共用一只双联的压力滤油器更为灵活、可靠。压力滤油器与蓄能器间应设置单向阀，既保证停泵时压力油不倒流，又方便滤油器清洗。4.系统功率平衡与频率调整在电力系统中，由于电能不能大量储存，发电、供电和用电是同时完成的。在任何时刻，电力系统的发电、输配电和用户的用电必须保持功率平衡。电力系统的功率平衡包括有功功率平衡和无功功率平衡。有功功率的不平衡会导致系统频率的波动；无功功率的不平衡则会导致系统电压的波动，严重时甚至导致电力系统的解列和崩溃。由于用户负荷随时都在变化，因而要求发电厂
6、跟随负荷变化不断地进行有功功率和无功功率的调整，以保持电力系统的功率平衡。调整无功功率以保持系统电压稳定由发电机励磁系统实现；而调整有功功率以保持系统频率稳定则是靠机组的调速器实现的。发电机的频率与转速、磁极对数有以下关系： 式（1-1）中：f为发电机输出的交流电压频率（Hz）；p为发电机的磁极对数；n为发电机的转速（r/min）。发电机的磁极对数p对具体的发电机来说，是一个确定值。由式（1-1）可知，发电机输出的频率与发电机组的转速成正比。要保持机组频率稳定，就要保持机组转速稳定。为保持机组转速稳定，就要保持输入机组的功率所转换的电功率与机组输出的电功率相等。若输入机组的功率大于机组输出的功
7、率，机组转速和系统频率将上升；反之，若输入机组的功率小于机组输出的功率，机组转速和系统频率将下降。由于电力系统的负荷是随机变化的，机组转速和系统频率必然产生随机波动，显然，机组的功率平衡只能是动态平衡，机组转速和系统频率不可能绝对不变，而只能尽量减少其变化范围，使其稳定在允许的范围内。我国电力系统规定：电网频率应保持50Hz，对电网容量在3000MW及以上者，其允许偏差为0.2Hz，对容量在3000MW以下的地方电力网，其允许偏差为0.5Hz；在系统负荷发生变化时，依靠系统中各发电机组的调速器自动实现的频率调整，称为一次调频；在系统负荷发生较大变化时，仅依靠一次调频尚不能使系统频率稳定在允许的
8、范围内时，需通过另外的自动装置或技术措施对系统频率作进一步的调整，这类调整称为二次调频。2.3功率的调节方法水轮机的功率：N=9.81QH(kW) （1-2）式（1-2）中：Q：水轮机的流量（m3/s）H：水轮机工作水头(m)：水轮机的效率由于水轮机工作水头难以调整，因此只能用改变进入水轮机的流量的方法调整水轮机功率。对于不同类型的水轮机，流量调节方式及流量调节机构各不相同。混流式、轴流定桨式水轮机的流量调节方式为单调节，其流量调节机构是导叶；冲击式水轮机的流量调节方式为双调节，其流量调节机构是喷针和折向器；转桨式水轮机的流量调节方式为双调节，其流量调节机构是导叶和桨叶。对于单调节水轮机，在调
9、速器及操作器选型前，首先要确定所选调速器或操作器的操作功。2.4调速器的操作功应考虑三个因素一是液压缸须克服的导水机构水力矩的大小；二是液压缸须克服的导水机构机械摩阻力的大小；三是要留有必要的操作功裕量。导水机构水力矩的大小取决于水轮机的类型和大小，也取决于水轮机的实际工作水头和流量。导水机构机械摩阻力的大小取决于导水机构的具体结构、加工质量和安装质量，也取决于导水机构在运行中的锈蚀和卡阻情况。机组所需的调速器操作功通常应由水轮机制造厂家计算、提供。对于中小型混流式及轴流定桨式水轮机，如已知其有关参数，可按下列近似公式估算机组所需的 操作功A：公式一 （Nm） （10-1） 式中：Q为机组额定
10、流量（m3/s）； Hmax为最大水头（m）； D1为水轮机转轮直径（m）公式二 （Nm） （10-2）式中：N为机组的额定功率（kw）； H为额定水头（m）。 公式三中型反击式水轮机导叶接力器所需的调速功A可按下式计算 （Nm） （10-3）式中：b0为水轮机导叶高度，m；a0max为水轮机导叶最大开度，mm；k为与机型有关的系数对于混流式水轮机：D13.0m、K=2.94；对于轴流式水轮机：K=2.94。为分离式机结构,液压缸不安装在回油箱上,而直接与水轮机导水机构相连,机械液压部分的要求：1.手动开停机增减负荷及带负荷运行.2.无条件,无扰动地进行自动与手动的相互切换.3.检测到电气故障
11、时,能自动的切为手动,并将负荷固定于故障前的状态.整个系统的原理2-1 系统原理图根据公式2,根据公式,估算出机组所需的操作功2400 Nm3设计液压系统的主要方案31确定回路方式选用开式回路,执行元件的排油回油箱,油液经过沉淀,冷却再进入液压泵的进口。3.2选用液压油液选用抗磨液压油。3.3初定系统压力16Mpa以下。3.4选择执行元件该液压系统需要往复的控制导叶角度,选用双作用活塞液压缸。3.5确定液压泵类型该系统压力21MPa,选用齿轮泵。3.6选择调速方式该系统对速度的稳定性要求较高,选用调速阀的节流调速回路。3.7选择调压方式溢流阀旁接在液压泵的出口,在进油和回油节流调速系统中为定压
12、阀,保持系统工作压力恒定,当液压系统在工作循环不同阶段的工作压力相差很大时,为节省能量消耗,应采用多级调压。3.8选择换向回路为保证系统的稳定,采用手动与电动并联方式,当遇到电气故障时,自动切换为手动。3.9绘制液压系统原理图自油压装置输送来的压力油,在压力表后,分为左中右三条并联油路构成,左边油路是自动调节回路,由数字开关阀组成,中间油路是手动操作阀和锁定阀组成,右边油路为紧急停机和锁定,电磁阀构成的紧急停机回路。上述三条并联油路的控制阀各自有两个输出工作油口,所有控制液压缸开启的油口并为一条油管,经单向节流阀与液压缸关闭腔相连,位移反馈装置用于向调速器电气部分反馈液压缸的位移信号。4. 液
13、压部分可靠性分析:为了稳妥可靠，GKT系列高油压调速器还是选用滑阀类换向阀作功率级液压阀传统调速器的自动调节、手动操作与紧急停机都是通过主配压阀实现的，由于主配压阀的体积较大，设计中不考虑主配压阀的冗余配置。运行中万一出现主配压阀卡死在开机侧的事故，自动调节、手动操作与紧急停机均将失灵。除小型调速器可用操作手轮控制外，大中型调速器便无法进行任何操作，直接影响机组的安全运行。对于高油压调速器而言，由于各类控制液压阀对油质要求比传统主配压阀更高，因而对高油压调速器调节控制系统的可靠性应有更高的要求。GKT系列高油压调速器，在系统设计中采取了以下措施，以确保液压控制系统的（1）可靠性：1）采用自动调
14、节阀组、手动操作阀与紧急停机电磁阀三者各自独立、相互并联的系统方案。与传统调速器的液压系统类比，相当于三者各有自己的“主配压阀”，大大提高了配置的冗余度；2）自动调节阀组的进、排油侧串联有手自动切换阀，在手动操作或紧急停机时，该阀将同时切断自动调节阀组的油路。即使自动调节阀组发生卡死或其他任何故障，都不会影响手动操作和紧急停机的正常工作；万一手自动切换阀因电气故障或阀体本身故障不能自动切换，还可用切换阀上的手动按钮进行切换。3）自动调节阀组被手自动切换阀切断油路后，因紧急停机电磁阀处于复归状态，油路也被切断，调速器处于手动工况，用手动操作阀能可靠地进行机组的开停机和增减负荷操作。4）自动调节阀
15、组被手自动切换阀切断油路后，只要紧急停机电磁阀接到紧停信号，即能可靠动作，实现紧急停机。万一紧急停机电磁阀因电气故障或阀体本身故障不能动作，还可用紧停阀上的手动按钮进行紧急停机，也可通过手动操作使机组停机。5）在功率级液压阀的选择上，有滑阀类换向阀与插装阀两种方案。与滑阀类换向阀相比，插装阀具有过流量大及漏油量小的优点。但有分析指出：当滑阀类换向阀的阀芯卡在开启位置，只会导致机组全开，系统油压仍然保持，还可用其它措施使机组停机。而插装阀的某一单元万一卡在开启位置时，就有出现压力油与回油直接连通的可能，从而导致系统失压、失控。在此问题上目前尚有不同观点。赞成采用插装阀的认为，插装阀的优点明显，而
16、插装单元卡死的可能几乎不存在。5系统的参数计算及液压元件的选择5.1执行元件主要结构尺寸计算1液压缸的主要尺寸确定根据初定的系统压力,液压缸的最高工作压力Pmax=0.9Mpa.调速器要求油缸全开全关动作速度相等，最大负载为工进阶段的负载F=25000N,可得液压缸活塞作用面积A=Fl/pmax根据最大负载F=25000N按此计算A1=F/（P1-1/2Pb） =25000/40105-1/28105 =61.4cm2由A1=A2 可知活塞杆直径d=0.707D=0.7078.84=6.25cm按GB/T23481993将所计算的D,d值分别圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封装置。圆整后
17、得D=9cm d=6.3cm按标准直径算出A1=D2/4=/499=63.6cmA2=/4（D2-d2）=32.4cm按最低工进速度验算液压缸次寸，查产品样本，调速器最小稳定流量q=0.05L/min因工进速度v=0.05m/min为最小速度，则A1qmin/vmin=0.05/0.5=10cm 63.6cm满足最低速度的要求。视液压缸回油背压为零。对双活塞杆液压缸A五 油源的液压件及油管通径选择电机泵组是为高压油压装置提供压力油源的重要部件，通常由电机、电机支座、联轴器、高压齿轮泵及吸油滤油器组成。2电机为延长油泵使用寿命，选用转速较低的4极Y系列异步电动机。电机泵组装配图电机功率按下式计算
18、：N = PQ/ (W)式中：P为油泵的实际额定工作油压，MPa Q据油泵的每转排量和实际转速求得的油泵排量，cm3/s。 为电机泵组的总效率，一般选0.80.85根据电机功率的计算结果后，选择功率相近且偏大的电机。3高压齿轮泵高压油压装置的油泵选用高压齿轮泵，其额定工作油压应不低于20 Mpa。在各类油泵中，齿轮泵抗油污能力最强。近十余年来，齿轮泵技术有了长足的进步，20MPa及25MPa的高压齿轮泵已有成熟的系列产品。传统观点认为：与螺杆泵相比，齿轮泵流量脉动及压力脉动大，噪声也大。事实上，在高压油压装置中，有容积较大的蓄能器，因而流量脉动及压力脉动均被消除，不会对系统工作产生任何影响；其
19、噪声在水电站的运行环境中亦不明显。加之高压齿轮泵还具有体积小、重量轻、价格低、结构简单、维修方便和吸油性能好等优点，因而十分适用于高压油压装置。 高压齿轮泵工作原理如图3-6所示。图3-6 高压齿轮泵工作原理图 1泵体 2齿轮 3轴套一对具有相同参数的齿轮2互相啮合，被包容在由泵体1和轴套3所组成的封闭空间内，齿轮的齿顶和泵体内孔表面间隙很小，齿轮端面和轴套的间隙也很小，因而由齿轮啮合点沿齿宽方向的接触线形成了两个隔开的封闭的油腔。当输入主动齿轮轴按图示方向沿顺时针转动时，啮合点左侧的封闭容积变大，造成局部真空，油箱的油在大气压作用下进入，形成吸油腔。另一侧，封闭容积逐渐变小，将油压出去，形成
20、压油腔，这就是高压齿轮泵的吸油和压油过程。当高压齿轮泵连续转动，吸油腔和压油腔的空间容积连续不断的变化，高压齿轮泵就形成了连续不断的吸油和压油。浮动轴套、端面间隙自动补偿结构是中小排量高压齿轮泵的典型结构：齿轮泵的齿轮轴支撑在轴套的轴承孔中，轴套端面和齿轮端面贴合，从而形成端面密封（3）。轴套在泵体内可以轴向浮动，轴套内孔是由薄钢板基体、铅青铜粉、聚四氟乙烯三层复合材料组成的DU轴承。在无压力时，依靠内密封的预压使轴承端面和齿轮端面无间隙贴合。在有压力时，由于液压平衡，使轴套两侧的压紧压力稍大于推开力，以保持在高压下，以及轴套端面磨损后还能和齿轮端面无间隙贴合。因为轴套可以轴向浮动，轴套端面磨
21、损后可以自动补偿，这样就保证了齿轮泵在高压下的性能和使用寿命。高压齿轮泵的排量，应满足蓄能器升压时间小于两分钟的要求。蓄能器升压时间系指：在一台油泵工作时，蓄能器的油压自正常操作压力下限升至正常操作压力上限所需的时间。齿轮泵允许吸入吸入高度不得大于500mm，吸油管不得漏气。安装时应注意齿轮泵的入口、出口和旋转方向，不得接反。齿轮泵轴端不得承受转矩以外的径向和轴向负载，安装时与原动机的不同轴度不得大于0.1mm，安装后，泵组可用手灵活转动。备用的齿轮泵，泵内须注入防绣油，外露加工面须涂防锈脂。4.联轴器所述电机泵组采用了较长的联轴器组件，可使高压齿轮泵处于油面以下工作，这样既改善了齿轮泵的吸油
22、和散热条件，也有利于减少噪音。连接电机1和传动轴4的联轴器外环由聚四氟乙烯制成，具有较好的自润滑性能，还可吸收少量的安装误差。传动轴4有上下两个轴承，以提高传动精度，减少噪音，并确保齿轮泵轴端不产生转矩以外的径向和轴向负载。5.吸油滤油器 1普通吸油滤油器 2自封式吸油滤油器吸油滤油器如图，安装在液压泵的吸油口，其作用主要是保护液压泵，防止吸油时将较大颗粒污染物吸入泵内。吸油滤油器的压差受液压泵吸油特性的限制，最大压差一般不大于002MPa。压差过大，容易造成液压泵吸空而导致气蚀损坏。因而吸油滤油器要有足够的过流量，以保持油液吸入通畅。吸油滤油器一般采用100-180m的网式或线隙式滤芯，最高
23、过滤精度不小于50m。普通吸油滤油器1结构简单，无壳体。但由于浸没在油面以下，维护不便。安装在油箱顶部或侧部的箱外自封式吸油滤油器。滤油器2，具有结构紧凑，管路简单和更换滤芯方便等优点。6.滤油器系统要求过滤精度为10m，流量按高于油泵输油量的3倍选取，同时考虑调速器用油量大小的因素。据此，对小型调速器选用ZU-E4010B型高压滤油器和WU-4080-J型吸油滤油器，对中型调速器选用ZU-E6310B型高压滤油器和WU-6380-J型吸油滤油器。其公称流量分别为40 L/min和63 L/min。高压滤油器过滤精度为10m，吸油滤油器过滤精度为80m。7.溢流阀选择根据工作压力及油泵的输油量
24、，选用DBDH6P/200型板式直动式溢流阀。通径为6mm，压力等级为20MPa8.单向阀选择根据油泵的输油量，选用S10P22型板式单向阀。通径为10mm，开启压力为0.15MPa。6油泵供排油管通径验算6.1油泵油管通径验算对于CB306型齿轮泵，供排油管可选用8mm通径的油管。在8mm通径时，管内流速为： V =103Q/A = 2.83 m/s式中 Q 油泵流量（L/s） A 供排油管过流面积（mm2）满足管内流速不大于 5 m/s 的要求。6.2其它油管的通径由于蓄能器的排油时间不受限制，其排油管的通径可选6mm。测压管通径则可以更小一些。7油源阀组油源阀组由溢流阀、压力滤油器、单向
25、阀及截止阀等液压件组成，各液压件均采用板式结构，集成于同一个液压集成块上。现将各液压件的结构功能与调整维护分述如下。7.1溢流阀溢流阀的作用是使系统中多余的液压油通过该阀溢出，从而维持其进口压力近于恒定的压力控制阀。在高压油压装置中，溢流阀用作系统的安全阀，防止液压系统过压而导致事故。溢流阀分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。高压油压装置中常用直动式溢流阀。直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。在直动式溢流阀中，当液压作用力低于整定的弹簧力时，阀芯在弹簧力的作用下压紧在阀座上，阀口关闭，溢流口无液压油溢出；当液压作用力超过整定的弹簧力时，阀芯开启，液压油溢流。弹簧
26、力随着开口量的增大而增大，液压力则随着开口量的增大而减少，直至液压作用力与弹簧力相平衡，系统压力便维持于溢流阀整定的安全压力值，从而防止了液压系统的过压。DBD型插入式直动溢流阀原理图对溢流阀的主要性能要求是：调压范围大，压力波动和压力超调小；过流能力大，压力损失和内泄漏量小；动作灵敏，噪声小。为保证良好流量特性，压力范围分为2.5、5、10、20、31.5、40 Mpa等级别，每个压力级别有一个弹簧，最大调整压力与压力级别相同。高压油压装置中，一般采用DBD型锥阀结构的直动式溢流阀用作安全阀。其连接方式有插装式连接、管式连接、板式连接。压力调节方式有：调节手柄、带锁的调节手柄和带保护罩的内六
27、角调节螺栓等三种。 图3-8为DBD型插入式锥阀结构的直动式溢流阀的原理图：该阀由插入体(1)弹簧(2)调节机构(3)具有减震活塞的锥阀 (4)及弹簧座(5)组成。锥阀靠弹簧力固定在弹簧座上，通过调节机构调整弹簧来无级调整压力。压力油从P口进入阀内，作用在锥阀和减震活塞上，当达到调定压力时，压力油克服弹簧力将锥阀向左推，压力油流向T口，锥阀的行程靠销钉限制。板式结构只需将插入式阀装上相应的板式阀体即可。 图3-9 压力滤油器溢流阀的型号规格，应根据高压油压装置的工作压力及油泵的输油量进行选择。安全阀的溢油管宜直接与回油箱连通，若与其它回油管并联时，注意其背压不得超过0.2MPa。7.2压力滤油
28、器压力滤油器装设在液压泵的出油口压力管路，以滤除液压油中混入的机械杂质和液压油本身化学变化所产生的胶质、沥青、炭渣等，从而防止阀芯卡死、孔隙堵塞以及液压元件过快磨损等故障的发生。压力滤油器的结构如图3-9所示，主要由壳体5、滤芯4、滤头3、旁通阀2和发讯器1组成。其对外联接方式有管式、板式和法兰式等。油液从外向内流径滤芯。当滤芯堵塞，压差达到预先设定值时，堵塞发讯器发出信号。若未即时采取维护措施，压差继续增大，则旁通阀开启，油液以旁路绕过滤芯，以防止滤芯破裂。 压力滤油器的主要性能要求如下：1. 过滤精度。指滤油器能够有效滤除的最小颗粒的尺寸。2. 压差特性。油液流经滤油器时在滤油器的入口和出
29、口之间产生的压差。3. 耐压等级。图3-10 折叠圆筒式滤芯结构图高油压调速器所用的压力滤油器，其过滤精度一般为1020m；滤芯最大压差一般为0.35-0.5MPa；耐压等级分为高压、中压和低压几种类型。滤芯是滤油器的关键元件，常见的滤芯有线隙式、片式、烧结式和折叠圆筒式等，应用最广的是折叠圆筒式滤芯。滤芯的过滤作用是利用多孔隙、可透性介质滤除悬浮在油液中的固体颗粒污染物，其主要机制可归纳为直接阻截和吸附作用。直接阻截是液流中的颗粒被过滤介质表面或内部的小孔拦阻。吸附作用是液流中的颗粒与滤芯内部孔隙周围的介质接触，并被吸附在过滤介质的内外表面上。折叠圆筒式滤芯的结构如图3-10所示， 将过滤材
30、料按一定距离折叠成圆筒状，以获得较大的有效过滤面积。滤芯内有金属骨架，以承受压差形成的液压力。滤芯采用的过滤材料主要有金属丝编织网、滤纸、合成纤维滤材、无机纤维滤材，以及不锈钢纤维烧结毡等。各类纤维滤材过滤精度高，可达510m，纳垢容量也大。不锈钢纤维烧结毡还具有机械强度高，耐冲击性能好，耐热和抗腐蚀性能强等优点，且清洗后可重复使用。压力滤油器采用压差式堵塞发讯器，通过滤芯两端的压差来驱动堵塞发讯装置。常用的堵塞发讯装置有目视式和电信号式两种类型。目视式发讯器一般采用一红色指示元件作为警告信号。电信号式堵塞发讯器通过电气开关接通灯光或声响装置报警。 7.3单向阀与截止阀图3-11 单向阀结构图
31、 1阀体2锥阀3弹簧4弹簧座单向阀的作用是：只允许油流向一个方向流动，不允许油流反向流动。通常用于油泵的出口，以防止停泵时压力油倒流。单向阀为锥阀式结构，液阻压力损失小，其对外连接方式有管式、板式和插入式等三种。图3-11为RVP系列板式单向阀的结构示意图，它由阀体1、锥阀2、弹簧3及弹簧座4组成。P1腔油流可克服弹簧力推开锥阀流向P2，但反向流动时将被锥阀阻断。单向阀有不同的开启压力供选择。开启压力愈大，其反向封闭愈快、愈可靠，但其正向压力损失也愈大。截止阀用于调速器的主供油阀、蓄能器组的放油阀等。截止阀通常为高压球阀，由阀体、球体、密封件、阀杆及手柄组成，具有液阻压力损失小、密封可靠及操作
32、方便等优点。其对外连接方式有内螺纹、外螺纹和板式连接等三种。图3 -12 囊式蓄能器结构图7.4囊式蓄能器作用与工作原理囊式蓄能器是高压油压装置的重要组成部分，它具有储存能量、稳定压力、吸收冲击和消除振动等作用。囊式蓄能器是利用气体(氮气)的可压缩性来储存能量的。在使用前，首先经顶部的充气阀向蓄能器中的气囊充以预定压力的氮气，然后用液压泵经底部的油口向蓄能器充油。在压力油的作用下，顶开菌形阀，油进入容器内，压缩气囊，当气腔和液腔的压力相等时，气囊处于平衡状态。当系统需要用油时，在气体压力作用下，气囊膨胀，输出压力油。囊式蓄能器的优点是：气腔与油腔之间被胶囊隔离，密封可靠，无漏气；胶囊惯性小，反
33、应灵敏；结构紧凑，维护简单；有系列化批量产品。囊式蓄能器的典型结构如图3-12，它是由上部的充气阀2、壳体4 、胶囊5和下部的菌形阀总成等组成。壳体是个均质无缝的压力容器，形状为两端成球形的圆柱体。其上端有个容纳充气阀的开口。由合成橡胶制成的完全封闭的梨形气囊模压在气门嘴上，形成一个封闭的空间。气囊经壳体下端开口置入后，借助于止动螺母3固定在壳体的上部。菌形阀总成由阀体座11、菌形阀6及其下面的弹簧组成，其作用是防止油液全部排出时，气囊膨胀出壳体之外。该阀用一对半圆支承环8卡住阀体座11的台肩，装在壳体的下部。橡胶托环7和密封环9构成阀体座与壳体的密封，用壳体外面的螺母经压环10拧紧固定。 型
34、号说明囊式蓄能器的型号一般用NXQ-*/*-*表示，其中NXQ是囊式蓄能器的名称代号；第二部分的分子部分表示以升为单位的公称容量，分母部分表示以MPa为单位的公称压力；第三部分以字母表示囊式蓄能器的安装连接方式：L表示螺纹连接，F表示法兰连接。囊式蓄能器的公称容量从0.4升到100升共十余个规格，在高压油压装置中，40升、100升及部分小容量的规格比较常用。公称压力有10 MPa、20 MPa、31.5 MPa三个规格，可根据实际需要选用。8控制液压阀及油路通径的计算选择8.1液压阀通径的计算选择自控液压阀有比例阀、手自动切换阀、液压锁及紧急停机电磁阀等。它们动作时应能保证液压缸能够以最短关闭
35、时间Ts走完全行程，其通径应根据可能的最大流量Qmax确定。对于操作功为50000Nm的调速器，自控液压阀由6mm通径的电液比例阀、手自动切换阀、液压锁等与较大通径的插装阀并联而成；紧急停机电磁阀是用6mm通径的电磁换向阀作为先导级，与插装阀共同构成的；因而应根据可能的最大流量Qmax选择插装阀的通径由于不同机组液压缸的实际最短关闭时间Ts范围很宽。因而应根据机组要求的最短关闭时间Ts和液压缸的实际外推全程用油量，来计算出系统的最大控制流量Qmax。Qmax=60VT/Ts （L/min） 式中 VT 液压缸实际外推全程用油量Ts 液压缸的实际最短关闭时间表五列出的不同Ts时的系统最大控制流量
36、，系按理论外推全程用油量计算，供参考。 不同Ts时的系统最大控制流量关闭时间Ts (秒)Q300(L/min)Q600(L/min) Q1000(L/min) Q1800(L/min) Q3000(L/min) Q5000(L/min) 300.821.642.744.938.2113.68 250.981.973.285.919.8516.42 201.232.464.107.3912.3120.52 161.543.085.139.2415.3925.65 131.893.796.3111.3718.9431.57102.464.938.2114.7824.6241.04 83.086.1
37、610.2618.4730.7851.3064.108.2113.6824.6341.0468.40 54.929.8616.4229.5649.2482.08 46.1612.3220.5236.9461.56102.638.216.427.449.382.1136.8根据最大控制流量并考虑适当裕量后，选择自控液压阀的通径。为使自控液压阀工作于较大的线性范围，选择时应使其过流能力接近并适当大于最大控制流量。依照表五所列数据，自左上至右下的各区块，分别对应下列自控液压阀： 4WRA6E5型电磁比例换向阀，1Mpa阀压降下名义流量为8升/分4WRA6E20型电磁比例换向阀，1Mpa阀压降下名义流
38、量为17升/分4WRE6E32型电磁比例换向阀，1Mpa阀压降下名义流量为32升/分4WRE10E64型电磁比例换向阀，1Mpa阀压降下名义流量为64升/分TJK116型插装阀集成控制块，推荐流量为160升/分综上所述，在高油压调速器设计中，自控液压阀的通径与液压缸的操作功，并没有必然的一一对应的关系。同一操作功的液压缸，在Ts不同时，可以而且应该选用不同通径的自控液压阀。8.2手动操作阀选择为便于手动操作，选用4WMM6J50型弹簧复位式手动换向阀。其最大过流量为1 L/s。使用时应根据各型调速器的要求加装不同的节流孔，使手动操作能达到一定的位置精度。8.3主油管上液压阀通径的选择主油管系指
39、联结蓄能器、控制阀块及液压缸的压力油管。主油管上的液压阀包括主阀、单向节流阀及分段关闭装置等，其过流能力也应保证液压缸以最短关闭时间Ts走完全行程。为减少压力损失，主油管上的主阀和单向节流阀的通径，应比自控液压阀的通径大一级。 分段关闭装置的行程滑阀与节流阀的过流能力之和，也应与主阀或单向节流阀相当。8.4集成块油路通径选择的一般原则集成块上直接与6、10液压阀相连的油路，通径分别为7.5和11；其它油路的通径，应比相应液压阀的通径大一级，分别为810和1416。 参考文献：1魏守平.现代水轮机调节技术M华中科技大学出版社，20022魏守平.我国水轮机数字式电液调速器评述J,水电自动化与大坝监
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