一种水轮机调速器转阀式主配压阀制造技术

本发明专利技术的一种水轮机调速器转阀式主配压阀，包括绕轴心转动的阀芯、固定不动的阀套、联轴器和用于驱动阀芯转动的伺服电机；阀芯上设有通流孔，阀套上设有P/T/A/B四个阀孔；伺服电机通过联轴器带动阀芯转动，当阀芯在中心位置时，P/T/A/B四个阀孔相互隔离，没有油液流动；当阀芯顺时针旋转，通流孔将P与B连通，T与A连通，则实现关方向配油；当阀芯逆时针旋转，所述通流孔将P与A连通，T与B连通，则实现开方向配油。本发明专利技术将转动动作直接转化成为油液的方向及流量的变化，将原来全行程±720°的转动角度缩小到±45°，速动性提高16倍；本发明专利技术节约了电机动作时间，实现高速换向，提高了主配响应，改善调节性能。

A Main Pressure Distribution Valve of Turbine Governor Rotary Valve

The invention provides a rotary valve type main pressure distribution valve for a hydraulic turbine governor, which comprises a spool rotating around the axis, a fixed valve sleeve, a coupling and a servo motor used to drive the spool to rotate; a flow passage hole is arranged on the spool, and four valve holes are arranged on the valve sleeve; a servo motor drives the spool to rotate through a coupling; when the spool is in the central position, the four valve holes of P/T/A/B are separated from each other; There is no oil flow; when the spool rotates clockwise, the through-flow hole connects P to B, T to A, then realizes close direction oil distribution; when the spool rotates counter-clockwise, the through-flow hole connects P to A, T to B, then realizes open direction oil distribution. The invention directly converts the rotation action into the change of direction and flow rate of oil, reduces the rotation angle of the original full stroke (+720 degrees) to (+45 degrees), and increases the speed by 16 times; the invention saves the motor operation time, realizes high-speed commutation, improves the main matching response and improves the regulation performance.

【技术实现步骤摘要】
一种水轮机调速器转阀式主配压阀
本专利技术涉及一种水轮机调速器转阀式主配压阀，属于水轮机调速器机械液压系统

技术介绍
主配压阀是水轮机调速器机械液压系统的功率级液压放大器，它通过电液转换器或电机将电信号转换放大成相应方向的、与其成比例的、满足接力器流量要求的液压信号，控制接力器的开启或关闭。主配压阀推动接力器进而推动水轮机进水口导叶，以实现对水轮机进水流量的控制，从而达到控制水轮机转速的目的。目前行业内常见的主配压阀驱动方式有两种，其一为使用比例阀/伺服比例阀推动液压油推动主配阀芯进行轴向移动，其二为使用伺服电机/步进电机带动滚珠丝杠将旋转转变为直线位移带动主配阀芯进行轴向移动。其不足之处在于：1)伺服电机/步进电机带动滚珠丝杠将旋转转变为直线位移带动主配阀芯进行轴向移动导致旋转角度过大，动作响应慢、超调量大等问题；2)主配阀芯轴向运动的机械结构较为复杂，加工精度要求高，泄漏量难以掌握，且金属材质的阀芯常常存在长期运行后磨损问题；3)伺服比例阀系统成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水轮机调速器转阀式主配压阀，动作响应快、转动角度小、结构简单、不易磨损、成本低。本专利技术的一种水轮机调速器转阀式主配压阀，包括绕轴心转动的阀芯、固定不动的阀套、联轴器和用于驱动阀芯转动的伺服电机；阀芯与阀套采用平整光滑的接触面进行密封；所述阀芯上设有通流孔，所述阀套上设有P/T/A/B四个阀孔，P为主配压阀压力油阀孔，T为主配压阀回油阀孔，A为开方向控制油阀孔，B为关方向控制油阀孔；所述伺服电机通过联轴器带动阀芯转动，当所述阀芯在中心位置时，P/T/A/B四个阀孔相互隔离，没有油液流动；当所述阀芯顺时针旋转，所述通流孔将P与B连通，T与A连通，则实现关方向配油；当所述阀芯逆时针旋转，所述通流孔将P与A连通，T与B连通，则实现开方向配油。上述主配压阀上设有适用于转阀式主配压阀的阀芯复中装置和用于对阀芯的旋转角度进行限制的限位装置；主配压阀在实际使用过程中，存在控制系统失电的情况。当控制系统失电时，主配压阀应保持中位，即不开不关的状态，防止主配的被控对象接力器持续开或关的事故出现。所述阀芯复中装置通过弹簧力作用在阀芯上，当所述伺服电机操作阀芯旋转，需要克服弹簧力的作用，当所述伺服电机失电，电磁力矩失去，则所述阀芯在弹簧力的作用下迅速返回中位，实现失电自复中功能；所述限位装置通过螺栓固定在主配阀体上盖板的轨道上。限位装置可以有效调节开方向、关方向控制油液的最大流量。上述伺服电机的转动角度范围为：绕所述阀芯中位±45°旋转，阀芯位于中位，实现O型截止位；所述阀芯正向旋转，实现平行导通机能；所述阀芯反向旋转，实现交叉导通机能。与中位偏转角度越大，流量越大；所述阀芯位于中位，则流量为0。上述阀芯与阀套采用旋转方式进行工作。上述阀芯与阀套采用陶瓷材质。上述伺服电机与阀芯同轴方向运动。与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术采用转阀技术代替滑阀技术，用伺服电机直接带动阀芯转动，将转动动作直接转化成为油液的方向及流量的变化，将原来全行程±720°的转动角度缩小到±45°，速动性提高16倍。同时发挥伺服电机小角度精确调节的特性，节约了电机动作时间，实现高速换向，提高了主配响应，改善调节性能。同时采用陶瓷阀芯阀套技术，提高阀芯的耐磨性及耐腐蚀性能，有利于提高产品耐久性，维持泄漏量在合理范围内，提高调速系统可靠性，节省维护成本。附图说明图1是本专利技术的转阀式主配压阀的基本原理图；图2是本专利技术的转阀式主配压阀的主体结构图；图3是图2的A-A截面图；图4是本专利技术的转阀式主配压阀结构示意图；图5是图4的A-A截面图；图6是本专利技术的转阀式主配压阀的立体图；图中各标号：伺服电机1、联轴器2、阀芯3、阀套4、轴承5、阀体6、法兰7、阀芯复中装置8、限位装置9。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。参见图1-图6，本专利技术的一种水轮机调速器转阀式主配压阀，包括伺服电机1、阀芯3、阀套4；伺服电机1用于驱动阀芯3转动动作，阀芯3、阀套4采用旋转方式进行工作，阀芯3与阀套4采用陶瓷材质；阀芯3与阀套4采用平整光滑的接触面进行密封。伺服电机1驱动阀芯3转动动作，电机与阀芯3同轴方向运动。采用陶瓷材质的阀芯3、阀套4，阀芯3绕轴心转动，阀套4固定不动，阀芯3旋转后通过阀芯3上通流孔连接阀套4上的P/T/A/B四个阀孔实现油流的方向切换及流量调整。采用弹簧挡块方式实现阀芯3自复中，采用挡块方式实现阀芯3转动角度限制。本专利技术采用转阀技术代替滑阀技术，用伺服电机1直接带动转阀式主配的阀芯3转动，将转动动作直接转化成为油液的方向及流量的变化，将原来全行程±720°的转动角度缩小到±45°，速动性提高16倍。同时发挥伺服电机1小角度精确调节的特性，节约了电机动作时间，实现高速换向，提高了主配响应，改善调节性能。同时采用陶瓷的阀芯3、阀套4，提高阀芯3的耐磨性及耐腐蚀性能，有利于提高产品耐久性，维持泄漏量在合理范围内，提高调速系统可靠性，节省维护成本。同时发挥伺服电机1小角度精确调节的特性，节约了电机动作时间，实现高速换向，提高了主配响应，改善调节性能。同时采用陶瓷的阀芯3、阀套4技术，提高阀芯3的耐磨性及耐腐蚀性能，有利于提高产品耐久性，维持泄漏量在合理范围内，提高调速系统可靠性，节省维护成本。阀芯3与阀套4采用陶瓷材料，陶瓷材料具有硬度大，耐磨损，防卡涩的功能。阀芯3与阀套4采用光滑平整的接触面平面进行密封，阀芯3材料为陶瓷，由于阀芯3、阀套4表面硬度高于油液中杂质的硬度，常见的颗粒杂质并不会对阀芯3阀套4造成损伤。现有技术中，对水轮机调速器主配压阀的驱动形式主要分成两种：其一为使用比例阀/伺服比例阀推动液压油推动主配的阀芯进行轴向移动的方式，其二为使用伺服电机/步进电机带动滚珠丝杠将旋转转变为直线位移带动主配的阀芯进行轴向移动的方式。在方案1中，伺服电机/步进电机带动滚珠丝杠将旋转转变为直线位移带动主配阀芯进行轴向移动，会导致电机旋转角度过大，电机需要在中位±720°的角度内调节，阀芯从关闭到全开的时间长达3-4秒，动作响应慢，会造成超调量大的控制效果，导致开机超调，空载不能稳定，负荷调节参数超标等问题，这在水轮机调速器的调节上是不能忍受的；在方案2中，伺服比例阀系统成本较高，常用的伺服比例阀都是进口品牌，需要搭配专用驱动器进行工作。伺服比例阀配油到主配阀芯两端的控制腔，主配阀芯被推动实现机能的切换。主配阀芯轴向运动的机械结构较为复杂，加工精度要求高，泄漏量难以掌握，且金属材质的阀芯常常存在长期运行后磨损问题。通过分析可以知道，常见的伺服比例阀控制的轴向运动的主配系统以及步进电机/伺服电机驱动滚珠丝杠的主配系统，都存在固有的问题。本专利技术是利用伺服电机1结构简单可靠，充分发挥其在精细调节的特点，减小电机的调节动作幅度，达到提高控制速度，减小响应时间的目的。摒弃常规水轮机调速器主配压阀阀芯的轴向运动，改为电机直接或间接的驱动主配阀芯转动实现机能切换，机械结构更简单，使用平面接触的密封形式简化了制造工艺要求。创造性的使用陶瓷材料代替金属材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水轮机调速器转阀式主配压阀，其特征在于，包括绕轴心转动的阀芯(3)、固定不动的阀套(4)、联轴器(2)和用于驱动阀芯(3)转动的伺服电机(1)；所述阀芯(3)与阀套(4)采用平整光滑的接触面进行密封；所述阀芯(3)上设有通流孔，所述阀套(4)上设有P/T/A/B四个阀孔，P为主配压阀压力油阀孔，T为主配压阀回油阀孔，A为开方向控制油阀孔，B为关方向控制油阀孔；所述伺服电机(1)通过联轴器(2)带动阀芯(3)转动，当所述阀芯(3)在中心位置时，P/T/A/B四个阀孔相互隔离，没有油液流动；当所述阀芯(3)顺时针旋转，所述通流孔将P与B连通，T与A连通，则实现关方向配油；当所述阀芯(3)逆时针旋转，所述通流孔将P与A连通，T与B连通，则实现开方向配油。

【技术特征摘要】
1.一种水轮机调速器转阀式主配压阀，其特征在于，包括绕轴心转动的阀芯(3)、固定不动的阀套(4)、联轴器(2)和用于驱动阀芯(3)转动的伺服电机(1)；所述阀芯(3)与阀套(4)采用平整光滑的接触面进行密封；所述阀芯(3)上设有通流孔，所述阀套(4)上设有P/T/A/B四个阀孔，P为主配压阀压力油阀孔，T为主配压阀回油阀孔，A为开方向控制油阀孔，B为关方向控制油阀孔；所述伺服电机(1)通过联轴器(2)带动阀芯(3)转动，当所述阀芯(3)在中心位置时，P/T/A/B四个阀孔相互隔离，没有油液流动；当所述阀芯(3)顺时针旋转，所述通流孔将P与B连通，T与A连通，则实现关方向配油；当所述阀芯(3)逆时针旋转，所述通流孔将P与A连通，T与B连通，则实现开方向配油。2.根据权利要求1所述的水轮机调速器转阀式主配压阀，其特征在于，所述主配压阀上设有阀芯复中装置(8)和用于对阀芯(3)的旋转角度进行限制的限位装置(9)；所述阀芯复中装置(8)通过弹簧力作用在阀芯(3)上，当所述伺服电机(1)操作阀芯(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，苑宝玉，孙延岭，陶力维，吴缙，
申请(专利权)人：南京南瑞水利水电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32