專利名稱：一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水力機(jī)械工程，特別是一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)裝置及方法。
背景技術(shù)：
低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)都是雙重調(diào)節(jié)，也就是水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪葉片聯(lián)動(dòng)。通過試驗(yàn)和實(shí)踐證明，低水頭水輪機(jī)采用雙重調(diào)節(jié)，能使水輪機(jī)獲得更寬的高效率區(qū)域，提高水輪機(jī)的綜合效率，最大限度的利用水能，獲取最大的動(dòng)能。雙重調(diào)節(jié)是這樣調(diào)節(jié)的隨著機(jī)組出力的増大活動(dòng)導(dǎo)葉開度増大 ，水輪機(jī)的應(yīng)用流量増大，轉(zhuǎn)輪葉片的角度增大，機(jī)組出力減少反之；停機(jī)時(shí)活動(dòng)導(dǎo)葉開度減小(關(guān)閉)，轉(zhuǎn)輪葉片角度減小(最小)，開機(jī)時(shí)反之。這樣調(diào)節(jié)是眾所周知的，但是，有兩個(gè)問題，在正常運(yùn)行、開機(jī)時(shí)提高水輪機(jī)的效率、獲取最大的能量是正確的，而在水輪機(jī)停機(jī)或由發(fā)電エ況過度到調(diào)相エ況過程中，水輪機(jī)有一個(gè)水輪機(jī)エ況到反水泵エ況和調(diào)相壓氣的過度時(shí)段，這時(shí)這種調(diào)節(jié)1、在停機(jī)或由發(fā)電エ況過渡到調(diào)相エ況(調(diào)相壓氣)的時(shí)段水輪機(jī)都有反水泵エ況，在這種情況下導(dǎo)葉開度減小機(jī)組流量減小、轉(zhuǎn)輪葉片角度減小是反水泵エ況的揚(yáng)程增高，這樣就成為立式機(jī)組停機(jī)和過渡過程發(fā)生抬機(jī)的主要因素，如葛州機(jī)組停機(jī)抬機(jī)，我院設(shè)計(jì)的敘利亞迪什林電站機(jī)組在調(diào)相壓氣過程中抬機(jī)等，對臥式機(jī)組增大軸向后推力，使機(jī)組穩(wěn)定性降低。2、這時(shí)機(jī)組不需要獲得很多的水能而需要很快停下來或是過渡過程很快完成，而按上述調(diào)節(jié)水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉都向0開度關(guān)閉，轉(zhuǎn)輪葉片將向最小角度位置減小，在過程中都能使水輪機(jī)獲取最大的水能不利于停機(jī)和過渡時(shí)間的減少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能使水輪機(jī)在停機(jī)或由發(fā)電エ況過渡到調(diào)相エ況過程中獲取穩(wěn)定的性能，同時(shí)有利于停機(jī)和過渡時(shí)間的減少的一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)裝
置及方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)裝置，其特征是至少包括低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，在低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的葉片配壓閥與葉片接カ器之間連接四通換向閥，葉片配壓閥的al端和bl端分別連接四通換向閥的兩通，葉片接カ器的a2端和b2端分別連接四通換向閥的另外兩通，四通換向閥通過指令控制四通換向閥閥板進(jìn)行切換。所述的葉片配壓閥的al端和bl端，葉片接カ器的a2端和b2端通過接ロ管子與四通換向閥的四通ロ連接。一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)方法，至少包括指令控制四通換向閥閥板進(jìn)行切換，一般開機(jī)和運(yùn)行情況下，四通換向閥保持原位置不變即即四通換向閥的閥板移動(dòng)到葉片配壓閥的al端和葉片接カ器的a2端相通；葉片配壓閥的bl端和葉片接カ器的b2端相通；只有當(dāng)機(jī)組停機(jī)或由發(fā)電エ況轉(zhuǎn)換為調(diào)相エ況關(guān)閉活動(dòng)導(dǎo)葉時(shí)，通過指令系統(tǒng)給四通換向閥發(fā)出指令，使葉片配壓閥的al端和葉片接カ器的b2端相通，葉片配壓閥的bl端和葉片接カ器的a2相通；這時(shí)原協(xié)聯(lián)給葉片配壓閥發(fā)出的指令是轉(zhuǎn)輪葉片角度減小，由于四通換向閥兩端的接ロ管子通過閥板移動(dòng)切換了位置，轉(zhuǎn)輪葉片角度反而變大，使葉片配壓閥工作特性成為發(fā)散，直至轉(zhuǎn)輪葉片角度開到最大；
之后再待機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)或發(fā)電エ況過渡到調(diào)相エ況(調(diào)相壓水)完成以后，由指令控制系統(tǒng)通過延時(shí)自動(dòng)或人工又將兩根管子切換到原協(xié)聯(lián)要求的設(shè)計(jì)位置即四通換向閥的閥板移動(dòng)到葉片配壓閥的al端和葉片接カ器的a2端相通；葉片配壓閥的bl端和葉片接カ器的b2端相通；再利用葉片主配閥這時(shí)工作的收斂性，將轉(zhuǎn)輪葉片角度恢復(fù)到原協(xié)聯(lián)要求的角度，是協(xié)聯(lián)關(guān)系恢復(fù)到原有狀態(tài)。本發(fā)明的技術(shù)效果為1、可防止立式水輪發(fā)電組在停機(jī)或由發(fā)電エ況轉(zhuǎn)換到調(diào)相エ況過程中發(fā)生抬機(jī)，減少臥式水輪發(fā)電機(jī)組在這兩個(gè)過程中水流對機(jī)組的軸向后推力，提高機(jī)組的穩(wěn)定性。2、有利于機(jī)組的停機(jī)，増加制動(dòng)カ矩；有利于縮短由發(fā)電エ況轉(zhuǎn)換到調(diào)相エ況過程的時(shí)間，使機(jī)組很快過度到穩(wěn)定狀態(tài)。3、結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠。4、合理利用了葉片主配壓閥工作散、斂性實(shí)現(xiàn)新的協(xié)聯(lián)關(guān)系。


下面結(jié)合實(shí)施例附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步說明
圖I是本發(fā)明實(shí)施例低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)裝置示意 附圖標(biāo)記如下
I.離心擺；2.導(dǎo)葉配壓閥；3.導(dǎo)葉接力器；4.反饋桿；5.硬反饋；6.緩沖器；7.拐臂；8.協(xié)聯(lián)凸輪；9.滾輪；10.葉片配壓閥；(a.供油管、b.回油管)、11.葉片接カ器；12.四通換向閥。
具體實(shí)施例方式 如圖I所示，一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)方法，葉片配壓閥10與葉片接カ器11之間連接四通換向閥12，葉片配壓閥10的al端和bl端分別連接四通換向閥12的兩通，葉片接力器11的a2端和b2端分別連接四通換向閥12的另兩通，四通換向閥12通過指令控制四通換向閥12閥板進(jìn)行切換，使葉片配壓閥10的al端和葉片接カ器11的b2端相通，使葉片配壓閥10的bl端和葉片接カ器11的a2相通；同樣可以切換成使葉片配壓閥10的al端和葉片接カ器11的a2相通，使葉片配壓閥10的bl端和葉片接カ器11的b2相通。葉片配壓閥10的al端和bl端，葉片接カ器11的a2端和b2端通過接ロ管子與四通換向閥12的四通ロ連接。四通換向閥12用于使葉片配壓閥10與葉片接カ器11之間連接的兩根管子來回切換，一般開機(jī)和運(yùn)行情況下，四通換向閥12保持原位置不變即即四通換向閥12的閥板移動(dòng)到葉片配壓閥10的al端和葉片接カ器11的a2端相通；葉片配壓閥10的bl端和葉片接カ器11的b2端相通。只有當(dāng)機(jī)組停機(jī)或由發(fā)電エ況轉(zhuǎn)換為調(diào)相エ況關(guān)閉活動(dòng)導(dǎo)葉時(shí)，通過指令系統(tǒng)給四通換向閥12發(fā)出指令，使葉片配壓閥10的al端和葉片接カ器11的b2端相通，葉片配壓閥10的bl端和葉片接カ器11的a2相通。這時(shí)原協(xié)聯(lián)給葉片配壓閥10發(fā)出的指令是 轉(zhuǎn)輪葉片角度減小(如果指令不夠明顯，指令控制系統(tǒng)給四通換向閥12發(fā)出指令的同時(shí)給葉片配壓閥10—個(gè)減小轉(zhuǎn)輪葉片角度的指令)，由于四通換向閥12兩端的接ロ管子通過閥板移動(dòng)切換了位置，轉(zhuǎn)輪葉片角度反而變大，使葉片配壓閥10工作特性成為發(fā)散，直至轉(zhuǎn)輪葉片角度開到最大。
之后再待機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)或調(diào)相壓水完成以后，由指令控制系統(tǒng)通過延時(shí)自動(dòng)或人エ又將兩根管子切換到原協(xié)聯(lián)要求的設(shè)計(jì)位置即四通換向閥12的閥板移動(dòng)到葉片配壓閥10的al端和葉片接カ器11的a2端相通；葉片配壓閥10的bl端和葉片接カ器11的b2端相通。再利用葉片配壓閥10這時(shí)工作的收斂性，將轉(zhuǎn)輪葉片角度恢復(fù)到原協(xié)聯(lián)要求的角度，是協(xié)聯(lián)關(guān)系恢復(fù)到原有狀態(tài)。四通換向閥12在制冷、液壓、水輪機(jī)供水正反沖等都得到了廣泛的應(yīng)用，這里不作詳述。低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)為雙重調(diào)節(jié)，活動(dòng)導(dǎo)葉的開度與轉(zhuǎn)輪葉片的角度之間的協(xié)聯(lián)有兩種，一種是機(jī)械協(xié)聯(lián)(如圖I所示)，通過拐臂7、協(xié)聯(lián)凸輪8、滾輪9等機(jī)械連接進(jìn)行協(xié)聯(lián)。另ー種是電氣協(xié)聯(lián)，是對不同參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和通過數(shù)學(xué)模擬計(jì)算編程控制進(jìn)行協(xié)聯(lián)，由位移傳感器、處理單元、液壓轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)等代替了圖I中拐臂7、協(xié)聯(lián)凸輪8、滾輪9等機(jī)械連接。離心擺I與水輪機(jī)同步轉(zhuǎn)動(dòng)，由離心擺I傳感機(jī)組的轉(zhuǎn)速，如果機(jī)組轉(zhuǎn)速偏離給定值時(shí)，發(fā)出調(diào)節(jié)信號。導(dǎo)葉配壓閥2操控導(dǎo)葉接力器3的開或關(guān)或停。導(dǎo)葉接力器3用于控制活動(dòng)導(dǎo)葉的開度。反饋桿4、硬反饋5、緩沖器6用于完成調(diào)速系統(tǒng)的反饋，作用是維持調(diào)節(jié)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定。拐臂7、協(xié)聯(lián)凸輪8、滾輪9是調(diào)速系統(tǒng)的協(xié)聯(lián)機(jī)構(gòu)，作用是實(shí)現(xiàn)活動(dòng)導(dǎo)葉與轉(zhuǎn)輪葉片之間的互動(dòng)。葉片配壓閥10是操控葉片接カ器11的開或關(guān)或停。葉片接力器11是控制轉(zhuǎn)輪葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。調(diào)速系統(tǒng)的工作原理離心擺I測出機(jī)組的轉(zhuǎn)速，如果轉(zhuǎn)速大于給定值，機(jī)組的用電負(fù)荷減少，離心擺I就通過連接機(jī)構(gòu)操作導(dǎo)葉配壓閥2閥芯向下移動(dòng)，操控導(dǎo)葉接力器3將活動(dòng)導(dǎo)葉開度關(guān)小，反饋系統(tǒng)(反饋桿4、硬反饋5、緩沖器6)再把這個(gè)關(guān)小的信號反饋回去是調(diào)速系統(tǒng)穩(wěn)定在新的狀態(tài)。這時(shí)協(xié)聯(lián)機(jī)構(gòu)(拐臂7、協(xié)聯(lián)凸輪8、滾輪9)是將葉片配壓閥10閥芯向下移動(dòng)，操作葉片接カ器11是轉(zhuǎn)輪葉片角度減小到與活動(dòng)導(dǎo)葉開度相應(yīng)的角度，如果離心擺I測出的機(jī)組轉(zhuǎn)速小于給定值反之。開機(jī)通過操作導(dǎo)葉配壓閥2閥芯向上移動(dòng)，使導(dǎo)葉接力器3打開活動(dòng)導(dǎo)葉，隨之由協(xié)聯(lián)機(jī)構(gòu)的葉片配壓閥10控制葉片接カ器11將轉(zhuǎn)輪葉片角度開到與活動(dòng)導(dǎo)葉開度相應(yīng)角度。停機(jī)(包括調(diào)相機(jī)組由發(fā)電エ況到調(diào)相エ況的過渡過程)，通過操作導(dǎo)葉配壓閥2閥芯向下移動(dòng)，使導(dǎo)葉接力器3關(guān)閉活動(dòng)導(dǎo)葉，隨之由協(xié)聯(lián)機(jī)構(gòu)是葉片配壓閥10閥芯向下將減小轉(zhuǎn)輪葉片角度，四通換向閥12使葉片配壓閥10的al端和葉片接カ器11的b2端相通，葉片配壓閥10的bl端和葉片接カ器11的a2相通，直至轉(zhuǎn)輪葉片角度開到最大。之后再待機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)或發(fā)電エ況過渡到調(diào)相エ況(調(diào)相壓水)完成以后，再將兩根管子切換到原協(xié)聯(lián)要求的設(shè)計(jì)位置即葉片配壓閥10的al端和葉片接カ器11的a2端相通；葉片配壓閥10的bl端和葉片接カ器11的b2端相通，將轉(zhuǎn)輪葉片角度恢復(fù)到原協(xié)聯(lián)要求的角度，是協(xié)聯(lián)關(guān)系恢復(fù)到原有狀態(tài)。本發(fā)明在原協(xié)聯(lián)關(guān)系基礎(chǔ)上將水輪機(jī)停機(jī)和有調(diào)相要求的機(jī)組由發(fā)電エ況過渡到調(diào)相エ況過程改變?yōu)?，活?dòng)導(dǎo)葉在任何開度關(guān)閉的同時(shí)，要求轉(zhuǎn)輪葉片角度増大到最大角度，隨后待機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)或發(fā)電エ況過渡到調(diào)相エ況(調(diào)相壓水)完成以后，再將轉(zhuǎn)輪葉片角度恢復(fù)到原協(xié)聯(lián)要求的角度，其他エ況保持原協(xié)聯(lián)關(guān)系不變，也就是小葉片角度開機(jī)，大葉片角度關(guān)機(jī)。本實(shí) 施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
權(quán)利要求
1.一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)裝置，其特征是至少包括低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，在低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的葉片配壓閥(10)與葉片接力器(11)之間連接四通換向閥(12)，葉片配壓閥(10)的al端和bl端分別連接四通換向閥(12)的兩通，葉片接力器(11)的a2端和b2端分別連接四通換向閥(12)的另外兩通，四通換向閥(12)通過指令控制四通換向閥(12)閥板進(jìn)行切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)裝置，其特征是所述的葉片配壓閥(10)的al端和bl端，葉片接力器(11)的a2端和b2端通過接口管子與四通換向閥(12)的四通口連接。
3.一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)方法，其特征是至少包括指令控制四通換向閥(12)閥板進(jìn)行切換，一般開機(jī)和運(yùn)行情況下，四通換向閥(12)保持原位置不變即即四通換向閥(12)的閥板移動(dòng)到葉片配壓閥(10)的al端和葉片接力器(11)的a2端相通；葉片配壓閥(10)的bl端和葉片接力器(11)的b2端相通；只有當(dāng)機(jī)組停機(jī)或由發(fā)電工況轉(zhuǎn)換為調(diào) 相工況關(guān)閉活動(dòng)導(dǎo)葉時(shí)，通過指令系統(tǒng)給四通換向閥(12)發(fā)出指令，使葉片配壓閥(10)的al端和葉片接力器(11)的b2端相通，葉片配壓閥(10)的bl端和葉片接力器(11)的a2相通；這時(shí)原協(xié)聯(lián)給葉片配壓閥(10)發(fā)出的指令是轉(zhuǎn)輪葉片角度減小，由于四通換向閥(12)兩端的接口管子通過閥板移動(dòng)切換了位置，轉(zhuǎn)輪葉片角度反而變大，使葉片配壓閥(10)工作特性成為發(fā)散，直至轉(zhuǎn)輪葉片角度開到最大； 之后再待機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)或發(fā)電工況過渡到調(diào)相工況(調(diào)相壓水)完成以后，由指令控制系統(tǒng)通過延時(shí)自動(dòng)或人工又將兩根管子切換到原協(xié)聯(lián)要求的設(shè)計(jì)位置即四通換向閥(12)的閥板移動(dòng)到葉片配壓閥(10)的al端和葉片接力器(11)的a2端相通；葉片配壓閥(10)的bl端和葉片接力器(11)的b2端相通；再利用葉片主配閥(10)這時(shí)工作的收斂性，將轉(zhuǎn)輪葉片角度恢復(fù)到原協(xié)聯(lián)要求的角度，是協(xié)聯(lián)關(guān)系恢復(fù)到原有狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明屬于水力機(jī)械工程，特別是一種低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)協(xié)聯(lián)裝置及方法，其特征是該協(xié)聯(lián)裝置至少包括低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)，在低水頭轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)的葉片配壓閥(10)與葉片接力器(11)之間連接四通換向閥(12)，葉片配壓閥(10)的a1端和b1端分別連接四通換向閥(12)的兩通，葉片接力器(11)的a2端和b2端分別連接四通換向閥(12)的另外兩通，四通換向閥(12)通過指令控制四通換向閥(12)閥板進(jìn)行切換。采用本發(fā)明的裝置及方法能使水輪機(jī)在停機(jī)或由發(fā)電工況過渡到調(diào)相工況過程中獲取穩(wěn)定的性能，同時(shí)有利于停機(jī)和過渡時(shí)間的減少。
文檔編號F03B15/12GK102650258SQ201210123729
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者王耀洲 申請人:中國水電顧問集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院