專利名稱：水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量液壓控制閥及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量液壓控制閥及其控制系統(tǒng)，可用于作為大流量比例控制閥以及特大、大、中型水輪機(jī)調(diào)速器的機(jī)械液壓控制系統(tǒng)。該閥是一種液流方向及大小與電氣控制信號成比例的液壓閥，用于大型油缸(接力器)以及控制水輪機(jī)導(dǎo)葉和槳葉接力器的位移，實(shí)現(xiàn)對大型油缸(接力器)的精確定位和對流過水輪機(jī)的水流流量的自動調(diào)節(jié)和控制，屬于液壓傳動和水輪機(jī)調(diào)速器液壓控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著水電行業(yè)的發(fā)展，特別是大型、特大型水輪機(jī)的出現(xiàn)，對水輪機(jī)調(diào)速器提出了更高的要求，除要求可靠性更高外，還要求靜、動態(tài)指標(biāo)優(yōu)越，并要求調(diào)速器的可靠性越來越高，否則出現(xiàn)的故障其損失是難以估算的。根據(jù)我們多年對調(diào)速器的研究和現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗(yàn)可知，由于我國水電廠液壓設(shè)備用油的油質(zhì)清潔度難以保證，造成先導(dǎo)控制級易發(fā)卡；特大型水輪機(jī)組機(jī)慣性大，響應(yīng)慢，因此，提高調(diào)速器先導(dǎo)級的響應(yīng)速度，對整機(jī)的速動性作用不大。要提高整個(gè)系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度，主要是提高流量放大級的響應(yīng)速度，即主配壓閥控制的主接力器的響應(yīng)速度。因此， 如何簡化主配壓閥的結(jié)構(gòu)，提高其控制精度和響應(yīng)速度成為本行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)和難點(diǎn)。對水輪機(jī)調(diào)速而言，水輪機(jī)調(diào)速器經(jīng)歷了多種形式的發(fā)展和進(jìn)步。特別是在電氣控制部分采用了數(shù)字技術(shù)，構(gòu)成了 “數(shù)字式調(diào)速器”，而在機(jī)械液壓部分還是相對落后。首先在油壓上，液壓行業(yè)的油壓早就達(dá)到31. 5Mpa，而大型調(diào)速器最高油壓僅為6. 3Mpa，造成主配壓閥體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難。目前，主配壓閥已進(jìn)行了多次改進(jìn)，首先由帶杠桿的明管系統(tǒng)，改為直連型液壓集成結(jié)構(gòu)，接著去掉了引導(dǎo)閥，將二級閥變?yōu)橐患夐y，響應(yīng)速度得到提高。目前國內(nèi)外的主配壓閥，基本上都是采用“定位套+彈簧”剛性定位方式，由于定位套加工尺寸誤差，特別是彈簧的剛性難以保證一致，必然會造成漂移，而且在使用過程中不穩(wěn)定，傳統(tǒng)的主配壓閥都需要調(diào)整機(jī)械零位，同時(shí)還給加工裝配帶來了極大的不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)流量、壓力受限，反饋響應(yīng)緩慢、自復(fù)中困難等問題，設(shè)計(jì)一種不需要調(diào)整機(jī)械零位的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量液壓控制閥及其控制系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥包括先導(dǎo)控制級和流量放大級，下部流量放大級的閥體的上部與油盤底板連接，上部先導(dǎo)控制級的缸體連接在閥蓋上，并通過閥蓋與油盤底板連接；活塞分為上部的先導(dǎo)控制級活塞和下部的流量放大級活塞，先導(dǎo)控制級的活塞桿與流量放大級的活塞桿的端面為接觸式連接，下部的放大級活塞是差壓活塞，其上閥盤面積大于下閥盤面積，兩者的面積之差為AS ；先導(dǎo)控制級活塞的面積Sk大于AS ；在流量放大級閥體襯套的側(cè)壁上部橫向加工兩個(gè)反饋孔， 即上反饋孔和下反饋孔，上反饋孔的上邊緣至下反饋孔的下邊緣的距離H2小于流量放大級活塞上閥盤的厚度H1，在襯套上兩個(gè)反饋孔處加工一個(gè)垂直的反饋控制孔，反饋控制孔將上反饋孔與下反饋孔連通，反饋控制孔直通襯套上端，通過高壓軟管與復(fù)中油口連通，上反饋孔和下反饋孔外端封死，活塞襯套上加工多個(gè)油口，上面對稱的油口構(gòu)成A腔控制油口，下面對稱的油口構(gòu)成B腔控制油口，中間對稱的油口構(gòu)成壓力油P腔；先導(dǎo)控制壓力油進(jìn)油口通過第二高壓軟管和閥體襯套側(cè)壁上的油道與主壓力油P腔連通。所述的流量放大級活塞上閥盤的厚度H1，上反饋孔上邊緣至下反饋孔下邊緣的距離 H2, H1-H2 = 0. 1 0. 5mm。所述的上反饋孔上邊緣至下反饋孔下邊緣的距離H2，流量放大級A腔控制油口上、下邊緣的距離H3，H2-H3 = 0. 1 0. 3mm。所述的流量放大級活塞上閥盤的面積Sl與下閥盤的面積S2之差A(yù)S = S1-S2 = 13 20cm2。所述的流量放大級活塞上閥盤的面積Sl與下閥盤的面積S2之差Δ S = S1-S2， 控制級活塞的面積為Sk，Sk = O 3) Δ S。所述的流量放大級活塞上閥盤的面積Sl與下閥盤b的面積S2之差優(yōu)選Δ S = S1-S2 = 15cm2。所述的控制級活塞3的面積優(yōu)選Sk = 3 Δ S。所述的上反饋孔和下反饋孔的直徑優(yōu)選6mm。優(yōu)選地，所述的活塞襯套上加工了 12個(gè)油口，上面對稱的4個(gè)油口構(gòu)成A腔控制油口，下面對稱的4個(gè)油口構(gòu)成B腔控制油口，中間對稱的4個(gè)油口構(gòu)成壓力油P腔。本發(fā)明的雙反饋定位式大流量水輪機(jī)調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)，包括雙反饋定位式大流量控制閥，雙反饋定位式大流量控制閥的先導(dǎo)控制壓力油進(jìn)油口經(jīng)過濾器與功能分選閥、緊急停機(jī)電磁閥與比例閥連接；功能分選閥控制兩位六通液控閥來選擇比例閥或脈沖球閥為主用，比例閥通過單向閥以及邏輯閥與兩位六通閥連接，兩位六通閥的主壓力油口 P 和回油口 T分別與雙反饋定位式大流量控制閥的控制油口和復(fù)中油口連接；在雙反饋定位式大流量控制閥的控制級活塞的控制腔與兩位六通閥的油路之間連接由緊急停機(jī)電磁閥和兩位三通液控閥組成的緊急停機(jī)閥組。所述的雙反饋定位式大流量水輪機(jī)調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)，其緊急停機(jī)閥組的設(shè)置可配置單套或雙套并聯(lián)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有如下良好效果和特點(diǎn)1、本發(fā)明首次采用“雙反饋定位”確保流量放大級活塞的定位及精度，即在流量放大級襯套上設(shè)計(jì)兩個(gè)反饋孔，下反饋孔通壓力油，上反饋孔通回油，從而實(shí)現(xiàn)“雙饋活塞定位，液壓復(fù)中”，達(dá)到符合我國國情的具有“自復(fù)中”功能的主配壓閥功能，結(jié)構(gòu)簡單新穎獨(dú)特，可靠性高。不需要調(diào)整流量放大及活塞的的機(jī)械位置，穩(wěn)態(tài)工作無漂移，成倍提高了可靠性。2、為改善加工工藝，將先導(dǎo)控制級和流量放大級作成兩件，將上部的先導(dǎo)控制部分采用一個(gè)不變的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，要改變流量放大級的通油能力，在保證流量放大級壓差活塞的差壓面積在AS = 13 20cm2的條件下只需改變流量放大級活塞直徑和相應(yīng)管路的通徑即可。由于將流量放大級活塞和先導(dǎo)控制級活塞分為兩件，減輕了流量放大級活塞重量，提高了流量放大級的頻率響應(yīng)時(shí)間和動態(tài)響應(yīng)能力。3、流量放大級活塞采用差壓活塞，只需要單腔控制，簡化油路和結(jié)構(gòu)。兩個(gè)活塞桿的端面為非剛性的接觸式連接方式，僅靠主配的差壓活塞的差壓面積△ S，產(chǎn)生一個(gè)向上的跟蹤力，先導(dǎo)控制級活塞的操作力使兩個(gè)活塞桿的端面緊密接觸。4、為了實(shí)現(xiàn)上述要求，流量放大級的反饋復(fù)中定位油路和控制油路以及壓力油路與先導(dǎo)控制級之間的油路接口采用高壓軟管柔性連接。5、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，先導(dǎo)控制級的閥組采用積木疊加式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)用戶的不同要求組合為雙比例伺服閥、雙數(shù)字閥、比例數(shù)字閥、雙緊急停機(jī)等方式。6、流量放大級閥體采用無縫鋼管整體焊接而成，內(nèi)部鑲嵌優(yōu)質(zhì)合金鋼襯套，增強(qiáng)了可靠性，降低了加工工藝和難度。7、本發(fā)明的控制系統(tǒng)在復(fù)中定位油路和控制油路中串聯(lián)了兩個(gè)液壓邏輯閥進(jìn)行自動切換。比例閥工作時(shí)，液壓邏輯閥自動將復(fù)中油路斷開，比例閥斷電時(shí)，比例閥的控制油口 A、B處在排油位置，液壓邏輯閥自動將復(fù)中油路接通，實(shí)現(xiàn)斷電自動復(fù)中。8.當(dāng)數(shù)字球閥主用時(shí)，如果無操作信號，復(fù)中油路接通，若數(shù)字球閥得電或人為操作時(shí)，自動切斷復(fù)中路并控制先導(dǎo)活塞上行或下行?？傊?，本發(fā)明綜合了雙反饋定位油路與控制油路共路技術(shù)、雙油路反饋定位歸零技術(shù)、先導(dǎo)級與放大級油路柔性連接技術(shù)、單腔液壓控制技術(shù)，充分體現(xiàn)了本發(fā)明的獨(dú)創(chuàng)性。


圖1是本發(fā)明的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的E處局部放大圖。圖3是流量放大級活塞及襯套的結(jié)構(gòu)關(guān)系示意圖。圖4是本發(fā)明的雙反饋定位式大流量水輪機(jī)調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2、圖3本發(fā)明的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥包括先導(dǎo)控制級和流量放大級，下部流量放大級的閥體1的上部與油盤底板7連接，上部先導(dǎo)控制級的缸體6連接在閥蓋4上，先導(dǎo)控制級通過閥蓋4與油盤底板7連接；活塞分為上部的先導(dǎo)控制級活塞3和下部的流量放大級活塞9，先導(dǎo)控制級活塞桿3. 1與流量放大級活塞桿9. 1的端面為接觸式連接，下部的放大級活塞9是差壓活塞，其上閥盤面積9a大于下閥盤面積％， 兩者的面積之差為AS ；先導(dǎo)控制級活塞3的面積Sk大于AS ；在流量放大級閥體襯套2的側(cè)壁上部橫向加工兩個(gè)反饋孔(圖2)，即上反饋孔加和下反饋孔2b，上反饋孔加的上邊緣至下反饋孔2b的下邊緣的距離H2小于流量放大級活塞上閥盤9a的厚度Hl，在襯套2上兩個(gè)反饋孔處加工一個(gè)垂直的反饋控制孔2c，反饋控制孔2c將兩個(gè)橫向反饋孔連通，反饋控制孔2c直通襯套2上端，通過高壓軟管fe與復(fù)中油口 5連通，上反饋孔加和下反饋孔 2b外端封死(圖幻。優(yōu)選地，活塞襯套2上加工了 12個(gè)油口，上面對稱的4個(gè)油口構(gòu)成A腔控制油口，下面對稱的4個(gè)油口構(gòu)成B腔控制油口，中間對稱的4個(gè)油口構(gòu)成主壓力油P 腔；先導(dǎo)控制壓力油進(jìn)油口 8通過第二高壓軟管8a和閥體襯套2側(cè)壁上的油道2d與主壓力油P腔連通。當(dāng)流量放大級活塞9在襯套2的中間位置時(shí)，A、B腔控制油口將被封死，執(zhí)行油缸 (接力器，圖1、4虛線框內(nèi)，下同)活塞不運(yùn)動，當(dāng)流量放大級活塞9在襯套2的上方位置時(shí)，主壓力油P通過A腔控制油口流出至執(zhí)行油缸(接力器)的一端，執(zhí)行油缸(接力器) 的另一端經(jīng)B腔控制油口流至回油口T控制執(zhí)行油缸(接力器)活塞向一端運(yùn)動。反之， 當(dāng)流量放大級活塞9在襯套2的下方位置時(shí)，主壓力油P通過B腔控制油口流出至執(zhí)行油缸(接力器)的另一端，執(zhí)行油缸(接力器)的一端經(jīng)A腔控制油口流至回油口 T控制執(zhí)行油缸(接力器)活塞向另外一端運(yùn)動。開、關(guān)機(jī)時(shí)間調(diào)整螺栓11是限制流量控制級活塞的上、下移動的行程。雙反饋和控制油路fe以及先導(dǎo)控制壓力油路8a是通過高壓軟管將流量放大級與先導(dǎo)控制級相連。所述的流量放大級活塞上閥盤9a的厚度Hl，上反饋孔加上邊緣至下反饋孔2b下邊緣的距離H2，H1-H2 = 0. 1 0. 5讓。所述的上反饋孔加上邊緣至下反饋孔2b下邊緣的距離H2，流量放大級A腔控制油口上、下邊緣的距離H3，H2-H3 = 0. 1 0. 3讓。所述的流量放大級活塞上閥盤9a的面積Sl與下閥盤9b的面積S2之差Δ S = S1-S2 = 13 20cm2，優(yōu)選 AS = S1-S2 = 15cm2。所述的流量放大級活塞上閥盤9a的面積Sl與下閥盤9b的面積S2之差Δ S = S1-S2，控制級活塞3的面積為Sk，Sk = O 3) Δ S，優(yōu)選Sk = 3 Δ S。所述的上反饋孔加和下反饋孔2b的直徑是6mm。執(zhí)行部分是液壓油缸或水輪機(jī)的接力器。液壓油缸的作用是通過液壓放大來進(jìn)行液壓傳動，水輪機(jī)的接力器用來推動水輪機(jī)導(dǎo)葉和槳葉的開度，實(shí)現(xiàn)對水輪機(jī)組轉(zhuǎn)速或流量的調(diào)節(jié)和控制。本發(fā)明在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，首先將活塞分為兩件，上部為先導(dǎo)控制級活塞，先導(dǎo)控制級活塞為單腔控制，其閥盤的下方與回油接通，上方是活塞的控制腔，先導(dǎo)控制級活塞的閥盤面積大于流量放大級差壓活塞的差壓面積，當(dāng)與壓力油接通時(shí)，克服流量放大級活塞的向上力后，活塞下行，當(dāng)與回油接通時(shí)，流量放大級活塞的差壓面積產(chǎn)生的向上力克服先導(dǎo)級活塞的摩擦力后，活塞上行。因此，下部為流量放大級活塞與上部的先導(dǎo)控制級活塞之間沒有任何剛性連接。下部的流量放大級活塞為差壓活塞，上閥盤與下閥盤的差壓面積為AS =S1-S2，接通壓力油后產(chǎn)生一個(gè)向上的液壓跟蹤力，使上、下部分活塞桿緊密接觸，不但減輕了主活塞的重量，提高主配壓閥的速動性，而且改善了加工工藝，將一個(gè)完整的主配壓閥分為上、下二大件，并且可以將上部的先導(dǎo)控制部分作為一個(gè)恒定不變的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。而下部的流量放大部分，可根據(jù)機(jī)組容量來選擇主配壓閥的直徑(直徑系列為80mm、100mm、 150mm、200mm、250mm)。在設(shè)計(jì)中只需要保證不同直徑主配閥的差壓活塞的差壓面積AS — 致即可，這樣可以降低生產(chǎn)難度和加工周期。流量放大級閥體、襯套、活塞是根據(jù)油缸(接力器)的用油量的需要是可變，其他零部件采用不變的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。
由圖3和圖4得知，上反饋孔加和下反饋孔2b位于上部的回油腔T和主壓力油腔P之間，當(dāng)流量放大級活塞9處在平衡中心線O1-O2的平衡位置時(shí)，放大級活塞9的上閥盤 9a剛好將上反饋孔加和下反饋孔2b遮住。即在流量放大級活塞9處在平衡中心線O1-A 的平衡位置時(shí)，上反饋孔加和下反饋孔2b都被關(guān)閉。流量放大級活塞上閥盤9a的厚度大于襯套2上的上反饋孔加和下反饋孔2b兩個(gè)反饋孔的上、下邊緣距離，上反饋孔加和下反饋孔2b的上、下邊緣距離大于A腔油口的上、下邊緣的距離，上反饋孔加和下反饋孔2b 關(guān)閉就意味著A腔油口完全關(guān)閉。因此，當(dāng)流量放大級活塞9上升時(shí)，下反饋孔2b被打開與主壓力油腔P相通，壓力油即迫使活塞9下降。反之，當(dāng)放大級活塞9下降時(shí)，上反饋孔 2a被打開與回油腔T相通，迫使放大級活塞9上升，這就實(shí)現(xiàn)了一上一下的液壓雙反饋，使放大級活塞9總是自動處在平衡中心線O1-O2的平衡位置，提高了定位精度，實(shí)現(xiàn)了零漂移。本發(fā)明的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥實(shí)質(zhì)上是一個(gè)雙反饋大流量比例閥。系統(tǒng)壓力油和回油都可作為反饋控制源，故為“雙反饋”；一般比例閥，壓力和通徑均較小，本發(fā)明的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥通徑可達(dá)80mm、100mm、150mm、 200mm、250mm，壓力可達(dá)31. 5MPa，流量和壓力范圍大大提高，是為“大流量控制閥”。通過原理創(chuàng)新、工藝改進(jìn)，本發(fā)明的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥不僅可以用于水電調(diào)速器領(lǐng)域，也可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、能源、化工等領(lǐng)域的液壓工程應(yīng)用。圖4是本發(fā)明的雙反饋定位式大流量水輪機(jī)調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)原理圖。采用本發(fā)明的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，通過先導(dǎo)控制級和流量放大級實(shí)現(xiàn)“雙饋活塞定位，液壓復(fù)中”。雙反饋定位式大流量控制閥作為水輪機(jī)調(diào)速器主配壓閥使用。雙反饋定位式大流量控制閥的先導(dǎo)控制壓力油進(jìn)油口 8經(jīng)過濾器12與功能分選閥13、緊急停機(jī)電磁閥17與比例閥14連接；功能分選閥13控制兩位六通液控閥16來選擇比例閥14或脈沖球閥19、20為主用，比例閥14通過單向閥15以及邏輯閥18與兩位六通閥16連接，兩位六通閥16的主壓力油口 P和回油口 T分別與雙反饋定位式大流量控制閥的控制油口 10和復(fù)中油口 5連接；在雙反饋定位式大流量控制閥的控制級活塞3的控制腔10與兩位六通閥16的油路之間連接由緊急停機(jī)電磁閥17和兩位三通液控閥21組成的緊急停機(jī)閥組。緊急停機(jī)閥組的設(shè)置可配置單套或雙套并聯(lián)結(jié)構(gòu)。先導(dǎo)控制壓力油進(jìn)油口 8與功能分選閥13連接，功能分選閥13與比例閥14連接，比例閥14通過單向閥15與兩位六通閥16連接，兩位六通閥16的P 口和T 口分別與雙反饋定位式大流量控制閥的控制油口 10和復(fù)中油口 5連接；在主油路與控制油路之間連接緊急停機(jī)閥組17和21 ；在比例閥14的兩個(gè)控制口經(jīng)液控單向閥15通過兩個(gè)串聯(lián)的液壓邏輯閥18(18a和18b)與兩位六通閥16的兩個(gè)控制口連接。他們可將兩條油路接通或隔斷，可實(shí)現(xiàn)控制油路和復(fù)中油路自動切換?？刂朴蛷腜 口進(jìn)，T腔流出。由于下部放大級活塞的上下面面積差，油液推動其向上運(yùn)動，導(dǎo)致油液從圖2孔2b流入，進(jìn)入先導(dǎo)控制部分。功能分選閥13控制兩位六通液控閥16來選擇比例閥14或數(shù)字球閥19、20作為主備用。當(dāng)數(shù)字球閥主用時(shí)，如果無操作信號，復(fù)中油路接通，若數(shù)字球閥得電或人為操作時(shí)，自動切斷復(fù)中路并控制先導(dǎo)活塞上行或下行。當(dāng)比例閥主用時(shí)，其中一個(gè)液壓邏輯閥是關(guān)閉的，比例閥控制先導(dǎo)活塞上行或下行，若比例閥斷電時(shí)，比例閥自動切換到第四位的保護(hù)工況(即比例閥的A、B工作油口都與回油相通)。這時(shí)兩個(gè)液壓邏輯閥導(dǎo)通，同時(shí)控制油路和復(fù)中油路相通，實(shí)現(xiàn)了主配壓閥的復(fù)中，即本發(fā)明的一大特點(diǎn)雙饋復(fù)中油路和控制油路的“共路技術(shù)”。本發(fā)明設(shè)置兩個(gè)大于流量放大級襯套控制油口 A的反饋油孔加及2b經(jīng)控制元件比例閥及數(shù)字閥等控制油路與先導(dǎo)控制級活塞相連，形成復(fù)中油路或控制油路，當(dāng)控制元件退出控制時(shí)，兩個(gè)反饋油孔直接與先導(dǎo)控制級活塞相連，保證流量放大級活塞將兩個(gè)反饋油孔封死，實(shí)現(xiàn)復(fù)中。當(dāng)控制元件比例閥控制時(shí)，比例閥A或B腔的壓力油控制邏輯閥將兩個(gè)反饋油孔的復(fù)中油路切斷。當(dāng)控制元件數(shù)字球閥控制時(shí)，如果沒有操作信號復(fù)中油路接通，否則，數(shù)字球閥控制活塞向上或向下動作。采用功能分選閥控制兩位六通液控閥來選擇比例閥或數(shù)字球閥為主備用。采用疊加結(jié)構(gòu)可以組合雙比例閥、比例閥或數(shù)字球閥、雙緊急停機(jī)等不同結(jié)構(gòu)來滿足不同的要求。本發(fā)明是由先導(dǎo)控制級和流量放大級組成的雙反饋定位式大流量控制系統(tǒng)。設(shè)置兩個(gè)大于流量放大級襯套控制口 A的反饋油孔經(jīng)控制元件比例閥及數(shù)字閥等控制油路與先導(dǎo)控制級活塞相連，形成復(fù)中油路或控制油路，當(dāng)控制元件退出控制時(shí)，兩個(gè)反饋油孔直接與先導(dǎo)控制級活塞相連，保證流量放大級活塞將兩個(gè)反饋油孔封死，實(shí)現(xiàn)復(fù)中。當(dāng)控制元件比例閥控制時(shí)，比例閥A或B腔的壓力油控制邏輯閥將兩個(gè)反饋油孔的復(fù)中油路切斷。當(dāng)控制元件數(shù)字球閥控制時(shí)，如果沒有操作信號復(fù)中油路接通，否則，數(shù)字球閥控制活塞向上或向下動作。本發(fā)明水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥及其控制系統(tǒng)，系統(tǒng)壓力油和回油都可作為反饋控制源，故為“雙反饋”；一般比例閥，壓力和通徑均較小，本實(shí)用新型的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥通徑可達(dá)150mm、200mm、250mm，壓力可達(dá)31. 5MPa， 流量和壓力范圍大大提高，是為“大流量控制閥”?？蓮V泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、能源、化工等領(lǐng)域的液壓工程應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，包括先導(dǎo)控制級和流量放大級，下部流量放大級的閥體(1)的上部與油盤底板(7)連接，上部先導(dǎo)控制級的缸體(6)連接在閥蓋(4)上，并通過閥蓋(4)與油盤底板(7)連接；活塞分為上部的先導(dǎo)控制級活塞(3)和下部的流量放大級活塞(9)，先導(dǎo)控制級的活塞桿(3. 1)與流量放大級的活塞桿(9. 1)的端面為接觸式連接，下部的放大級活塞(9)是差壓活塞，其上閥盤面積(9a)大于下閥盤面積(％)，兩者的面積之差為AS;先導(dǎo)控制級活塞(3)的面積Sk大于AS;在流量放大級閥體襯套O)的側(cè)壁上部橫向加工兩個(gè)反饋孔，即上反饋孔Oa)和下反饋孔(2b)，上反饋孔 (2a)的上邊緣至下反饋孔Ob)的下邊緣的距離H2小于流量放大級活塞上閥盤(9a)的厚度Hl，在襯套( 上兩個(gè)反饋孔處加工一個(gè)垂直的反饋控制孔(2c)，反饋控制孔Qc)將上反饋孔Oa)與下反饋孔Qb)連通，反饋控制孔Qc)直通襯套(2)上端，通過高壓軟管(5a) 與復(fù)中油口( 連通，上反饋孔Oa)和下反饋孔Ob)外端封死，活塞襯套( 上加工多個(gè)油口，上面對稱的油口構(gòu)成A腔控制油口，下面對稱的油口構(gòu)成B腔控制油口，中間對稱的油口構(gòu)成壓力油P腔；先導(dǎo)控制壓力油進(jìn)油口(8)通過第二高壓軟管(8a)和閥體襯套(2) 側(cè)壁上的油道Od)與主壓力油P腔連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于流量放大級活塞上閥盤(9a)的厚度H1，上反饋孔Qa)上邊緣至下反饋孔Qb)下邊緣的距離 H2, H1-H2 = 0. 1 0. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于 上反饋孔Oa)上邊緣至下反饋孔Ob)下邊緣的距離H2，流量放大級A腔控制油口上、下邊緣的距離 H3，H2-H3 = 0. 1 0. 3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于流量放大級活塞上閥盤(9a)的面積Sl與下閥盤(9b)的面積S2之差Δ S = S1-S2 = 13 20cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于 流量放大級活塞上閥盤(9a)的面積Sl與下閥盤(9b)的面積S2之差Δ S = S1-S2，控制級活塞⑶的面積為Sk，Sk = O 3) Δ S。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于流量放大級活塞上閥盤(9a)的面積Sl與下閥盤(9b)的面積S2之差Δ S = S1-S2 = 15cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于控制級活塞⑶的面積Sk = 3 Δ S。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于 上反饋孔Oa)和下反饋孔Qb)的直徑是6mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于 活塞襯套( 上加工了 12個(gè)油口，上面對稱的4個(gè)油口構(gòu)成A腔控制油口，下面對稱的4 個(gè)油口構(gòu)成B腔控制油口，中間對稱的4個(gè)油口構(gòu)成壓力油P腔。
10.一種雙反饋定位式大流量水輪機(jī)調(diào)速器液壓控制系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1 9之一的雙反饋定位式大流量控制閥，其特征在于雙反饋定位式大流量控制閥的先導(dǎo)控制壓力油進(jìn)油口(8)經(jīng)過濾器(12)與功能分選閥(13)、緊急停機(jī)電磁閥(17)與比例閥(14)連接；功能分選閥(13)控制兩位六通液控閥(16)來選擇比例閥(14)或脈沖球閥(19,20)為主用，比例閥(14)通過單向閥(15)以及邏輯閥(18)與兩位六通閥(16)連接，兩位六通閥 (16)的主壓力油口 P和回油口 T分別與雙反饋定位式大流量控制閥的控制油口(10)和復(fù)中油口( 連接；在雙反饋定位式大流量控制閥的控制級活塞( 的控制腔(10)與兩位六通閥(16)的油路之間連接由緊急停機(jī)電磁閥(17)和兩位三通液控閥組成的緊急停機(jī)閥組。
全文摘要
本發(fā)明提供一種水輪機(jī)調(diào)速器雙反饋定位式大流量液壓控制閥及其控制系統(tǒng)，雙反饋定位式大流量液壓控制閥將先導(dǎo)控制級和流量放大級作成兩件，將上部的先導(dǎo)控制部分采用一個(gè)不變的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，要改變流量放大級的通油能力，在保證流量放大級壓差活塞的差壓面積在ΔS＝13～20cm2的條件下只需改變流量放大級活塞直徑和相應(yīng)管路的通徑即可。在流量放大級襯套上設(shè)計(jì)兩個(gè)反饋孔，下反饋孔通壓力油，上反饋孔通回油，實(shí)現(xiàn)雙饋活塞定位，液壓復(fù)中，是具有“自復(fù)中”功能的主配壓閥，結(jié)構(gòu)簡單新穎獨(dú)特，可靠性高，不需要調(diào)整流量放大及活塞的機(jī)械位置，穩(wěn)態(tài)工作無漂移，成倍提高了可靠性，減輕了流量放大級活塞重量，提高了流量放大級的頻率響應(yīng)時(shí)間和動態(tài)響應(yīng)能力。
文檔編號F03B15/02GK102364088SQ201110341968
公開日2012年2月29日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者劉安平, 劉鈺, 勞鵬飛, 徐家榮, 李東峰, 李靜靜, 王書浩, 胡武蘇, 高文進(jìn) 申請人:武漢三聯(lián)水電控制設(shè)備有限公司