Электрогидравлический сервомеханизм для водяных турбин

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) Г

В (Г

ПАТЕНТУ н ту ш л ж

П

У те р ту ус го и ча и ст с те

Щ

P (2 (2 (4 (3 (3 (3 (7 (7 (5 кл (5

М (5

СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ДОМСТВО СССР

СПАТЕНТ СССР) ) 4614867/29

) 08,09.89

) 30.01.93. Бюл. N 4

) P-274604

) 09.09.88

)PL

) Политехника Гданьска (Р1 )

) Яцек Гаек (PL)

) 1. Патент Польши N 144153, . G 05 0 13/30, 1984, ) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЕРВОХАНИЗМ ДЛЯ ВОДЯНЫХ ТУРБИН

) Использование: для установки положея органа, управляющего притоком воды в бины. Сущность изобретения: поршень и ок гидродвигателя образуют рабочие пости. Двухступенчатый усилитель содерт электроуправляемый струйный элемент рвой ступени и подпружиненный гидроравляемый зблотниковый распределиль. Механическая обратная связь по

Изобретение относится к электрогидвлическому сервомеханизму для водяных бин, Сервомеханизм предназначен для ановки положения органа, управляющепритоком воды в водяные турбины, наимер, аппарата управления турбин, в тности водяных, питаемых водой с пощью длинных трубопроводов, Известна гидравлическая система, ислняющая функцию стабилизации мощно1 помпы.

Система состоит из гидравлического рвомеханиэма, имеющего гидродвигаь с двухступенчатым усилителем. состоя- м из струйного элемента и золотникового спределителя с обратной связью от ско(st)s F T5 В 9/02, F 03 В 15/22 положению поршня выполнена в виде рычага, кинематически связанного с штоком и электромеханическим преобразователем.

Электрический выход преобразователя подключен к одному из входов электронного регулятора, второй выход которого подключен к одному из входов регулятора, второй вход которого подключен к системе электроуправления, выход — к управляющему входу элемента, Гидравлический вход элемента сообщен с системой подачи управляющего давления, выходы — с полостями управления распределителя, в одной иэ которых установлена пружина. Входные линии распределителя сообщены с источником рабочего давления и сливом, выходные с полостями гидродвигателя. Дополнительная полость управления распределителя сообщена с беспружинной полостью. В этой полости размещен плунжер, кинематически связанный с.ðû÷ýroì. T з.п, ф-лы, 2 ил. рости движения поршня двигателя, yrtpae- O ляемого двухкамерным плунжером и дейст- M вующего на первую и вторую ступени ф) гидравлического усилителя. 43

Струйный элемент первой ступени уп- о равлает обоими камерами аолотникового распределителя второй ступени. Обе камеры плунжера имеют гидравлическое соединение с соответствующими рабочими камерами золотникового распределителя, Гидравлическое питание обоих ступеней усилителя является общим, Кроме того, система имеет обратную связь от давления насоса;

Представленная система не может быть использована для установки опгана, управ3

1792499

10 этот предел ограничить способом, точным и 15

25 поршня изменяется скорость перестановки 45

50 ляющего притоком воды в водяные турбины, питаемые в особенности длинными трубопроводами.

Максимальная скорость движения двигателя при электрическом открывании и отсечке не может быть стабилизирована системой, так как струйный элемент первой ступени питается вместе с золотниковым распределителем второй ступени нестабилизированным давлением от гидравлического аккумулятора, необходимого в системе турбины, в связи с очень мален ьким пределом перемещений, управляющих первой ступенью струйного элемента, трудно повторяющимся, при помощи регулируемых ограничителей, Такое ограничение необходимо для точного ограничения скорости движения при электрическом управлЕнии двигателем.

При автоматической аварййной отсечке притока воды в турбины, вызванной исчезновением управляющего давления, электрическая система может мешать ходу отсечки, управляя заслонками первой ступени усилителя.

Известен также гидравлический сервомеханизм (1),. располагающий корректировочной обратной связью от скорости движения поршня серводвигателя, осуществленной при помощи поршня, помещенного соосно с золотником маслораспределения и приводимого в действие поршнем серводвигателя или же при помощи механизма обратной связи.

Скорость движения поршня серводвигателя этого сервомеханиэма ограничена вследствие действия упомянутой корректировочной обратной связи, однако значение достигаемой скорости при управлении сервомеханизмом изменяется очень значительно по мере изменения поло>кения поршня серводвигателя. Подобным образом, по мере изменения поло>кения этого серводвигателя при движении, вызванном исчезновением давления среды, питающеи первую ступень усилителя сервомеханизма, В известных решениях гидравлических сервомеханизмов, применяемых в установках, в которых вода в турбины подводится по длинным трубопроводам, черезмерно быстрые изменения положения органом управления притока воды влекут за собой поврежДения, вызванные значительной инерционностью воды в трубопроводах

Цель изобретения — создание электрогидравлического сервомеханизма для водяных турбин., который при управлении положением поршня серводвигателя дости30

40 гает максимальную допускаемую и регулируемую скорость движения этогО поршня, . не превышая ее, причем эта максимальная допускаемая скорость движения поршня является одной для открывания притока среды, а другой — для отсечки притока среды, в частности воды, подводимой по длинным трубопроводам в водяные турбины, Цель изобретения — получение автоматической отсечки притока воды к турбине при аварийных состояниях перерывов в подаче давления, питающего первую и/или вторую ступень усилителя, причем скорость аварийной отсечки должна быть стабилизирована и регулируема.

На фиг. 1 представлен электрогидравлический сервомеханизм с дополнительной полостью управления, выполненной в золотниковом распределителе; нг фиг, 2 — то же, с дополнительной полостью в гидродвигателе.

Электрогидравлический сервомеханизм содержит гидродвигатель 1 с поршнем

2 и штоком 3, образующими рабочие полости 4, 5, электроуправляемый струйный элемент 6 первой ступени, подпружиненный золотниковый распределитель 7 второй ступени и механическую обратную связь по положению поршня 2, выполненную в виде рычага 8, кинематически связанного со штоком 3 и электромеханическим преобразователем 9, Электрический выход 10 преобразователя 9 подключен к входу 11 электронного регулятора 12, второй вход 13 которого подключен к системе электроуправления, а выход 14 — к управляющему входу 15 струйного элемента 6. Гидравлический вход 16 струйного элемента 6 сообщен с системой подачи управляющего давления, выходы 17, 18 сообщены с полостями 19, 20 распределителя 7, причем в полости 20 размещена пружина 21, а в линии связи полости 19 с выходом 17 установлен сменный дросселирующий элемент 22. Вход 23 распределителя 7 сообщен с источником рабочего давления, а его выходы 24, 25 — с рабочими полостями 4, 5. Электрагидравлический сервомеханизм снабжен дополнительной обратной связью по скорости поршня, выполненной в виде размещенного в дополнительной полости 26 управления плунжера 27, кинематически связанного с рычагом 8;

Электрогидравлический сервомеханизм работает следующим образом, При подаче управляющего сигнала на вход 13 регулятора 12 происходит поворот элемента 6 и, как следствие, сообщение одного из выходов, например, 17 с полостью управления 20. Золотниковый распредели

1 Р) i499

7 смещается, обеспечивая сообщение бочих полостей 4, 5 с источником рабочедавления и сливом. Движение поршня 2 ечет за собой движение плунжера 27 со

: . оростью, пропорциональной скорости 5 вижения поршня 2, что из-за наличия гид,равлической связи полостей 19, 26 управле ния влияет на положение распределителя 7.

Положение поршня 2 двигателя 1, к ко. горому стремится система, зависит от обще- 10 о объема рабочей среды в камере 26 лунжера 27 и в соединенной с ней гидравически первой управляющей камере 19 аспределителя 7. На этом основании скоость движения поршня 2 двигателя 1 уста- 15 авливается на уровне, пропорциональном нтенсивности течения рабочей среды чеез элемент 22, причем направление скороти движения поршня 2 двигателя зависит т направления течения через этот элемент 20

2.

Направление и интенсивность течения абочей среды через элемент 22, а затем и корость движения поршня 2 двигателя 1, ависят от разности давлений на элементе 25

2, эта разность давлений при нормальном правлении зависит от отрегулирования труйного элемента 6 первой ступени.

В случае перерыва в подаче давления Р реды, питающей струйный элемент 6 элек- 30 рогидравлического усилителя, происходит стечение рабочей среды из полости управения 19 через элемент 22 в не питаемый силитель первой ступени, с установленной коростью этого истечения, определенной З5 редварительным натяжением пружины 21, одпирающей распределитель 7, причем роисходит движение поршня 2 гидравлиеского двигателя " в направлении отсечки ритока воды в турбину с постоянной скоро- 40 тью аварийной отсечки, стабилизируемой истемой второй обратной связи.

При одновременном перерыве в подаче авления Р2 среды, питающей вторую, зоотниковую ступень электрогидравлическо- 45 го усилителя, поршень 2 двигателя 1 стается под воздействием внешней наг узки от напора воды на орган, запирающий ее приток в турбину. Если упомянутая агрузка значительна и стремится к резко- 50 у закрытию органа, отсекающего приток оды, то скорость запирания этого отсекаюi его органа стабилизируется второй обратой связью от скорости движения поршня вигателя по-прежнему на том же уровне 55 аварийной отсечки, что и в предыдущем случ е. когда золотник питается давлением Р2.

В случае перерыва в питании электронных схем преобразовагеля 9 и/или регуля,;р;> 12 или we при разрыве цепи катушки электрогидравлического усилителя разность давления на элементе 22 зависит от установки положения струйного элемента 6, поворотно и упруго закрепленного и снабженного регулировочным винтом.

Сервомеханизм запирает орган, отсекающий приток воды в турбину, с небольшой постоянной скоростью, меньшей, чем максимальная скорость движения поршня 2 двигателя 1 при обычном запирании притока. Эта скорость устанавливается регулировочным винтом, Сервомеханизм может найти применение также в других системах автоматического регулирования положения исполнительных элементов, в которых требуется стабилизация скорости перестановки сервомеханизма, например в системах управления положением поворотных лопастей судовых гребных винтов.

Технический эффект изобретения обеспечивает следуюшие преимущества: устраняются неудобства работы, касающиеся стабилизации скорости движения поршня при обычном и аварийном режимах; при применении в водяных турбинах скорость открывания притока среды, скорость отсечки притока среды и скорость отсечки пр» неполадках в системе энергоснабжения, пи- . тающей системы сервомеханизма или в случае повреждения первой ступени усилителя постоянны по значению и регулируются независимо; (для обычных режимов); для аварийных режимов в случае перерыва в подаче давления среды, питающей первую ступень усилителя, сервомеханизм отсекает приток среды со скоростью, большей, чем максимальная скорость обычного режима; при перерыве подачи давления среды, питающей вторую ступень усилителя, сервомеханизм сохраняет способность управления скоростью отсечки, причем орган, управляющий притоком воды в турбину, запирается автоматически, но со скоростью, равной скорости аварийной остановки турбины; при аварии электрической части устройства сервомеханизм запирает приток воды B турбину с незначительной, постоянной и регулируемой скоростью, меньшей, чем максимальная скорость отсечки при обычным режиме.

Формула изобретения

1. Электрогидравлический сервомеханизм для водяных турбин, содержащий гидродвигатель с поршнем и штоком, образующими рабочие полости, двухступенчатый усилитель, включающий электроуправляемый струйный элемент первой ступени и подпружиненный гидроуправляеэ»ленни (!вhlи расгtð!..äåëичель, меx;\ ни 1,; <у!п обратную связь по положению

1 поргння. вь полненную в виде рычага, кине 1äTè÷åñêè связанного со штоком гидродвига еля и электромеханическим преобразователем, электрический выход которого подключен к одному из входов электронного регулятора, второй вход которого подключен к одному из входов электронного регулятора, второй вход которого подключен к системе электроуправления, а выход — к управляющему входу струйного элемента, гидравлический вход которого сообщен с системой подачи управляющего давления, а выходы — с полостями управления золотникового распределителя, в одной из которых установлена пружина, причем входные линии золотникового распределителя сообщены с источником рабочего давлениA и сливом. а выходьlp с рабочими полостями гидродвигателя, о т л и э ю щ и. и с я тем, что, с целью ограничения скорости движения поршня для открывания и отсечки

5 притока воды, в частности по длинным трубопроводам, и ограничения скорости движения поршня при обрыве трубопровода, золотниковый распределитель выполнен с дополнительной полостью управления, гид10 равлически сообщенной с беспружинной полостью, и снабжен размещенным в дополнительной полости плунжером, кинематически связанным с рычагом обратной связи.

15 2. Сервомеханизм по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что линия связи выхода струйного элемента с беспружинной полостью управления снабжена сменным дросселирующим элементом, 1792499

1 2 5 g7 Яб

Составитель А. Кобакова

Техред М.Моргентал Корректор Н, Лукач

Ре актор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

За аз 173 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5