Электрогидравлический сервомеханизм для водяных турбин Советский патент 1993 года по МПК F15B9/02 F03B15/22 

Изобретение относится к электрогид- влическому сервомеханизму для водяных. туэбин. Сервомеханизм предназначен для усгановки положения органа, управляющего притоком воды в водяные турбины, на- пг.имер, аппарата управления турбин, в ча;тности водяных, питаемых водой с по- мс щыо длинных трубопроводов.

Известна гидравлическая система, исполняющая функцию стабилизации мощности помпы.

Система состоит из гидравлического сервомеханизма, имеющего гидродвига- те ть с двухступенчатым усилителем, состоя- щ| IM из струйного элемента и золотникового распределителя с обратной связью от скорости движения поршня двигателя, управляемого двухкамерным плунжером и действующего на первую и вторую ступени гидравлического усилителя.

Струйный элемент первой ступени управляет обоими камерами золотникового 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 наСОСЭ;

Представленная система не может быть использована для установки органа, управVI

Ю

ю

4

$

CJ

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

Максимальная скорость движения двигателя при электрическом открывании и от- сечке не может быть стабилизирована системой, так как струйный элемент первой ступени питается вместе с золотниковым распределителем второй ступени нестабилизированным давлением от гидравличе- ского аккумулятора, необходимого в системетурбины, всвязи с очень маленьким пределом перемещений, управляющих первой ступенью струйного элемента, трудно этот предел ограничить способом, точным и повторяющимся, при помощи регулируемых ограничителей, Такое ограничение необходимо для точного ограничения скорости движения при электрическом управлении двигателем. .

При автоматической аварийной отсечке притока воды в турбины, вызванной исчезновением управляющего д§вления, электрическая система может мешать ходу отсечки, управляя заслонками первой сту- пени усилителя.

: Известен также гидравлический сервомеханизм 1, располагающий корректировочной обратной связью от скорости движения поршня серводвигателя, осуще- ствленной при помощи поршня, помещенного соосно с золотником маслораспрёделенйя и приводимого в действие поршнем серводвигателя или же при помощи механизма обратной связи.

Скорость движения поршня серводвигателя этого сервомеханизма ограничена вследствие действия упомянутой корректировочной обратной связи, однако значение достигаемой скорости при управлении сер- вомеханизмом изменяется очень значительно по мере изменения прложения поршня серводвигателя. Подобным образом, по мере изменения положения этого поршня изменяется скорость перестановки серводвигателя при движении, вызванном исчезновением давления среды, питающей первую ступень усилителя сервомеханизма,

В известных решениях гидравлических сервомеханизмов, применяемых в установ- ках, в которых вода в турбины подводится по длинным трубопроводам, чрезмерно 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 Достигает 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; на фиг. 2 - то же, с дополнительной полостью в гидродвигателе. ..

Элёктрогидравлический сервомеханизм содержит гидродвигатель 1 с поршнем 2 и штоком 3, образующими рабочие полости 4, 5, электроуправляемый струйный элемент б 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. Электрогидравлический 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

7 смещается, обеспечивая сообщение бочих полостей 4,5с источником рабоче- давления и сливом. Движение поршня 2 ечет за собой движение плунжера 27 со оростью, пропорциональной скорости вижения поршня 2. что из-за наличия гидавлической связи полостей 19, 26 управле- ия влияет на положение распределителя 7. Положение поршня 2 двигателя 1, к ко- орому стремится система, зависит от обще- о обьемэ рабочей среды в камере 26 лунжера 27 и в соединенной с ней гидрав- ически первой управляющей камере 19 аспределителя 7. На этом основании ско- ость движения поршня 2 двигателя 1 уста- авливается на уровне, пропорциональном нтенсивности течения рабочей среды че- ез элемент 22, причем направление скоро- ти движения поршня 2 двигателя зависит т направления течения через этот элемент 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 2, эта разность давлений при нормальном правлении зависит от отрегулирования труйного элемента 6 первой ступени.

В случае перерыва в подаче давления Pi реды. питающей струйный элемент 6 элек- рогидравлического усилителя, происходит стечение рабочей среды из полости упрзв- ения 19 через элемент 22 в не питаемый силитель первой ступени, с установленной коростью этого истечения, определенной редварительным натяжением пружины 21, одпирающей распределитель 7, причем роисходит движение поршня 2 гидравли- еского двигателя 1 в направлении отсечки ритока воды в турбину с постоянной скоро- тью аварийной отсечки, стабилизируемой истемой второй обратной связи,

При одновременном перерыве в подаче авления Р2 среды, питающей вторую, зо- отниковую ступень электрогидравлическо- о усилителя, поршень 2 двигателя 1 стается под воздействием внешней на- рузки от напора воды на орган, запираю- ;ий ее приток в турбину. Если упомянутая агрузка значительна и стремится к резко- iy закрытию органа, отсекающего приток оды, то скорость запирания этогоотсекаю- (его органа стабилизируется второй обратой связью от скорости движения поршня вигателя по-прежнему на том же уровне варийной отсечки, что и в предыдущем слу- эе. когда золотник питается давлением Р2. В случае перерыва в питании электрон- ых схем преобразователя 9 и/или регуля- )ра 12 или же при разрыве цепи катушки.

электрогидравлического усилителя разность давления на элементе 22 зависит от установки положения струйного элемента 6, поворотно и упруго закрепленного и снаб- 5 женного регулировочным винтом.

Сервомеханизм запирает орган, отсекающий приток воды в турбину, с небольшой постоянной скоростью, меньшей, чем максимальная скорость движения поршня 2

0 двигателя 1 при обычном запирании притока. Эта скорость устанавливается регулировочным винтом.

Сервомеханизм может найти применение также в других системах автоматическо5 горегулирования положения исполнительных элементов, в которых требуется стабилизация скорости перестановки сервомеханизма, например в системах управления положением поворотных лопа0 стей судовых гребных винтов.

Технический эффект изобретения обеспечивает следующие преимущества: устраняются неудобства работы, касающиеся стабилизации скорости движения поршня

5 при обычном и аварийном режимах; при применении в водяных турбинах скорость открывания притока среды/скорость отсечки притока среды и скорость отсечки при неполадках в системе энергоснабжения, пи0 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

5 подаче давления среды, питающей первую ступень усилителя, сервомеханизм отсекает приток среды со скоростью, большей, чем максимальная скорость обычного режима; при перерыве подачи давления среды, пита0 ющей вторую ступень усилителя, сервомеханизм сохраняет способность управления скоростью отсечки, причем орган, управляющий притоком воды в турбину, запирается автоматически, но со скоростью, равной

5 скорости аварийной остановки турбины; при аварии электрической части устройства сервомеханизм запирает приток воды в турбину с незначительной, постоянной и регулируемой скоростью, меньшей, чем

0 максимальная скорость отсечки при обычным режиме.

Формула изобретения 1. Электрогидравлический сервомеха- 5 низм для водяных турбин, содержащий гид- родвигатель с поршнем и штоком, образующими рабочие полости, двухступенчатый усилитель, включающий электро- управдяемый струйный элемент первой ступени и подпружиненный гидроуправляег-мм-i золотниковый распределитель, моха-, мим -; :кую обратную связь по положению поршня, выполненную в виде рычага, кипе-1 мптически связанного со штоком гидродви- гдгеля 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 давления и сливом,.а выходые с. рабочими полостями гидродвигателя, отличают и- и с я тем, что, с целью ограничения скорости движения поршня для открывания и отсечки

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

2. Сервомеханизм по п,1, отличающийся тем, что линия связи выхода струйного элемента с беспружинной полостью уп- равления снабжена сменным дросселирующим элементом.