本實(shí)用新型屬于水輪機(jī)調(diào)速技術(shù)領(lǐng)域，具體地是涉及一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

沖擊式水輪機(jī)的工作過(guò)程是：將來(lái)自壓力鋼管的水，經(jīng)噴嘴后形成高速射流沿轉(zhuǎn)輪圓周切線方向沖擊轉(zhuǎn)輪水斗做功；該型水輪機(jī)適用于高水頭、小流量的水電站，具有結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便等特點(diǎn)。

由于沖擊式水輪機(jī)的水頭較高、壓力鋼管一般比較長(zhǎng)，因此噴針的關(guān)閉時(shí)間不能太快，一般調(diào)整在20～60s之間，否則將會(huì)產(chǎn)生極大的水錘，對(duì)壓力鋼管及整個(gè)電廠的安全構(gòu)成威脅，同時(shí)又必須滿足系統(tǒng)甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組轉(zhuǎn)速不能升得太高，對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行造成傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型就是針對(duì)上述問(wèn)題，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)；本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。

本實(shí)用新型一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，包括水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上的葉斗、步進(jìn)電機(jī)、PLC調(diào)速器，與所述葉斗相對(duì)的噴針，所述噴針的出水口端對(duì)準(zhǔn)葉斗；其特征在于：所述步進(jìn)電機(jī)連接PLC調(diào)速器，由PLC調(diào)速器控制調(diào)速，所述噴針的另一端連接有噴針接力器；在所述噴針的出水口端安裝有折向器，所述折向器連接有折向器接力器，所述折向器接力器的另一端連接有折向器操作閥，所述噴針接力器的另一端連接有單向控制閥；所述單向控制閥的另一端分別連接有事故停機(jī)閥與噴針主配閥，所述噴針主配閥的一側(cè)連接步進(jìn)電機(jī)；所述折向器操作閥、事故停機(jī)閥、噴針主配閥還分別連接到壓力油上。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述噴針主配閥由活塞、殼體、襯套組成，在所述的噴針主配閥上設(shè)置有壓力油入口、排油出口、第一控制油口、第二控制油口。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述PLC調(diào)速器的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電機(jī)的輸入端相連。

作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述壓力油入口設(shè)置在所述的噴針主配閥的右側(cè)底部，所述排油出口設(shè)置在所述的噴針主配閥的正中底部，所述活塞設(shè)置在所述的噴針主配閥的正中頂部，所述第一控制油口、第二控制油口分別設(shè)置在所述的噴針主配閥的左側(cè)。

另外，所述噴針接力器的開度值有PID運(yùn)算模塊進(jìn)行計(jì)算。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有益效果是。

本實(shí)用新型所公開的一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，通過(guò)PLC調(diào)速器用于控制步進(jìn)電機(jī)的速度、通過(guò)PID運(yùn)算計(jì)算噴針接力器的開度值；在正常運(yùn)行時(shí)，折向器不參與調(diào)節(jié)，只有當(dāng)系統(tǒng)甩負(fù)荷，機(jī)組轉(zhuǎn)速突增到某一整定值時(shí)，折向器才迅速投入，切斷射流；當(dāng)轉(zhuǎn)速低于另一整定值時(shí)，折向器又回到初始位置，這樣既可保證小波動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)又可滿足調(diào)節(jié)保證要求；本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了使本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施方式僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

圖1是本實(shí)用新型一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的PID運(yùn)算模塊框圖。

圖3是本實(shí)用新型一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的噴針主配閥的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1為折向器操作閥、2為事故停機(jī)閥、3為噴針主配閥、4為壓力油、5為步進(jìn)電機(jī)、6為單向控制閥、7為噴針接力器、8為折向器接力器、9為噴針、10為折向器、11為水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、12為葉斗、13為活塞、14為殼體、15為襯套、16為壓力油入口、17為排油出口、18為第一控制油口、19為第二控制油口。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖1和3所示，本實(shí)用新型一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，包括水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪10、及水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪10上的葉斗12、步進(jìn)電機(jī)5、PLC調(diào)速器，與所述葉斗12相對(duì)的噴針9，所述噴針9的出水口端對(duì)準(zhǔn)葉斗12；其特征在于：所述步進(jìn)電機(jī)5連接PLC調(diào)速器，由PLC調(diào)速器控制調(diào)速，所述噴針9的另一端連接有噴針接力器7；在所述噴針9的出水口端安裝有折向器10，所述折向器10連接有折向器接力器8，所述折向器接力器8的另一端連接有折向器操作閥1，所述噴針接力器7的另一端連接有單向控制閥6；所述單向控制閥6的另一端分別連接有事故停機(jī)閥2與噴針主配閥3，所述噴針主配閥3的一側(cè)連接步進(jìn)電機(jī)5；所述折向器操作閥1、事故停機(jī)閥2、噴針主配閥3還分別連接到壓力油4上。

作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施例，所述噴針主配閥3由活塞13、殼體14、襯套15組成，在所述的噴針主配閥3上設(shè)置有壓力油入口16、排油出口17、第一控制油口18、第二控制油口19。

作為本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例，所述PLC調(diào)速器的輸出端連接有驅(qū)動(dòng)單元，所述驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電機(jī)5的輸入端相連。

作為本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例，所述壓力油入口16設(shè)置在所述的噴針主配閥3的右側(cè)底部，所述排油出口17設(shè)置在所述的噴針主配閥3的正中底部，所述活塞13設(shè)置在所述的噴針主配閥3的正中頂部，所述第一控制油口18、第二控制油口19分別設(shè)置在所述的噴針主配閥3的左側(cè)。

另外，所述噴針接力器7的開度值由PID運(yùn)算模塊進(jìn)行計(jì)算。

所述的噴針主配閥3的壓力油入口16連接到壓力油4上。

如圖2所示，為本實(shí)用新型一種沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的PID控制框圖；圖中的fg、f_o、y_o分別為機(jī)組頻率、頻率給定、開度給定，將Δf值直接送入比例環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)，并與bp反饋值綜合后送入積分環(huán)節(jié)進(jìn)行PID 運(yùn)算，得出接力器開度的計(jì)算值。

與所述步進(jìn)電機(jī)5相連的絲桿將步進(jìn)電機(jī)5的轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成接力器引導(dǎo)閥針塞的上下直線位移，從而控制噴針主配閥3的活塞13的上下位移，使接力器朝開或關(guān)的方向運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型沖擊式水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的幾個(gè)工作過(guò)程如下：（1）自動(dòng)停機(jī)當(dāng)PLC調(diào)速器接到停機(jī)令后：先將機(jī)組負(fù)荷減至空載，接收到跳油開關(guān)信號(hào)后，PLC調(diào)速器通過(guò)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)5使噴針9自動(dòng)關(guān)閉到全關(guān)位置，同時(shí)投入噴針9對(duì)應(yīng)的折向器10。此時(shí)，完成自動(dòng)開停機(jī)的流程，折向器10都在投入位置，為下一次開機(jī)做好準(zhǔn)備。

（2）事故停機(jī)：當(dāng)PLC調(diào)速器收到事故停機(jī)令后，事故停機(jī)閥2動(dòng)作，噴針9關(guān)至全關(guān)位置，同時(shí)折向器10投入。

（3）自動(dòng)運(yùn)行切至手動(dòng)運(yùn)行：當(dāng)PLC調(diào)速器由自動(dòng)運(yùn)行工況切至手動(dòng)運(yùn)行時(shí)：首先切換電氣柜上自動(dòng)/ 手動(dòng)按鈕，相應(yīng)的自動(dòng)指示燈熄滅，步進(jìn)電機(jī)5驅(qū)動(dòng)器失電，PLC調(diào)速器處于手動(dòng)狀態(tài)；此后，可通過(guò)步進(jìn)電機(jī)5上手輪的開/關(guān)或者操作電氣柜上的增/減開度旋鈕來(lái)增/減機(jī)組出力（轉(zhuǎn)速）。

（4）手動(dòng)切至自動(dòng)運(yùn)行：PLC調(diào)速器由手動(dòng)運(yùn)行工況切至自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，步進(jìn)電機(jī)5驅(qū)動(dòng)器得電，PLC調(diào)速器處于自動(dòng)狀態(tài)。

本實(shí)用新型在正常運(yùn)行時(shí)，折向器10根據(jù)與之對(duì)應(yīng)的噴針9的開啟和關(guān)閉進(jìn)行退出和投入的動(dòng)作，其他時(shí)候，折向器10不參與調(diào)節(jié)，只有當(dāng)系統(tǒng)甩負(fù)荷，機(jī)組轉(zhuǎn)速突增到某一整定值或者機(jī)組接收到事故停機(jī)命令時(shí)，折向器10才迅速投入，切斷射流；當(dāng)轉(zhuǎn)速低于另一整定值時(shí)，折向器10又回到初始位置，這樣既可保證小波動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)又可滿足調(diào)節(jié)保證要求。

可以理解的是，以上關(guān)于本實(shí)用新型的具體描述，僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而并非受限于本實(shí)用新型實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。