新型过速限制器分析

杨 威，毛羽波

(哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040)

新型过速限制器分析

杨 威，毛羽波

(哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040)

本文主要讲述了新型过速限制器的工作原理及结构特点，其中油阀采用插装式结构，事故配压阀采用滑阀式结构，差压控制。新型过速限制器集成为一体结构，保证了工作的可靠性，动作平稳。同时减少了工地安装和使用维护的工作量。

过速限制器；油阀；事故配压阀

0 前言

过速限制器是保护机组，防止过速的一种安全设备。当机组甩负荷时，机组转速上升至115%额定转速，此时又遇调速器拒动或失灵，这时转速信号器与时间继电器控制发出信号，动作过速限制器（事故配压阀）紧急关闭导水机构。当机组转速上升至155%额定转速（或依据机组过速要求的实际值），此时转速信号器发出信号（或与机械过速保护装置液压联动），直接动作过速限制器紧急关闭导水机构，从而防止机组过速。过速限制器是机组的最后一级液压保护设备，对水电站的设备安全具有至关重要的意义。我公司结合过速限制器在水电站的实际应用情况，开发研制了新型的过速限制器，本文针对此予以介绍。

1 主要技术数据

电压：DC220V

油压：6.3MPa

通径：DN80

2 组成

参见图1过速限制器原理图，主要由φ80事故配压阀SP，φ80油阀YF电磁配压阀1EM和2EM及3个单向节流阀1R、2R、3R组成。

2.1 元件功能说明

此过速限制器为一体式结构，同时还需要外部有一个反映调速器拒动或失灵的讯号装置和机械液压保护装置动作与否的压力油源。其主要部件功能如下：

电磁配压阀：主要作为接收电气信号，或机械过速保护装置液压油信号，动作过速限制器。

油阀：作为电磁配压阀操作的执行元件之一，直接提供事故配压阀动作接力器的油源。

事故配压阀：在机组正常情况下，为调速器控制接力器的通路；当机组过速时，可直接操作导叶接力器关闭导叶。

2.2 动作原理

过速限制器需下列条件之一成立时动作。

（1）当机组甩负荷时，机组转速上升至 115%额定转速，此时又遇调速器失灵或主配压阀拒动，此刻转速信号器发出一个接点信号，通过时间继电器经0.5～1s的延时，动作过速限制器；

（2）当机组事故停机时遇剪断销剪断；

（3）紧急事故停机按钮动作；

（4）机组过速至140%(或设定值)，机械转速开关动作或电气转速信号器动作；

（5）机组机械液压保护装置动作过速。

图1 过速限制器原理图

图示位置为机组正常工作位置，此时过速限制器只是调速器控制接力器的通路，不起任何作用。

当过速限制器接到动作信号后，电磁配压阀切换油路，或机械过速保护装置动作，接口8切换成排油，其原理相同。油阀控制腔通过单向节流阀2R排油，油阀开启，压力油进入事故配压阀；事故配压阀控制腔通过单向节流阀1R排油，活塞移至右端位置，此时压力油进入导叶接力器关闭腔，导叶接力器开启腔通排油，水轮机导叶关闭，从而使机组事故停机。当事故配压阀动作时，单向节流阀1R能使事故配压阀控制腔液压油按一定的流速排出，油阀控制腔的油通过单向节流阀1R按一定的流速排出，从而减少因动作时产生的冲击力，保护事故配压阀和油阀阀体内各部件。

当机组完全停止后，使调速器恢复至正常停机位置（即确认调速器已恢复正常工作状态），此时方可使电磁配压阀复位，同时油阀复位，此时压力油通入事故配压阀左端，使事故配压阀活塞能够顺利地移至右端位置，即事故配压阀复位。

3 关键部件的结构特点

3.1 油阀

如图2所示油阀结构示意图。油阀主要有端盖1、阀体、弹簧、活塞、端盖2组成。阀体材料采用锻钢35，活塞材料采用 35CrMo，活塞与阀体的密封面采用研磨形式，其他密封均采用O性橡胶密封圈，能够保证很好的密封性能。其控制腔与常压腔采用差压面结构，其面积比约为2:1，保证了其速动性和动作平稳性。其控制腔设有单向节流阀，能够控制其开启时的动作时间，防止出现撞击现象。

图2 油阀结构示意图

3.2 事故配压阀

如图3所示0事故配压阀结构示意图。事故配压阀主要由1行程开关指示杆、2行程开关、3端盖、4阀体、5控制活塞、6电磁配压阀、7端盖、8调节螺钉、9主活塞、10与11单向节流阀组成。其主结构采用滑阀形式，各操作腔之间为间隙密封。电磁配压阀通过过渡板直接安装在事故配压阀上，主活塞与控制活塞采用分体式结构，从而降低了安装与加工的难度，其控制腔与常压腔采用差压面结构，面积比仍然设计成2:1。其上设有行程开关，能够在远方监视事故配压阀的状态。调节螺钉8的功能是调整事故配压阀的开口，来满足事故停机时导叶接力器的第一段关闭速度。

图3 事故配压阀结构示意图

3.3 安装形式

本过速限制器的事故配压阀和油阀可以单独使用，也可以如图4组合式过速限制器示意图，通过2过渡板组成一体式结构。从而大大减少了工地安装的工作量，同时也使得调试与维护更加方便。

图4 组合式过速限制器示意图

4 安装与维护

（1）事故配压阀安装在调速器主配压阀与导叶接力器之间的管路中。事故配压阀的关机时间需要参照调速器的关机时间，具体可依据电站的压力上升与速率的允许值来整定。

（2）在机组每次小修时，应模拟自动和手动事故配压阀系统的动作，并检查各部件，应动作可靠。

5 结论

我公司结合过速限制器在水电站的实际应用情况，开发研制的新型过速限制器在电站得到实际应用，其工作可靠，动作平稳，达到了水电站保护机组设备的目的，特别是采用了一体化结构，减少了安装与维护的工作量，有积极的推广价值。

审稿人：卜良峰

The Analyze of New Type Device for Avoid Over Speed

YANG Wei, MAO Yubo
(Harbin Electric Machinery Company Limited, Harbin 150040, China)

This paper briefly expounds the work theory and usage of new type over speed limiting device. The isolation valve of it adopts plug-in configuration. The emergency distributing valve uses the structure of slide valve, which is controlled by pressure difference. New type over speed limiting device is integrated as a whole structure, which promised the reliability and smooth move of it. The installation and maintenance work of it is reduced at the same time.

；over speed limiting device; isolation valve; emergency distributing valve

TK730.6

A

1000-3983(2014)03-0071-03

2013-07-05

杨威（1971-），1993年7月毕业于哈尔滨电工学院工业电气自动化专业，现从事水轮发电机组自动化系统、调速器系统以及油压设备的设计工作，工程师。