水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓沖擊研究

左嘉程 楊子江 卞鑫圣

摘 要：水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)，屬于一個閉環(huán)系統(tǒng)模式，其組成部分包括水輪機控制設(shè)備系統(tǒng)與被控制系統(tǒng)；在其被控制系統(tǒng)當中，又細分為電壓調(diào)節(jié)器、發(fā)電機、引水系統(tǒng)以及泄水系統(tǒng)等。值得注意的是，根據(jù)水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行狀況來看，多因素影響下會產(chǎn)生液壓沖擊，進而影響系統(tǒng)運行的可靠性及安全性。鑒于此，本課題在分析水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓沖擊產(chǎn)生相關(guān)影響因素的基礎(chǔ)上，進一步提到一些降低發(fā)生液壓沖擊的方法，以期使水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行的可靠性及安全性得到有效保障。

關(guān)鍵詞：水輪機；調(diào)節(jié)系統(tǒng)；液壓沖擊；可靠性；安全性

Abstract： turbine governing system， belongs to a closed loop system mode， its components include the turbine control equipment system and the controlled system； In the control system， it is further subdivided into voltage regulator， generator， water diversion system and drainage system. It is worth noting that， according to the operation condition of the turbine governing system， hydraulic impact will be generated under the influence of multiple factors， which will further affect the reliability and safety of the system operation. In view of this， this topic in the turbine governing system hydraulic impact on the basis of analysis of the relevant factors， and further mentioned some methods to reduce the occurrence of hydraulic impact， in order to make the turbine governing system operating reliability and safety are effectively guaranteed.

Keywords： water turbine；Regulating system；Hydraulic impact；Reliability； security

由水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生的液壓沖擊，指的是基于液壓系統(tǒng)當中，因受到一些因素的影響，導(dǎo)致液體壓力突然性交替上升或者下降，進而產(chǎn)生的阻尼波動過程，此過程便稱之為液壓沖擊。通過工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，當水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生液壓沖擊的情況下，其沖擊壓力與正常工作壓力相比，可高出3-4倍，會導(dǎo)致一些元器件受到損壞或失效，比如：傳感器、密封裝置等，進一步使系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定運行受到嚴重影響。由此可見，便有必要了解水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓沖擊相關(guān)影響因素，然后采取有效解決方法，使液壓沖擊的發(fā)生得到有效控制，進而提高系統(tǒng)運行的效率及質(zhì)量。

1.水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓沖擊相關(guān)影響因素分析

水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓沖擊的發(fā)生，會影響系統(tǒng)的運行效益，根據(jù)實際工作經(jīng)驗，總結(jié)出了以下影響因素：

（1）主配壓閥控制因素。基于水輪機調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)當中，主配壓閥主要起到對接力器的開啟、關(guān)閉進行有效控制的作用，同時，使接力器保持中位；當系統(tǒng)處于運行狀態(tài)條件下，接力器動作由主配壓閥實時監(jiān)控；如果液體處于管路當中流動，主配壓閥突然性回復(fù)到中位，則此時管路當中的液體流速將會突然之間下降到“零”；基于此過程，液壓油的動能被轉(zhuǎn)為成為壓力能，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的壓力急劇上升，最終產(chǎn)生壓力沖擊波。相反，倘若主配壓閥突然性呈現(xiàn)開啟狀態(tài)，那么壓力罐合主配壓閥之間的管路壓力便會立即下降。

（2）接力器與導(dǎo)水構(gòu)件的慣性力因素。當接力器與導(dǎo)水構(gòu)件基于制動、換向狀態(tài)條件下，由于受到主配壓閥突然性閉合狀態(tài)的影響，在慣性的作用下導(dǎo)水構(gòu)件會持續(xù)轉(zhuǎn)動，進一步導(dǎo)致壓力快速提高，最終產(chǎn)生液壓沖擊。

總之，水輪機調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)當中，主配壓閥、接力器均易導(dǎo)致液壓沖擊的發(fā)生，如果發(fā)生液壓沖擊，將會導(dǎo)致系統(tǒng)一些元器件受到損壞或失效，進而影響系統(tǒng)的正常、安全運行。因此，需對液壓沖擊充分重視，加強防控措施方法的實施。

2.水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓沖擊預(yù)防處理方法分析

如前所述，水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)液壓沖擊的產(chǎn)生，與系統(tǒng)中的主配壓閥、接力器之間密不可分。因此，有必要采有效預(yù)防處理方法，降低液壓沖擊的發(fā)生，確保系統(tǒng)運行的安全性及可靠性。總結(jié)起來。具體預(yù)防處理方法如下：

2.1主配壓閥相關(guān)預(yù)防處理方法

在水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行過程中，因主配壓閥快速開啟或閉合產(chǎn)生液壓沖擊是關(guān)鍵因素，為了有效預(yù)防處理，可采取以下方法：

（1）基于條件允許的狀態(tài)下，對主配壓閥的開啟速度合理降低，或合理降低其關(guān)閉速度，使換向時間t得到有效延長。由于主配壓閥的開啟及關(guān)閉速度會遭遇先導(dǎo)元件運動速度的影響，因此基于電磁閥油口部位可以進行阻尼器的設(shè)置，或者設(shè)置可調(diào)節(jié)流閥，使主配壓閥的換向速度得到合理降低。除此之外，基于滑閥完全閉合之前，可對管道內(nèi)液體的流速進行合理控制，使其流速合理降低；例如：在先導(dǎo)元件方面，選擇使用伺服閥或者比例閥，然后基于閥芯上進行錐形槽或者V形槽的設(shè)置，使主配壓閥基于中位附近的運動速度有效降低，進而使液壓沖擊得到大大的降低。

（2）可采取對管徑進行增大處理的方法，同時降低流速，進而使流速的變化值有效降低，這樣能夠使緩沖的壓力大大降低。或者，確保布管的合理性，采取對管長合理縮短的方式，使管道變徑、彎曲等問題的發(fā)生得到有效避免，進而使液壓沖擊壓力降低。

（3）基于主配壓閥完全復(fù)中之前，合理降低液體的流速。為了使此處理方法得到有效實現(xiàn)，需考慮主配壓閥的油口模式，通常為矩形口，或者圓形口；若為矩形口，在壓力流量特性曲線方面，呈線性，基于主配壓閥完全復(fù)中之前沒有緩沖壓力；但如果為圓形口，在壓力流量特性曲線方面，基于中位附近存在比較高的緩沖壓力。因此，主配壓閥油口可使用圓形口，進而采取降低液體流速的方式，使液壓沖擊大大降低。

2.2接力器相關(guān)預(yù)防處理方法

針對接力器導(dǎo)致水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊的問題，在預(yù)防處理過程中具體方法為：

（1）基于接力器端部進行節(jié)流緩沖裝置的設(shè)置，使接力器端部的排油速度得到有效控制，尤其是接力器臨近暫停狀態(tài)條件下的關(guān)閉速度，可達到平穩(wěn)無沖擊的效果。

（2）基于容易發(fā)生液壓沖擊的管路單重，進行蓄能裝置的安裝，使沖擊壓力被有效吸收，進而降低液壓沖擊壓力。

（3）通過對系統(tǒng)各部件的優(yōu)化設(shè)計及參數(shù)的合理設(shè)置，使接力器以及相關(guān)聯(lián)動構(gòu)件的性能及質(zhì)量得到有效保障，進而使液壓沖擊的發(fā)生得到有效預(yù)防控制。

3.結(jié)語

綜上所述，主配壓閥、接力器是導(dǎo)致水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊的主要影響因素。因此，需針對主配壓閥采取相關(guān)預(yù)防處理方法及對接力器采取相關(guān)預(yù)防處理方法。此外，本人認為在預(yù)防處理工作開展前，還有必要對液壓沖擊進行詳細科學(xué)地計算，了解液壓沖擊相關(guān)參數(shù)指標情況，進而結(jié)合相應(yīng)的處理方法，優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)，大大降低液壓沖擊的發(fā)生。

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作者簡介：

左嘉程（1998—），男，漢族，貴州貴陽，本科，研究方向：能源與動力工程。

楊子江（1996—），男，漢族，四川樂山，本科，研究方向：能源與動力工程。

卞鑫圣（1998—），男，漢族，貴州興義，本科，研究方向：能源與動力工程。