磁推式主备电动缸自动调整锥形阀盘行程中心补气装置的制作方法

：本发明是一种用于混流式水轮机全负荷范围内自动调整锥形阀盘行程的中心补气装置。

背景技术

0、背景技术：

1、随着新能源发电装备不断并网发电，电网要求混流式水轮机发电机组所带的负荷范围越来越宽，发电机组经常在满负荷运行发电到百分之五十满负荷范围内运行发电，甚至电网还要求发电机组带40％以下的满负荷发电。大型混流式水轮机所带的发电机发电负荷越低，在混流式水轮机中心位置产生有害的真空区就越大，真空度也就越高。有害的真空区就导致水轮机发生异常振动，与水轮发电机组固有振动产生共振，转轮出水边就会产生严重裂纹和加剧叶片气蚀情况，甚至损害机组的运动部套和发电机组整体结构。如混流式水轮发电机组不能在满负荷状态下发电运行、或必须在低负荷状态下发电运行时，为了消除有害真空区的最佳技术措施就是通过与大轴同步旋转的补气管向真空区补入空气，就可以减弱有害真空区，良好改善水轮机运行环境。混流式水轮发电机组不同的负荷应对不同的补气真空度，因为混流式水轮机发电机组运行负荷越低，混流式水轮机越需要补入的空气量就越大，负荷与补气量和真空度为负相关。但目前现有技术中的技术方案存在以下技术缺陷：

2、1、采用水轮机形成的真空度将补气装置的阀盘打开，阀盘在打开过程中，必须克服弹簧力，这种补气装置没有良好的对水轮机真空区不入空气，补气阀的阀盘工作行程越大，水轮机中心形成的真空区就越大，真空度就越高，是一种被动靠真空度吸开阀盘的工作方式；无法实现在混流式水轮机运行时，自动调整补气装置的行程，顺畅补入消除水轮机真空区的空气量；

3、2、还有一些现有技术采用弹簧控制真空度的，这种补气装置会给水轮机补气带来脉动，使水轮机工作状态不稳定；这种弹簧控制的补气装置，不仅在阀盘关闭时对整个补气装置冲击力极大，经常造成缓冲器损坏；而且弹簧极容易断裂，在这两种情况下，阀盘经常不能正常关闭，导致水淹机组的风险加大。

4、针对混流式水轮发电机组发电负荷范围不断增大，低负荷发电运行情况日趋频繁，现有技术中的技术方案都不能完美的满足水轮机低负荷状态下消除真空度真空区的技术需要。拥有巨型混流式水轮发电机组的发电厂急需一种富有创造性的、能更好满足混流式水轮机在低负荷运行中，中心补气的技术方案，消除水轮机在低负荷下产生有害真空区导致的共振现象，减少水轮机转轮裂纹和气蚀现象。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明就是为解决这一领域的技术问题而提出技术方案。在补气罩上有补气盖板和补气管道，有旋转补气管，在旋转补气管上有法兰，其特征是，在导向筒底板下面固定有备用电动缸，备用电动缸上2l的伸缩杆端部固定有导向活塞，主电动缸通过固定盘固定在导向活塞内部，备用电动缸上的伸缩杆行程大于等于2l，主电动缸上的伸缩杆行程为l，行程为l已考虑了a值变化量，主电动缸主要用于频繁调整锥形阀盘的行程，备用电动缸主要用于在主电动缸出现故障不能正常工作时，控制服务器发出指令，由备用电动缸控制锥形阀盘工作行程；用带有电缆螺旋节的控制电缆通过导向活塞、导向筒和补气罩上的过线孔将主电动缸与控制服务器连接在一起；用控制电缆通过导向筒和补气罩上的过线孔将备用电动缸与控制服务器连接在一起；再将导向筒底板和导向筒都固定在补气盖板下面中心位置我，通过磁铁护罩和磁铁固定盘把推动磁铁固定在主电动缸上的伸缩杆端部；通过磁铁护罩把阀盘磁铁固定在锥形阀盘上面中心位置对，在锥形阀盘下面同一个圆周上、按120度固定有三个导向阀轴，在阀筒内部下端分120度水平将焊接有筋板前端焊接到一起，筋板另一端焊接在阀筒的内壁上，在个每筋板上固定有导向套，每个导向套上的导向孔与导向阀轴一同心，在锥形阀盘下面的三个导向阀轴分别套上弹簧后，再将三个导向阀轴穿过导向孔中，通过带有锥形阀口的阀座和阀筒将阀盘固定在旋转补气管上的法兰上面，将补气盖板固定在补气罩上面；将输入信号电缆和电源线接入控制服务器中。推动磁铁、主电动缸、备用电动缸、导向活塞和导向筒与补气罩都是固定不动的；而阀筒、阀座和锥形阀盘都是与旋转补气管一起旋转的。所以，阀盘磁铁与推动磁铁同心度应保持良好，并且阀盘磁铁n极与推动磁铁n极根据同级相斥的原理，主电动缸伸缩杆上的推动磁铁在推动阀盘磁铁带动锥形阀盘工作时会产生足够的斥力；在锥形阀盘工作行程l中，阀盘磁铁与推动磁铁之间的距离始终保持一定距离a值，a值随着工作行程l加大而变小，但始终保持非接触状态。导向活塞在导向筒可无间隙自由滑动，将现有技术中一个弹簧分解为三个弹簧其技术效果为：当某一个弹簧断裂还有两个弹簧关闭阀盘，消除水淹机组的风险；电缆螺旋节在备用电动缸上的伸缩杆上下移动时，可为主电动缸随导向活塞上下移动提供控制电缆伸缩长度，避免主电动缸控制电缆被拉断卡在导向活塞上。控制服务器根据输入信号电缆的信号来控制主电动缸和备用电动缸工作状态，控制服务器随时判断主电动缸是否出现故障？同时判断主电动缸出现故障时，主电动缸上的伸缩杆的位置，以便变控制备用电动缸上的伸缩杆工作位置；备用电动缸上的伸缩杆工作起始位置就伸出l行程。锥形阀盘工作行程、打开与关闭的速度均通过主电动缸和备用电动缸上的伸缩杆控制由控制服务器控制。当伸缩杆缩回时，由锥形阀盘下面的三个弹簧提供锥形阀盘的关闭力。

2、本发明提供的技术方案所要达到的技术效果是这样实现的：当备用电动缸接到控制服务器工作信号后，备用电动缸将伸缩杆伸出总行程的二分之一为l，备用电动缸伸缩杆的行程是大于等于2l；主电动缸上的伸缩杆的行程为l。当备用电动缸上的伸缩杆伸出总行程的二分之一行程l后停止；备用电动缸的伸缩杆推动带有主电动缸的导向活塞向下移动行程l；主电动缸上的为行程l的伸缩杆处于全缩状态，此时推动磁铁与阀盘磁铁距离a值最大，锥形阀盘处于关闭状态，行程l考虑了a值变化量。行程l越长推动磁铁与阀盘磁铁产生的排斥力增加，a值就越小。推动磁铁与阀盘磁铁产生一定的排斥力，这个排斥力对三个弹簧有一定的压力，这个压力不足以克服三个弹簧的弹力使阀盘移动，即本装置处于关闭状态。当控制服务器接到水轮机产生有害真空区信号时，控制服务器控制主电动缸开始工作，主电动缸驱动伸缩杆向外推出，伸缩杆被最大推出的行程为l，在主电动缸驱动伸缩杆向外推出的过程中，推动磁铁与阀盘磁铁的距离a值不断缩小，从而推动磁铁与阀盘磁铁之间的排斥力不断加大，推动锥形阀盘下移动，当排斥力与推动锥形下面三个弹簧的弹力平衡时，锥形阀盘就静止不动，伸缩杆也停止工作。这时锥形阀盘的行程满足对水轮机补气行程，水轮机既没产生共振，还没有损失水轮机效率。即使主电动缸的伸缩杆行程达到l时，a值也不会等于零，即推动磁铁与阀盘磁铁不会接触上。因为推动磁铁是固定的，而阀盘磁铁是旋转的；阀盘的行程根据控制服务器指令确定。采用两个磁铁同极相斥的技术特征，就解决了采用固定的主、备电动缸推开旋转锥形阀盘的技术问题，这样大量的空气就会通过锥形阀盘与锥形阀口之间的行程构成的过流环和旋转补气管进入水轮机有害真空区中，从而消除了有害的真空区，改善了水轮机运行环境，避免水轮机发生共振导致裂纹产生。采用主电动缸通过伸缩杆打开锥形阀盘是主动打开方式，主动打开方式补气非常稳定，不会产生补气波动性；不像现有技术方案那样打开锥形阀盘需要水轮机增加真空度方能打开发盘，是被动打开方式，被动打开方式导致补气不稳定，补气波动性很大。控制服务器收到不需要补气信号时，控制服务器就控制主电动缸收回伸缩杆，推动磁铁就随着伸缩杆向上移动，并且与阀盘磁铁距离加大、排斥力减小，锥形阀盘在三个弹簧的弹力作用下也向上移动直到关闭，从而完成一个补气周期。

3、当控制服务器检测到主电动缸出现故障不能正常工作时，又启动备用电动缸工作。备用电动缸工作方式如下：

4、1、当主电动缸是在伸缩杆全缩回状态下出现故障的，备用电动缸就要采用没有伸出来那部分伸缩杆进行工作，备用电动缸没有伸出部分的伸缩杆行程等于l，完全满足对锥形阀盘打开补气行程的控制要求。

5、2、当主电动缸是在伸缩杆全伸出状态下出现故障的，即在主电动缸伸缩杆伸出l时出现故障的，备用电动缸就要将伸出来那部分伸缩杆l全部缩入备用电动缸中，以便锥形阀盘能回到关闭状态下后，再由备用电动缸上的伸缩杆，通过控制导向活塞和主电动缸上下移动，来控制推动磁铁与阀盘磁铁的距离；从而达到在主电动缸伸缩杆全部出来后出现故障时，控制服务器可通过备用电动缸上的伸缩杆行程控制锥形阀盘补气工作行程。备用电动缸完全满足对锥形阀盘打开补气行程的控制要求和关闭要求。

6、3、当主电动缸是在伸缩杆伸出某一长l1度状态下出现故障的，备用电动缸就要将伸出来伸缩杆缩入l1长度至备用电动缸中，以便锥形阀盘能回到关闭状态下后，控制服务器通过控制备用电动缸上的伸缩杆，从而控制了导向活塞和主电动缸上下移动，达到控制推动磁铁与阀盘磁铁距离的目的，实现主电动缸出现故障时，采用备用电动缸对锥形阀盘补气工作动作行程进行控制的要求。

7、采用主、备用电动缸确保本装置使用安全，采用推动磁铁与阀盘磁铁结构，即使阀盘与主、备用电动缸不同心也不会影响主、备用电动缸使用寿命，本装置具有良好防止抬机性能。推动磁铁和阀盘磁铁采用钕铁硼材料制成，锥形阀盘、阀座和导向筒采用304不锈钢制造，导向活塞采用锡青铜制造，磁铁防护罩采用导磁材料制成。输入信号电缆信号为控制服务器提供发电机组效率信号、共振振动信号、真空区的真空度信号。说明书只公开了本发明技术方案中的一种，根据本发明公开的内容，本领域普通技术人员在没有经过创造性劳动前提下获得的其他技术方案，均属于本发明保护范围。

8、本发明公开的技术方案完美的解决了现有技术中混流水轮机中心补气装置不能满足水电机运行要求的技术问题，现有技术中的方案存在弹簧易断，缓冲器易坏，在补气过程中，空气气流波动大，如真空区的空气不稳定的技术问题。本发明方案结构紧凑、合理巧妙，可靠性和稳定性好，与现有技术相比具有新颖性、创造性和实用性。本发明公开的技术方案将广泛应用于混流式水轮机中心补气领域。