1、概述
水輪機筒閥由法國NEYRPIC公司于1962年用于真機以來，通過一些中小水輪機的應用實踐，逐步得到了完善。到1979年加拿大當時最大的水電站LG-2，16臺出力為338.5MW的大型混流式水輪機采用了圓筒閥之后，它的應用開始引起各國的注意，許多優(yōu)點得到公認。因此，被越來越多的水電站采用。它的主要優(yōu)點有：1、安裝在固定導水葉與活動導水葉之間，同安裝在蝸殼前的球閥、蝶閥相比，縮短了整個廠房的縱向長度，降低了工程造價；2、密封性更好，能有效抑制了導葉漏水對導葉的磨損。3、開啟、關閉時間短，能更好地適應電力系統(tǒng)對水電廠快速開機的要求并能有效地防止事故情況下的機組過速。4、能消除機前閥門進出口處的收縮和擴散段伸縮節(jié)的附加水力損失。5、圓筒閥啟閉為直線運動，關閉時可根據(jù)水壓上升率調(diào)整關閉速度。而在圓筒閥的應用實踐中如何保證多只接力器的同步成為筒閥控制的關鍵技術問題。下面就這一問題闡述應用PLC技術實現(xiàn)同步的原理和方法。
2、筒閥的結構及同步機構原理
傳統(tǒng)的解決同步問題的主要方法采用接力器驅(qū)動鏈條同步，在筒閥圓周盡可能多地均勻布置多支液壓接力器，每支接力器動桿（活塞）下端連接固定在閥體上，活塞上下運動可以驅(qū)動閥門啟閉。各活塞的同步移動有由可逆?zhèn)鲃拥臐L動螺旋副實現(xiàn)，它是在活塞上固定的一只滾動螺旋傳動的螺母，螺母連接傳動絲桿，當活塞上下移動時絲桿做正反旋轉(zhuǎn)，絲桿上端連接齒輪將筒閥的垂直運動變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動鏈條一起連動其它接力器的齒輪同速旋轉(zhuǎn)并反作用于其絲桿而實現(xiàn)多只接力器的同步。此同步方案的缺點在于：1）、直徑大的筒閥將布置數(shù)量較多的接力器，增加整個系統(tǒng)的投資。2）、接力器油缸進油口無調(diào)節(jié)能力，均由調(diào)定的節(jié)流閥控制流量，接力器運行速度的調(diào)節(jié)控制沒有按調(diào)節(jié)規(guī)律運動的隨動性。3）、鏈條同步對發(fā)生異步的的油缸矯正能力差，易發(fā)生鏈條張力矩過載甚至拉斷，導致筒閥啟閉失敗。4）、由于油缸進油量由節(jié)流閥調(diào)整固定，筒閥只能定速啟閉，喪失了筒閥直線運動可按程序指定啟閉速度進行啟閉的優(yōu)勢。
3、采用PLC輸出控制比例閥液壓隨動系統(tǒng)實現(xiàn)同步
此方案采用接力器直接驅(qū)動筒閥并控制其同步，滾動螺旋副和鏈傳動的同步機構可以取消或作為輔助同步手段和保護措施。另外，接力器本身不需再設緩沖裝置，緩沖功能由PLC控制程序?qū)崿F(xiàn)。采用本方案與傳統(tǒng)的同步控制系統(tǒng)相比有如下特點：1）、可以靈活地改變（修改控制程序）閥門關閉開啟的運動規(guī)律，使之更符合機組運行之需要。例如：當事故緊急停機調(diào)速器主配拒動而需快速關閉筒閥是時，為了即快速又不致使蝸殼及壓力鋼管水壓上升率過高可采用分段關閉的控制規(guī)律。2）、可以取消機械同步機構，大大簡化控制操作機構從而精簡筒閥的整體結構，節(jié)省機坑內(nèi)空間，改善運行維護條件。3）、減少操作執(zhí)行組件數(shù)量，降低工程造價。4）、利用計算機通訊技術，為實現(xiàn)計算機遠方監(jiān)控提供堅實的現(xiàn)場控制和數(shù)據(jù)采集單元。
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