CN100334362C

CN100334362C - 一种新型的超速保护滑阀

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Publication number: CN100334362C
Application number: CNB2005101032462A
Authority: CN
Inventors: 罗作桢
Original assignee: Hangzhou Hollysys Automation Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Hollysys Automation Co Ltd
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: CN1749584A

Abstract

一种新型的超速保护滑阀，包括壳体、阀套、阀芯、弹簧及其整定机构。阀芯为多凸肩阶梯状结构，可在阀套内腔中上、下两个位置间移动。在下位时，其与阀套内壁及壳体间从下至上形成了分隔的一次脉动油腔室、排油室、复位油室、正反馈油室和弹簧室，排油室通过阀芯内孔与弹簧室相通。阀芯从下位向上移动时，复位油室与正反馈油室间连通。阀套和壳体上对应设置有一次脉动油入口、安全油口、复位油口、遮断与注油试验口及无压回油口。阀芯在下位时，安全油口被阀芯上的凸肩所封闭；阀芯上移后，该安全油口与排油室连通。本发明为液压***，能在机组静止和旋转状态下整定超速保护动作值，准确性高，响应时间短，易损件少，驱动能力强且维护费用低。

Description

一种新型的超速保护滑阀

技术领域

本发明涉及一种新型的超速保护滑阀，属于液压控制***领域。

背景技术

对于汽轮机等高速旋转机械，一般转子的惯性力矩相对于驱动力矩很小，机组在运行中一旦突然从电网中解列甩去全部电负荷，汽轮机巨大的驱动力矩作用在转子上，使转速快速飞升，如不及时、快速、可靠地作出判断与处理，就会使转速超过安全许可的极限转速，酿成毁机的恶性事故。因此，对于保障高速旋转机械，常常设置有超速保护装置。目前常用的为机械式结构和电气式结构。

对于机械式结构的超速保护装置，其结构较为复杂，而且需要在静态时预调，设备运行时校准，需要经过2-3次启动整定才能完成。若长期不发生超速，零件还容易锈死、卡死；而电气式结构的超速保护装置，虽然其结构相对简单，但是容易受外界干扰，影响可靠性，而且由于采样时间的存在，使得动态响应较慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种新型的超速保护滑阀，该滑阀利用电液控制，结构简单方便。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型的超速保护滑阀，包括壳体、阀套、阀芯、置于所述阀芯上端的弹簧及其整定机构，其特征在于，所述阀芯为多凸肩阶梯状结构，可在所述阀套内腔中上、下两个位置间移动，当所述阀芯在下位时，其与所述阀套内壁及所述壳体间形成了从下至上的相互分隔的一次脉动油腔室、排油室、复位油室、正反馈油室和弹簧室，当所述阀芯从下位向上移动时，所述复位油室与所述正反馈油室间连通，所述阀套和壳体上对应设置有始终与所述一次脉动油腔室连通的一次脉动油入口，始终与所述复位油室连通的复位油口，始终与排油室连通的无压回油口；所述阀套和壳体上还设有一个安全油口，当所述阀芯在下位时，该安全油口被所述阀芯上的凸肩所封闭，当所述阀芯上移后，该安全油口与所述排油室连通，产生保护动作。

进一步地，上述超速保护滑阀还具有以下特点：所述阀芯的轴芯内开有中心孔，该中心孔一端通过阀芯上的开孔与所述排油室连通，另一端连通到所述正反馈油室上方与所述无压油口连通的腔室。

进一步地，上述超速保护滑阀还具有以下特点：所述阀芯上还设一个连通所述正反馈油室和所述中心孔的小孔。

进一步地，上述超速保护滑阀还具有以下特点：所述阀芯在下位时，正反馈油室和复位油室之间是通过阀芯上的锥面与所述阀套内壁相贴合形成的关闭的阀口而分隔的，当所述阀芯向上移动时，所述阀口打开，从而将所述正反馈油室和复位油室连通，产生正反馈动作。

进一步地，上述超速保护滑阀还具有以下特点：所述阀套和壳体上还设置了一个与所述正反馈油室连通的遮断与注油试验口。

进一步地，上述超速保护滑阀还可具有以下特点：所述阀芯和所述阀套、壳体间还形成有一个位于所述弹簧室和正反馈油室之间的有压回油腔室。

进一步地，上述超速保护滑阀还可具有以下特点：所述有压回油腔室内阀芯上的有压回油作用面积等于所述一次脉动油腔室内阀芯的一次脉动油压作用面积。

进一步地，上述超速保护滑阀还具有以下特点：所述的复位油室通过复位电磁阀与压力油或无压油之一连通，所述的正反馈油室可通过注油电磁阀与压力油连通。

进一步地，上述超速保护滑阀还具有以下特点：所述正反馈油室上方与所述无压油口连通的腔室即为弹簧室。

进一步地，上述超速保护滑阀还具有以下特点：所述正反馈油室和复位油室连通后，该合并的腔室内承受压力油向上作用的表面积大于承受压力油向下作用的表面积。

进一步地，上述超速保护滑阀还具有以下特点：所述一次脉动油是指旋转阻尼或调速泵出口油压，所述有压回油是指调速泵入口油压，所述调速泵为径向钻孔泵。

与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：(1)结构简单，驱动能力强；(2)液压***易损件少，寿命长，且维护费用低；(3)超速保护响应时间短、准确性高；(4)整定方便，静态和动态均可整定。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的介绍，本实施例以汽轮机的超速保护为例，但并不局限于对汽轮机的超速保护。

实施例一：

图1为以旋转阻尼器作为汽轮机转动轴的转速敏感元件时，采用的超速保护滑阀的结构示意图。旋转阻尼器将该转动轴的速度信号转变为一次脉动油压信号，其输出压力P_m1作用在超速保护滑阀阀芯1的下端面。P₀为外部压力油源油压。超速保护滑阀包括阀芯1、弹簧7、整定螺杆8、阀套9和壳体10。阀套9与壳体10的下部内侧面紧配合安装。阀芯1为多凸肩的阶梯状结构，位于阀套9的内腔；阀芯1具有轴芯2和在轴芯2上由上至下顺序排列的上凸肩6、锥面3、中凸肩4以及下凸肩5。中凸肩4和下凸肩5的直径相等，上凸肩6的直径大于中凸肩4和下凸肩5的直径。上凸肩6的上端与弹簧7下部(或其下部的支撑体)相接触。弹簧7上部的压板与外部整定机构的整定螺杆8相连接，利用整定螺杆8旋转时在壳体10内的上下移动来完成对弹簧预紧力的整定控制；阀套9和壳体10上从下到上依次设置有一次脉动油入口11、安全油口12、复位油口13、遮断与注油试验口14、无压回油口15；滑阀内则由阀芯1和阀套9配合形成有一次脉动油腔室A、排油室B、复位油室C、正反馈油室D、弹簧室E。

在下凸肩5与中凸肩4之间的轴芯2上设置有径向通孔21，上凸肩6到下凸肩5之间的轴芯2上设置有中心孔22、锥面3设置有表面至中心孔22的小孔23，锥面3与阀套9的配合形成一阀口F，一次脉动油入口11与旋转阻尼器输出相连。当阀芯1处于下位状态，即阀口F关闭时，中凸肩4与安全油口12等高，将安全油封住。一次脉动油入口11始终与下凸肩5和阀套9之间的一次脉动油腔室A连通。弹簧室E始终通过无压回油口15与无压回油连通，遮断与注油试验口14与锥面3和阀套9间的正反馈油室D连通，复位油口13与锥面3和中凸肩4之间的复位油室C连通，其通过油路连接到复位电磁阀30，可以与有压油P₀或无压回油连通。当阀芯1向上移动时，阀口F打开，复位油室C与正反馈油室D相通。阀芯1移动一段距离后，中凸肩4位于安全油口12的上侧，安全油口12通过排油室B、径向通孔21、中心孔22与无压回油口15连通。

其实现保护的过程为：旋转阻尼将转动轴的速度信号转变为一次脉动油压信号，其输出与超速保护滑阀的一次脉动油入口11相连，当汽轮机处于额定转速转动时，超速保护滑阀的阀芯1在弹簧力的作用下位于下位状态，此时阀口F关闭，阀芯1的中凸肩4封住安全油口12，安全油压保持，从而使控制***处于正常工作状态；当转速达到超速保护整定值时，一次脉动油压力P_m1增大，到足以克服弹簧7的预紧力时，推动阀芯1向上运动，同时阀口F打开，压力油P₀经复位油口13进入正反馈油室D，该合并的腔室内承受压力油向上作用的表面积大于承受压力油向下作用的表面积，产生正反馈作用，使阀芯1立即上抬至最高位；同时使阀芯1的中凸肩4位于安全油口12的上侧，安全油与无压回油连通，安全油压消失，控制***相应作出停机的响应动作。

当转动轴的转速恢复正常后，应使该超速保护滑阀阀芯1复位，其复位过程为：通过复位电磁阀30油路使复位油口13与无压回油连通，复位油压至0，从而阀芯1在弹簧7的作用下回到下位状态，也即阀口F关闭，然后复位电磁阀30退出，使复位油恢复高压。

注油试验：通过注油电磁阀40油路，使注油试验口14与压力油连通，则压力油进入正反馈油室D，利用压力油的油压推动阀芯1向上运动，直至最高位。注油电磁阀40复位后，仍需通过复位电磁阀30使阀芯1复位，轴芯2上的斜向小孔23用来保持正反馈油室D在正常工作时处于低油压，确保动作准确可靠。

注油试验电磁阀同时可用作遮断，遮断动作过程与注油试验过程相同，所不同的是：注油试验时，外部保护***处于试验状态，而遮断动作时，外部保护***处于正常运行状态。

实施例二：

参考图2，为以调速泵作为转动轴的转速敏感元件时，超速保护滑阀的结构示意图。调速泵为径向钻孔泵，它将转动轴的速度信号转变为一次脉动油信号，与实施例一不同的是：径向钻孔泵的转速信号是该泵的出口油压和入口油压之差，超速保护滑阀阀芯1所接受的信号为该泵出口和入口油压的差值，此图中P₀为外部压力油源油压，P_m1为径向钻孔泵的出口油压，P₁为径向钻孔泵的入口油压，即所述有压回油。

本实施例滑阀的滑芯1在上凸肩6之上还延伸了一段，在上凸肩6、弹簧室E下部的支撑体以及滑套9之间形成了另一个新的有压回油腔室G，并在阀套9和壳体10上设置通向该室的有压回油入口112，入口111与112分别与径向钻孔泵的出口和入口相连。中心孔22一直通到弹簧室E。滑芯1下端面的面积等于上凸肩6上表面的有压回油作用面积，这样使得对阀芯1的信号油压力变为：合力P_m1-P₁。滑阀的其它结构以及其保护过程、复位过程以及注油试验的原理与实施例一一致。

利用本发明的方法可以在静态以及动态过程中完成超速保护装置的整定，简单易行。

Claims

1、一种新型的超速保护滑阀，包括壳体、阀套、阀芯、置于所述阀芯上端的弹簧及其整定机构，其特征在于，所述阀芯为多凸肩阶梯状结构，可在所述阀套内腔中上、下两个位置间移动，当所述阀芯在下位时，其与所述阀套内壁及所述壳体间形成了从下至上的相互分隔的一次脉动油腔室、排油室、复位油室、正反馈油室和弹簧室，当所述阀芯从下位向上移动时，所述复位油室与所述正反馈油室间连通；所述阀套和壳体上对应设置有始终与所述一次脉动油腔室连通的一次脉动油入口，始终与所述复位油室连通的复位油口，始终与排油室连通的无压回油口；所述阀套和壳体上还设有一个安全油口，当所述阀芯在下位时，该安全油口被所述阀芯上的凸肩所封闭，当所述阀芯上移后，该安全油口与所述排油室连通，产生保护动作。

2、如权利要求1所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述阀芯的轴芯内开有中心孔，该中心孔一端通过阀芯上的开孔与所述排油室连通，另一端连通到所述正反馈油室上方与所述无压油口连通的腔室。

3、如权利要求2所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述阀芯上还设一个连通所述正反馈油室和所述中心孔的小孔。

4、如权利要求1所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述阀芯在下位时，正反馈油室和复位油室之间是通过阀芯上的锥面与所述阀套内壁相贴合形成的关闭的阀口而分隔的，当所述阀芯向上移动时，所述阀口打开从而将所述正反馈油室和复位油室连通，产生正反馈动作。

5、如权利要求1所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述阀套和壳体上还设置了一个与所述正反馈油室连通的遮断与注油试验口。

6、如权利要求1所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述阀芯和所述阀套、壳体间还形成有一个位于所述弹簧室和正反馈油室之间的有压回油腔室。

7、如权利要求1所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述有压回油腔室内阀芯上的有压回油作用面积等于所述一次脉动油腔室内阀芯的一次脉动油压作用面积。

8、如权利要求1所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述的复位油室通过复位电磁阀与压力油或无压油之一连通，所述的正反馈油室可通过注油电磁阀与压力油连通。

9、如权利要求1或6所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述正反馈油室上方与所述无压油口连通的腔室为弹簧室。

10、如权利要求1所述的一种新型的超速保护滑阀，其特征在于，所述正反馈油室和复位油室连通后，该合并的腔室内承受压力油向上作用的表面积大于承受压力油向下作用的表面积。