1、概述
水輪機筒閥由法國NEYRPIC公司于1962年用于真機以來(lái)，通過(guò)一些中小水輪機的應用實(shí)踐，逐步得到了完善。到1979年加拿大當時(shí)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(kāi)始引起各國的注意，許多優(yōu)點(diǎn)得到公認。因此，被越來(lái)越多的水電站采用。它的主要優(yōu)點(diǎn)有：1、安裝在固定導水葉與活動(dòng)導水葉之間，同安裝在蝸殼前的球閥、蝶閥相比，縮短了整個(gè)廠(chǎng)房的縱向長(cháng)度，降低了工程造價(jià)；2、密封性更好，能有效抑制了導葉漏水對導葉的磨損。3、開(kāi)啟、關(guān)閉時(shí)間短，能更好地適應電力系統對水電廠(chǎng)快速開(kāi)機的要求并能有效地防止事故情況下的機組過(guò)速。4、能消除機前閥門(mén)進(jìn)出口處的收縮和擴散段伸縮節的附加水力損失。5、圓筒閥啟閉為直線(xiàn)運動(dòng)，關(guān)閉時(shí)可根據水壓上升率調整關(guān)閉速度。而在圓筒閥的應用實(shí)踐中如何保證多只接力器的同步成為筒閥控制的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。下面就這一問(wèn)題闡述應用PLC技術(shù)實(shí)現同步的原理和方法。
2、筒閥的結構及同步機構原理
傳統的解決同步問(wèn)題的主要方法采用接力器驅動(dòng)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(dòng)桿（活塞）下端連接固定在閥體上，活塞上下運動(dòng)可以驅動(dòng)閥門(mén)啟閉。各活塞的同步移動(dòng)有由可逆傳動(dòng)的滾動(dòng)螺旋副實(shí)現，它是在活塞上固定的一只滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的螺母，螺母連接傳動(dòng)絲桿，當活塞上下移動(dòng)時(shí)絲桿做正反旋轉，絲桿上端連接齒輪將筒閥的垂直運動(dòng)變?yōu)辇X輪的旋轉，齒輪帶動(dòng)鏈條一起連動(dòng)其它接力器的齒輪同速旋轉并反作用于其絲桿而實(shí)現多只接力器的同步。此同步方案的缺點(diǎn)在于：1）、直徑大的筒閥將布置數量較多的接力器，增加整個(gè)系統的投資。2）、接力器油缸進(jìn)油口無(wú)調節能力，均由調定的節流閥控制流量，接力器運行速度的調節控制沒(méi)有按調節規律運動(dòng)的隨動(dòng)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(guò)載甚至拉斷，導致筒閥啟閉失敗。4）、由于油缸進(jìn)油量由節流閥調整固定，筒閥只能定速啟閉，喪失了筒閥直線(xiàn)運動(dòng)可按程序指定啟閉速度進(jìn)行啟閉的優(yōu)勢。
3、采用PLC輸出控制比例閥液壓隨動(dòng)系統實(shí)現同步
此方案采用接力器直接驅動(dòng)筒閥并控制其同步，滾動(dòng)螺旋副和鏈傳動(dòng)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控制程序實(shí)現。采用本方案與傳統的同步控制系統相比有如下特點(diǎn)：1）、可以靈活地改變（修改控制程序）閥門(mén)關(guān)閉開(kāi)啟的運動(dòng)規律，使之更符合機組運行之需要。例如：當事故緊急停機調速器主配拒動(dòng)而需快速關(guān)閉筒閥是時(shí)，為了即快速又不致使蝸殼及壓力鋼管水壓上升率過(guò)高可采用分段關(guān)閉的控制規律。2）、可以取消機械同步機構，大大簡(jiǎn)化控制操作機構從而精簡(jiǎn)筒閥的整體結構，節省機坑內空間，改善運行維護條件。3）、減少操作執行組件數量，降低工程造價(jià)。4）、利用計算機通訊技術(shù)，為實(shí)現計算機遠方監控提供堅實(shí)的現場(chǎng)控制和數據采集單元。
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