液压全调节系统在斜轴泵、竖井泵上的应用_张鹏程.pdf
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1、2023 年第 2 期液压全调节系统在斜轴泵、竖井泵上的应用张鹏程丁达兵(杭州杭发发电设备有限公司,杭州311251)摘要:介绍了大型液压全调节系统在斜轴泵、竖井贯流泵上的开发和应用,阐述了叶片全调节系统的原理、特点及优越性,为类似泵站的设计开发提供了有利的参考。液压全调节系统在大型水泵上的应用,已在多个大型泵站中得到成功认证。关键词:液压全调节斜轴泵竖井泵中图分类号:TH312文献标识码:A1概况我国大型卧式泵站叶片调节机构以前均采用机械调桨方式,由下拉杆、泵轴拉杆、上拉杆以及拉杆头组合而成,拉杆之间采用螺纹和法兰联接。大型卧轴水泵由于尺寸大、大轴长度长,传统拉杆要穿过大轴中间孔,容易造成拉
2、杆的失稳。在推力的作用下,压杆稳定一旦破坏,会使拉杆螺纹联接处在交变应力作用下,导致螺母以及螺纹松动、变形,并最终引起调节机构失效。另外,叶轮在水中运行时会产生水力脉动,使拉杆产生一定的扰度,造成拉杆疲劳破坏。为克服机械调桨方式存在的缺陷,可采用新型的液压操作方式代替传统方式。液压操作方式具有可靠、方便、安全、稳定等特点,并可实现泵叶全关至全开任何角度、任何工况下运行,能随时调节水泵的流量和扬程,有效避开水泵启动功率过大以及水泵在马鞍区不稳定区域运行1。2液压全调节系统结构及特点液压全调节系统由油压装置、调节器、叶轮、大轴、操作油管、受油器、反馈装置、接力器等零部件组成。为节省成本,油压装置可
3、采用高压氮罐,这样可省去空压系统,调节器可布置在水泵和齿轮箱之间。由于受齿轮箱联轴器的影响,受油器只能安装在泵轴上,并在泵轴上设有接油孔,操作油管由外管和内管组成,与反馈杆一起布置在泵轴内。桨叶接力器和操作机构布置在叶轮内,叶片角度反馈装置设置在泵轴上,并设有叶片角度指示器,角度反馈信号通过反馈装置传递信号给调节器,通过调节器的控制部分实现水泵叶片角度全自动调节。液压全调节机构如图 1 所示2。图 1液压全调节机构结构示意图322023 年第 2 期2.1叶轮叶轮是水泵由电能转化为势能的核心部件,为满足水泵各运行工况的需要,需提供一套传递力的液压系统来实现叶轮叶片角度光滑平稳的转动。液压系统的
4、传力接力器可采用活塞动或缸动两种结构型式:活塞动即液压系统推动活塞的移动,从而带动操作机构的运动,推动叶轮叶片转动;而缸动结构则是活塞不动,通过液压系统推动接力器缸移动的方式达到叶片转动。这两种型式各有优缺点,活塞动由于布置在叶轮轮毂的上部,因此尺寸可以做的较大,这样采用较低的油压就可以推动叶片的转动;而缸动方式,可使操作油管只产生旋转动、不产生轴向运动,从而减少受油器轴瓦的磨损。叶轮部件图如图 2 所示。叶轮叶片采用专用于叶片制造的高强度不锈钢,轮毂采用合金钢,为防止磨损,可在轮毂过流表面堆焊耐磨不锈钢。叶轮密封(见图3)型式是影响密封效果的重要部件,随着环保要求的提高,必须保证轮毂油的零渗
5、漏,为确保轮毂内油不向外渗漏以及河道内的水不进入轮毂,叶片轴颈与轮毂体的密封采用目前先进的聚胺脂 PU 材料密封,为双边“V”型密封,中间为支承环,两边为垫环。采用上述密封结构,可确保轮毂油零渗漏。图 3叶轮叶片密封图2.2主轴和操作油管水泵泵轴一端与叶轮相联,另一端与低速轴联轴器相联。水泵泵轴一般采用 20SiMn 合金钢整体锻造而成,该材料具有较好的强度、刚性以及可焊性,比传统用的锻 45 有较大优势。主轴的内孔在锻造时用深孔钻钻通,联接调节器和接力器的操作油管设置在主轴的内孔中。由于大型卧式机组大轴的尺寸较长,特别是斜轴泵由于结构的原因,大轴的长度较竖井泵更长,因此在大轴设计时要充分考虑
6、有足够的刚度。操作油管由内、外操作油管和反馈回油管等组成。通过内、外操作油管的高压油分别与叶轮接力器的开、关腔相通,进而推动叶轮叶片的转动,达到调节叶片角度的目的。回油管既是机组回油的通道,又用于叶轮叶片反馈信号,反馈信号由设置在图 2叶轮部件图422023 年第 2 期大轴上的反馈装置采集传出。2.3受油器受油器(见图4)是接受来自调节器的高压油进入操作油管,进而传至叶轮接力器的通道。在卧式水轮发电机组中,受油器一般放置在发电机的端部,立式机组则放置在机组的顶部,放置在端部或顶部的受油器,设计和布置则较为方便。由于斜轴泵、竖井泵的大轴另一端联接着减速箱的联轴器,因此受油器只能布置在旋转的大轴
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