[发明专利]一种水轮机进水阀的混合驱动系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水轮机进水阀的混合驱动系统，尤其涉及一种用于驱动水电站进水阀的混合驱动系统。 

背景技术

随着社会经济的不断发展，对电能的需求日益增加，水力发电站正发挥着越来越重要的作用。水轮机可以将水流的能量转换为旋转的机械能，输出扭矩，从而带动发电机发电，是水力发电站的重要设备。进水阀作为进口处截断水流的阀门，是水轮机中的关键部件，对水轮机的性能有着重要影响。

现有技术中，水轮机进水阀系统包括主阀、旁通阀及操作机构，安装在水电站或抽水蓄能电站蜗壳进口前的压力钢管上。当水轮机需要检修时，关闭进水阀，截断水轮机进水；当水轮机组调速系统发生故障，机组转速升高到整定值的情况下，能动水紧急关阀，防止水轮机飞逸，减免水锤现象，保证机组安全。水电站水轮机进水阀的结构形式可以是液控蝶阀，液控球阀、液控半球阀等。以蝶阀为例，在进水阀工作过程中，液压站电磁阀控制液压油，通过液压油或重锤驱动油缸动作，油缸带动拐臂绕阀轴转动90度，阀轴带动活门旋转，实现蝶阀的启闭。进水阀根据驱动方式的不同可分为气体压力蓄能式和重锤的位置势能蓄能式两大类。

重锤的位置势能蓄能式驱动方式，其控制原理简单可靠，重锤的位置势能直观，蓄积的能量恒定；但是，重锤安装空间较大，安装空间确定的情况下关阀的驱动力矩基本不可调，电机功率大，油泵排量大，开阀时间较长，同时，重锤机构自身不具备自启动能力，必须借助外部的手动油泵或直流电机驱动的油泵才能实现启动。

气体压力蓄能式驱动方式，其驱动机构安装空间较小，关阀力矩裕度相对较大；自身具备启动能力；但是，液压控制系统较复杂；采用压缩空气的压力油罐需要空压机组配套，其增加水电站投资，加大后期运行维护的难度和复杂程度；而皮囊式氮气罐内的橡皮囊寿命不可预估，一旦破裂，油气混合，进水阀随即失去动力源，氮气压力需定期检测，补充气压。

因此，提供一种可以实现多种驱动模式混合驱动的混合驱动系统，提高进水阀操作可靠性是本领域技术人员亟需解决的技术问题。 

发明内容  

本发明的目的是提供一种水轮机进水阀的混合驱动系统，可以实现多种驱动模式混合驱动，从而增加运行可靠性。

为了实现上述第一个目的，本发明提供一种水轮机进水阀的混合驱动系统，包括可控制进水阀的主阀开闭的操作机构、至少一个蓄能器、可提供压力流体的动力单元、重锤，具有至少三种驱动模式：

第一驱动模式，所述动力单元或蓄能器提供压力流体驱动所述操作机构运动，所述操作机构带动所述水轮机进水阀关闭和/或开启；

第二驱动模式，所述动力单元驱动所述重锤提升，使其获得位置势能，所述重锤可在重力势能作用下，带动所述水轮机进水阀关闭。

第三驱动模式，所述蓄能器和重锤，根据设计的混合比例，混合驱动所述操作机构带动所述水轮机进水阀关闭。

优选地，所述操作机构带动所述水轮机进水阀开启时，同时带动所述重锤升起，使得所述重锤获得势能。

优选地，所述动力单元包括电机和油泵，所述电机输出轴与所述油泵主轴连接，并驱动所述油泵旋转，产生高压油；

和/或，所述动力机构包括手动油泵，外力驱动所述手动油泵，产生高压油。

优选地，压力油的动力单元包括电机和油泵等，可以集中在水轮机调速器系统中，而不会影响水轮机进水阀系统的混合驱动功能。

优选地，液压回路上可设置液控球阀，通过接受水轮机系统发出的液压信号，实现动水关闭水轮机进水阀。

优选地，所述蓄能器与所述动力单元的高压油路相连通，所述动力单元可以提供液压能给所述蓄能器。

与现有技术相比，本发明所提供的水轮机进水阀的混合驱动系统，包括可控制进水阀的主阀开闭的操作机构、至少一个蓄能器、可提供压力流体的动力机构、重锤，具有至少三种驱动模式：

第一驱动模式，所述动力单元或蓄能器提供压力流体驱动所述操作机构运动，所述操作机构带动所述水轮机进水阀关闭和/或开启；

第二驱动模式，所述动力单元驱动所述重锤提升，使其获得位置势能，所述重锤可在重力势能作用下，带动所述水轮机进水阀关闭。

第三驱动模式，所述蓄能器和重锤，根据设计的混合比例，混合驱动所述操作机构带动所述水轮机进水阀关闭。