轴流风机动调机构

技术园地 2018-02-10 19:33:54

目前在市场上比较常见的动叶调节轴流风机厂商有:豪顿华工程公司、沈阳鼓风机厂、上海鼓风机厂、成都电力设备总厂;豪顿华工程公司和沈阳鼓风机厂是使用同一种调节技术,其技术主要是来自丹麦,且目前的专利是属于英国豪顿公司,上海鼓风机厂的技术主要是来自德国TLT公司,成都电力设备总厂的技术主要是来自德国KKK公司,三种形式的调节机构都有各自的特点和优缺点,下面详细介绍三种调节形式的油路走向以及调节原理。

1-拉叉 2-旋转油封 3-拉叉接头 4-限位螺栓 5-调节阀阀芯 6-调节臂部 7-错油孔 8-错油孔 9-弹簧 10-活塞 11-液压缸缸体 12-詛油孔 13-液压缸连接盘 14-调节盘 15-滑动衬套 16-旋转油封连接螺栓 17-端盖 18-连接螺栓 19-调节阀阀体 20-风机机壳 21-连接螺栓
(增压风机、引风机液压缸):

此液压缸分为三部分:旋转油封、调节阀芯、主缸体,其功能主要如下:
旋转油封:其作用是将高压油(P)、回油(O)、润滑油(T)引出或引入高速旋转的缸体,由一高速旋转的轴心和固定不动的壳体在滚动轴承的支撑下组成的,其精度很高,内泄不能太大,长期运行温度不能超过滚动轴承的承受温度。国产的旋转油封使用寿命大概在2~3年左右,豪顿进口的旋转油封,其内部有W形弹簧垫片,可以保证旋转油封的轴向串动,此弹簧垫为豪顿专利,目前国内无法生产,只有豪顿公司可以生产,而且弹簧垫可以提高旋转油封的寿命,故进口的旋转油封价格高于国产旋转油封的10倍以上。
调节阀芯:它是一负遮盖换向阀。在正常状态下(动叶不动),进油路(P)常开而回油路(O)常闭,润滑油路(T)常开;负遮盖方式使回油路有一很小的开口量,因而有一定的回油量来循环冷却缸体,此开口量的大小决定了在平衡状态下,液压油的油压;目前国产液压缸,由于加工精度的原因,无法在加工上实现,所以基本是在加工好液压缸后,通过使用来决定开口的大小,以保证工作油压;而豪顿生产的液压缸,其加工精度可以实现在机械加工上直接开口,此即为国产缸与进口缸直接的区别,在国产缸的调阀第二道槽的上边缘有一个小开口,为后期磨出来的,如果大家看到了,不要以为是加工缺陷或者磨损掉的,那个开口是故意留出来的,进口缸就不存在。
主缸体:主缸体是一个上下腔面积不等的差动缸,送风机、一次风机液压缸上下腔面积比为1:2,引风机、增压风机液压缸上下腔面积比为2:1,其这两种缸的形式不一样,后面会详细 解释。当上下腔同时进油的时候,由于压力一样,面积不一样,所以大腔收到的力大,膨胀,小腔的油通过詛油孔进入大腔,加剧了大腔的膨胀,这个时候,大腔为缸腔而小腔为泵功能向大腔供油,但大腔回油的时候,小腔有变为缸功能,这一特征使得双向运动的时间及对外作用力一致。

液压缸工作原理:
(送风机、一次风机液压缸,特点:活塞固定,缸体动作,叶片的动作是通过缸体的移动来调节的,缺点:油缸的功率受到轮毂大小和工作油压大小的影响,功率受到限制;优点:相对移动的密封面只有活塞与缸体内壁、调节阀体和活塞两个地方,泄漏点较少,密封性好.)

      正常状体(平衡状态):叶片无调节,此时阀芯的位置使进油口(P)与小腔接通,回油口(O)关闭,但与大腔有个小切口,以保证循环冷却和较低的工作油压。此时压力油从P口进入小腔,通过詛油孔,进入大腔,从回油的小切口,通过冷油器后回到油箱中,泄漏及润滑油的通过T口直接回油箱,工作油压的大小,由回油切口的大小来决定,一般都是在3~4MPa左右。
      开启叶片:执行机构带动拉叉(旋转油封、调节阀芯)向左拉,此时P口与小腔接通,O口与大腔接通(全部接口,不是小切口),此时小腔进油,大腔回油,小腔膨胀(活塞是固定的)带动缸体向左移动,叶片往开方向走,由于阀体和缸体是一体的,缸体的移动也带动阀体的移动,使阀体与阀芯位置回到平衡时的位置。
     关闭叶片:执行机构带动拉叉向右压,此时P口与大、小腔都接通,O口全部关闭(小切口都关闭),此时大小腔都进油,由于大腔的左右面积大,所以大腔膨胀,带动缸体向右移动,从而叶片往关方向走,缸体带动阀体向右走,使阀体与阀芯位置回到平衡时的位置。

(增压风机、引风机液压缸,特点:缸体固定,活塞动作,叶片的动作是通过活塞的移动来调节的,优点:缸体的大小不受轮毂内径的大小限制,可以把缸体做的较大,油缸的功率不受到轮毂大小和工作油压大小的影响,功率较大,所以比较适合用在增压风机,引风机等需较大功率的风机上,且采用缸外油循环来解决高温问题;缺点:相对移动的密封面比较多,有活塞与缸体内壁、调节阀体和缸活塞、活塞与缸体三个密封面,泄漏概率较大.)

      正常状体(平衡状态):叶片无调节,此时阀芯的位置使进油口(P)与小腔接通,回油口(O)关闭,但与大腔有个小切口,以保证循环冷却和较低的工作油压。此时压力油从P口进入小腔,通过詛油孔,进入大腔,从回油的小切口,通过冷油器后回到油箱中,泄漏及润滑油的通过T口直接回油箱,工作油压的大小,由回油切口的大小来决定,由于缸体较大,受力面积大,一般都是在2~3MPa左右。
      开启叶片:执行机构带动拉叉(旋转油封、调节阀芯)向左拉,此时P口与小腔接通,O口与大腔接通(全部接口,不是小切口),此时小腔进油,大腔回油,小腔膨胀(缸体是固定的)带动活塞向左移动,叶片往开方向走,由于阀体和活塞是一体的,活塞的移动也带动阀体的移动,使阀体与阀芯位置回到平衡时的位置。
     关闭叶片:执行机构带动拉叉向右压,此时P口与大、小腔都接通,O口全部关闭(小切口都关闭),此时大小腔都进油,由于大腔的左右面积大,所以大腔膨胀,带动活塞向右移动,从而叶片往关方向走,活塞带动阀体向右走,使阀体与阀芯位置回到平衡时的位置。

上海鼓风机厂的动调机构是引进德国TLT公司的技术,其技术特点是伺服阀阀体和阀芯不随液压缸转动,其阀体是固定不动的,通过阀芯的相对移动来切换进回油管路,从而实现液压缸的动作。与其他调节机构不同的是,TLT技术的调节过程由调阀移动和负反馈两个过程来实现调节。

液压缸结构:液压缸内的活塞由轴套及活塞轴的凸肩沿轴向定位。液压缸可以在活塞上左右移动,但活塞不能作轴向移动。为了防止液压缸左、右移动时,液压油从活塞与液压缸间隙处泄漏,活塞上装有两列带槽密封圈。当叶轮旋转时,液压缸同步旋转,活塞由于护罩和活塞轴的旋转带动与叶轮一起作旋转运动。
风机在某工况下稳定工作时,活塞与液压缸无相对运动。活塞轴中心装有定位轴,当液压缸左、右移动时会带动定位轴一起移动。控制头等零件是静止不动的。风机如在某工况下稳定工作时,动叶片也在某一角度下运转。此时伺服阀将油道C和D的油孔关闭,活塞左右两侧的工作油无进油、回油,动叶片的角度固定不变。

液压缸的工作原理:
      在正常状态下,进回油管路均与液压缸切断,活塞位置固定不变。
      关闭叶片时,电动头驱动控制盘7逆时针旋转,带动滑块12向右移动。此时液压缸只随叶轮作旋转运动,定位轴1及与之相连的双面齿条8静止不动。于是大齿轮10只能以A为支点,推动与之啮合的单面小齿条13往右移动。压力油口与兰色油道相通,红色油道与回油口接通,压力油从兰色油道不断进入活塞3右侧的液压油缸内,使液压油缸不断向右移动。活塞左侧液压油缸内的工作油从红色油道通过回油孔返回油箱。液压油缸与叶轮上的每个动叶片的调节杆相连,当液压油缸向右移动时,动叶片的角度减小。
      (反馈过程)当液压缸向右移动时,定位轴被带动同时向右移动。但由于滑块不动,所以齿轮以B为支点,单面齿条向左移动。这样又使伺服阀将油道兰色与红色油道的油孔关闭,液压油缸随之处在新的平衡位置不再移动。而动叶片亦在关小的状态下工作,这就是反馈过程。在反馈时齿轮带动指示轴旋转,将动叶片关小的角度显示出来。

       增大动叶角度时.电动头带动控制轴顺时针旋转,带动滑块向左移动.此时,由于液压缸只随叶轮做旋转运动,所以定位轴及齿套静止不动.齿轮只能以A为支点,推动与之啮合的单面齿条向左移动,使压力油口与红色油口接通,兰色油口与回油口相连.压力油从红色油道不断进入活塞左侧的液压缸内,液压缸不断向左移动.同时活塞右侧液压缸内的工作油从兰色油道通过回油孔返回油箱,液压缸向左移动,动叶片的角度增大. 
     (反馈过程)当液压缸向左移动时,定位轴也同时向左移动.齿轮以B为支点,齿条向右移动,于是伺服阀又将油道C和D的油孔关闭,动叶片又在新的角度下稳定工作. 

TLT液压伺服系统的特点:
1﹑液压伺服系统是一个跟踪系统.液压缸的位置(输出)完全跟踪伺服阀口的位置(输入)而运动. 
2﹑液压伺服系统是一个力放大系统.推动伺服阀所需要的力很小,只需要几个N,但液压缸克服阻力,完成推动叶片转动的力则很大,可以达到25巴.推动液压缸的能量由液压泵提供. 
3﹑液压伺服系统是一个反馈系统.电动头旋转运动最终变成了齿条的直线运动,使伺服阀油口的缝隙发生变化,液压缸移动.而液压缸运动的结果又使油口缝隙保持原来的比例关系.使液压缸停止运动,这种作用称做负反馈.因为反馈是由于缸体和阀体的刚性连接而完成的,所以这种反馈又称为刚性负反馈.负反馈的结果总是输入信号变小以至消除.如果没有这个负反馈,液压缸是无法工作的. 

 成都电力机械设备厂(KKK)液压调节机构  

       成都电力机械厂根据我国电力工业的迫切需要,上世纪九十年代中期,分别对世界上各大著名的风机制造商的动调风机技术进行了调研对比,最终选择引进了代表着国际上最先进的动调轴流风机的设计、制造技术水平的德国KKK公司的AP动调轴流风机专有技术(简称AP风机)。

KKK技术的液压缸是结合了豪顿技术和德国TLT技术的优点,液压缸采用缸体静止,活塞动作的方式,这样液压缸的面积可以做的很大,不受轮毂内径大小的影响(这点和豪顿的增压引风机液压缸有相似之处),调节阀部分采用了调节阀与旋转油封相结合的设计,结构紧凑,安装的时候只需找正一次,安装方便。但因为旋转油封和调节阀的结合设计,导致调节阀处精度较高,特别是密封的地方。阀芯是跟随液压缸一起旋转,阀体相对壳体不旋转,只做前后轴向动作,从而使调节阀的设计要求更高。


液压缸工作原理:

在平衡状态下,液压缸左右腔的进油及回油管路都切断,润滑油路开启,液压缸不动作。


当叶片需要开的时候,执行机构使调节阀体向左移动,这时右腔油路与进油口联通,左腔油路与回油口接通,右腔膨胀,面积变大,由于缸体是固定的,活塞就向左移动,由于阀芯与活塞是一体的,所以阀芯也向左移动,从而使调节阀阀芯和阀体的位置到平衡位置。


当叶片需要关的时候,执行机构使调节阀体向右移动,这时左腔油路与进油口联通,右腔油路与回油口接通,左腔膨胀,活塞向右移动,带动阀芯也向右移动,从而使阀芯与阀体回到平衡的位置。


AP系列动叶可调轴流风机与国际知名品牌同类产品相比,调节动叶的工作油采用的压力最低,因而对于防止泄漏、延长设备使用寿命、提高设备可靠性等问题,创造了更加优越的条件。用于300MW机组AP动调的调节油压仅13bar,在目前国际同类产品中是最小的,其他技术的动调的调节油压一般在25bar以上,增压风机调节油压一般为4-8WPa。
  

原因:1、油缸在轮毂之外随轮毂一起旋转,故可以将油缸体积做大,就可降低油压;液压伺服装置的旋转密封放于动压头芯轴和外壳处而易解决;
    2、独特结构(曲柄力臂短、关节轴承与铁基自润滑滑块、平衡锤结构独特、叶柄与曲柄轴系精巧)能有效克服动叶关闭力矩和调节力矩,使得控制油压最低。