本文紧密结合天津市科技支撑重点项目“水轮机筒阀及电液控制系统开发与应用”,以研究筒阀电液控制系统在开启、关闭和机组飞逸紧急关闭等过程中的动态特性为目的,对水轮机筒阀机电液系统进行了建模和仿真分析。论文主要研究内容和成果如下:(1)在介绍水轮机筒阀的作用、特点以及国内外应用现状的基础上,提出了一种机械、液压、电气相结合的电液同步控制方式,并介绍了该系统的组成和控制策略。(2)结合多缸同步控制研究和筒阀仿真的现状,采用相关动力学理论知识对筒阀本体部分进行了分析,并分析了筒阀多个接力器同步误差产生的原因,为仿真模型的建立奠定基础。(3)在介绍筒阀工作原理的基础上,为解决筒阀接力器负载较难确定和多个接力器耦合的问题,采用了联合仿真的方式进行分析。运用AMESim软件建立筒阀液压系统模型,运用LMS Virtual.Lab建立了筒阀机械结构的模型,并建立了筒阀本体和活塞杆的弹性体模型,通过设置接口模块参数建立两个软件之间的联系。仿真分析了接力器缸径误差和内泄漏对筒阀开启、关闭和机组飞逸紧急关闭过程的影响,重点分析了动水关闭筒阀时由水动力产生的下拉力和倾覆力矩对机组飞逸紧急关闭筒阀过程的影响。(4)通过将仿真结果与筒阀在云南南沙水电站和马堵山水电站试验结果对比分析,表明本文建立的仿真模型与实际情况相符。同时也验证了该筒阀电液控制系统满足设计要求。