專利名稱：水輪機(jī)步進(jìn)式調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種調(diào)節(jié)器，尤其涉及水輪機(jī)步進(jìn)式調(diào)節(jié)器。
對(duì)大中型水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的控制是通過(guò)改變水輪機(jī)上的導(dǎo)葉(輪葉)角度來(lái)進(jìn)行控制的，而改變導(dǎo)葉(輪葉)角度需要很大的力才能推動(dòng)，因此工程上往往都采用一個(gè)機(jī)械液壓放大機(jī)構(gòu)，即主配壓閥＋主接力器來(lái)完成，而主配壓閥又是受水輪機(jī)調(diào)節(jié)器控制的。
目前用于控制水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)器種類很多，就其結(jié)構(gòu)來(lái)看主要有兩種一種是老式的機(jī)械液壓調(diào)節(jié)器，其工作原理是按機(jī)--液隨動(dòng)模式進(jìn)行工作的；另一種是新式的電氣液壓調(diào)節(jié)器，其工作原理是按電--液隨動(dòng)模式進(jìn)行工作(或按電--機(jī)隨動(dòng)＋機(jī)--液隨動(dòng)模式進(jìn)行工作)，現(xiàn)有中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?2102712和89203779的專利也屬于這種工作模式。在上述各種模式下工作的調(diào)節(jié)器都有一個(gè)共同點(diǎn)就是調(diào)節(jié)器中都使用了電液轉(zhuǎn)換和中間液壓放大機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成液壓信號(hào)(或直線位移信號(hào))作為調(diào)節(jié)器的輸出，去推動(dòng)(控制)主配壓閥。而中間液壓放大機(jī)構(gòu)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)對(duì)油的質(zhì)量要求高，因而為保持油質(zhì)的清潔，使其不含雜質(zhì)，就需多花費(fèi)很多的成本和維修工作量。另外中間液壓放大機(jī)構(gòu)還存在著抗油污能力差，易發(fā)生阻卡和漂移現(xiàn)象，造成故障率高、可靠性低、控制精度差。盡管上述專利對(duì)調(diào)節(jié)器作了一些改進(jìn)，如采用了微機(jī)技術(shù)或步進(jìn)式電液隨動(dòng)閥等，但在結(jié)構(gòu)中還是使用了電液轉(zhuǎn)換和中間液壓放大機(jī)構(gòu)。
針對(duì)以上不足本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種在調(diào)節(jié)器中不用電液轉(zhuǎn)換和中間液壓放大機(jī)構(gòu)的用于水輪機(jī)轉(zhuǎn)速控制的步進(jìn)式調(diào)節(jié)器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案整個(gè)調(diào)節(jié)器由電氣測(cè)控單元、驅(qū)動(dòng)單元、步進(jìn)電機(jī)、手輪、機(jī)械轉(zhuǎn)換器和位移傳感器組成。其中步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與機(jī)械轉(zhuǎn)換器的主軸直接機(jī)械連接并帶動(dòng)其工作，手輪直接安裝在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的另一端，位移傳感器安裝在機(jī)械轉(zhuǎn)換器上。機(jī)械轉(zhuǎn)換器的功能是將步進(jìn)電機(jī)的角位移變換成直線位移。
整個(gè)調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及工作流程電氣測(cè)控單元按給定值(或反饋值)計(jì)算出電脈沖輸出信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元功放后加到步進(jìn)電機(jī)上，機(jī)械轉(zhuǎn)換器將步進(jìn)電機(jī)的角位移轉(zhuǎn)換為直線位移，并以機(jī)械轉(zhuǎn)換器輸出的直線位移信號(hào)作為調(diào)節(jié)器的輸出，去推動(dòng)(控制)主配壓閥。同時(shí)安裝在機(jī)械轉(zhuǎn)換器上的位移傳感器將位置信號(hào)變換成電信號(hào)反饋給電氣測(cè)控單元，形成一閉環(huán)回路控制。如遇停電可直接轉(zhuǎn)動(dòng)手輪來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)械轉(zhuǎn)換器的輸出量。本調(diào)節(jié)器采用了步進(jìn)電機(jī)＋機(jī)械轉(zhuǎn)換器替代了以往調(diào)節(jié)器中的電液轉(zhuǎn)換和中間液壓放大機(jī)構(gòu)，僅以電--機(jī)隨動(dòng)模式進(jìn)行工作。
由于在本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)中取消電液轉(zhuǎn)換和中間液壓放大機(jī)構(gòu)，采用了步進(jìn)電機(jī)＋機(jī)械轉(zhuǎn)換器，因而使整個(gè)調(diào)節(jié)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高和穩(wěn)定性好、無(wú)阻卡和漂移現(xiàn)象，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本和維護(hù)工作量，同時(shí)還具有較高的調(diào)節(jié)品質(zhì)(如超調(diào)量小、波動(dòng)次數(shù)少、調(diào)節(jié)時(shí)間短)；運(yùn)行方式切換無(wú)沖擊、運(yùn)行時(shí)不怕掉電。本實(shí)用新型適用于各種水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)和控制。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)方框圖；圖2為圖一所示的步進(jìn)電機(jī)3＋機(jī)械轉(zhuǎn)換器5結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1所示為本實(shí)用新型的一種實(shí)施例，它由電氣測(cè)控單元1、驅(qū)動(dòng)單元2、步進(jìn)電機(jī)3、手輪4、機(jī)械轉(zhuǎn)換器5和位移傳感器6構(gòu)成其中電氣測(cè)控單元1是由測(cè)頻、測(cè)功單元和PLC可編程單元組成。驅(qū)動(dòng)器2、步進(jìn)電機(jī)3和位移傳感器6均選用標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品其中驅(qū)動(dòng)器2是采用數(shù)字脈沖式步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)電機(jī)3帶一法蘭盤15。機(jī)械轉(zhuǎn)換器5由殼體7、主軸8、法蘭盤9、輸出套10組成。殼體7為空芯圓柱體，其上端與法蘭盤9焊接，下端沿軸向開一導(dǎo)向槽14。主軸8上端裝一軸承11用于與殼體7固定，并用卡環(huán)12卡住，以防主軸8上下移動(dòng)，下端主軸桿上加工有絲母16，在絲母16上下兩頭裝有上、下限機(jī)械保護(hù)器18、19。輸出套10也為空芯圓柱體，上端套在主軸8上，通過(guò)其上的絲牙17與主軸8上的絲母16連接，中部裝有一導(dǎo)向桿13，從導(dǎo)向槽14中伸出，在伸出的導(dǎo)向桿13上裝一位移傳感器6。
機(jī)械轉(zhuǎn)換器5通過(guò)其上的法蘭盤9與步進(jìn)電機(jī)3上的法蘭盤15緊固為一體，步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸20一端與機(jī)械轉(zhuǎn)換器5的主軸8同軸機(jī)械連接。手輪4與步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸20另一端機(jī)械連接。
整個(gè)調(diào)節(jié)器的運(yùn)行過(guò)程是電氣測(cè)控單元1按給定值X(或反饋值)計(jì)算出電脈沖輸出信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元2功放后加到步進(jìn)電機(jī)3上，在步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸20帶動(dòng)下，機(jī)械轉(zhuǎn)換器5上的主軸8轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的絲母16帶動(dòng)絲牙17，再加上導(dǎo)向桿13受導(dǎo)向槽14的制約，使輸出套10僅作直線運(yùn)動(dòng)，以此作為調(diào)節(jié)器的輸出量Y，去推動(dòng)(控制)主配壓閥21，主配壓閥21通過(guò)與其相連的主接力器22去控制水輪機(jī)23的轉(zhuǎn)速。同時(shí)輸出套10上的導(dǎo)向桿13也會(huì)帶動(dòng)位移傳感器6運(yùn)動(dòng)，位移傳感器6將變化的位置信號(hào)變換成電信號(hào)反饋給電氣測(cè)控單元1，形成一閉環(huán)回路控制。當(dāng)輸出套10上的絲牙17移動(dòng)到上(或下)限位置時(shí)，上(或下)限機(jī)械保護(hù)器18(或19)動(dòng)作，使絲牙17與絲母16自動(dòng)脫開，起到保護(hù)作用。
無(wú)電時(shí)，可直接轉(zhuǎn)動(dòng)手輪4帶動(dòng)步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸20轉(zhuǎn)動(dòng)，使機(jī)械轉(zhuǎn)換器5上的輸出套10作直線移動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的輸出量。
權(quán)利要求1.一種水輪機(jī)步進(jìn)式調(diào)節(jié)器，它包括電氣測(cè)控單元1、驅(qū)動(dòng)單元2、步進(jìn)電機(jī)3、手輪4和位移傳感器6，其特征在于該調(diào)節(jié)器輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)換器5一端與步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸同軸機(jī)械連接，另一端為調(diào)節(jié)器輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)步進(jìn)式調(diào)節(jié)器，其特征在于機(jī)械轉(zhuǎn)換器5是由殼體7、主軸8、法蘭盤9、輸出套10組成。殼體7為空芯圓柱體，其上端與法蘭盤9焊接，下端沿軸向開一導(dǎo)向槽14；主軸8的上端裝一軸承11用于與殼體7固定，用卡環(huán)12卡住，下端加工有絲母16，在線母16的上、下端裝有機(jī)械保護(hù)器18、19；輸出套10也為空芯圓柱體，上端套在主軸8上，通過(guò)其上的絲牙17與主軸8上的絲母16連接，中部裝有一導(dǎo)向桿13，從導(dǎo)向槽14中伸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)步進(jìn)式調(diào)節(jié)器，其特征在于手輪4與步進(jìn)電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸20另一端機(jī)械連接。
專利摘要本實(shí)用新型屬于一種水輪機(jī)調(diào)節(jié)器。它包括電氣測(cè)控單元、驅(qū)動(dòng)單元、步進(jìn)電機(jī)、手輪和位移傳感器。其特征在于還包括一端與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸同軸機(jī)械連接，另一端作為調(diào)節(jié)器輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)換器；機(jī)械轉(zhuǎn)換器是由殼體、主軸、法蘭盤、輸出套組成；手輪與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸另一端機(jī)械連接，由于在本調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)中采用了步進(jìn)電機(jī)+機(jī)械轉(zhuǎn)換器，因而具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、穩(wěn)定性好、無(wú)阻卡和漂移現(xiàn)象，同時(shí)還具有較高的調(diào)節(jié)品質(zhì)和運(yùn)行方式切換無(wú)沖擊、運(yùn)行時(shí)不怕掉電。本實(shí)用新型適用于各種水輪機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)和控制。
文檔編號(hào)F03B3/06GK2235513SQ94218940
公開日1996年9月18日 申請(qǐng)日期1994年8月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月19日
發(fā)明者熊伍華, 鄒家斌, 劉文斌, 陳旭 申請(qǐng)人:葛洲壩水力發(fā)電廠