大流量斜、臥式水泵機組的制動裝置及應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水利工程累站技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及大流量斜、邸式水累機組的制動裝 置及應(yīng)用方法，主要用于大流量斜、邸式水累機組停機過程中的制動，防止因水流倒灌造成 水累機組的電動機轉(zhuǎn)子飛逸轉(zhuǎn)速過大而損壞。
【背景技術(shù)】
[0002] 大流量斜、邸式水累機組廣泛應(yīng)用于我國平原地區(qū)，確保水累機組的電動機轉(zhuǎn)子 在停機過程中不發(fā)生飛逸損壞是大流量累站的一項關(guān)鍵技術(shù)。大流量水累機組停機后，在 累站上、下游水頭差的作用下水流倒灌，水累機組電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向會發(fā)生一系列變 化：由剛停機時的正向額定轉(zhuǎn)速迅速降低至零，緊接著開始發(fā)生反轉(zhuǎn)，若用于斷流的大型液 壓閩口不能在規(guī)定時間內(nèi)及時關(guān)閉，則其反向轉(zhuǎn)速會快速達到最大值且持續(xù)長時間反轉(zhuǎn)。 此時所述反向轉(zhuǎn)速的最大值即為飛逸轉(zhuǎn)速；如該飛逸轉(zhuǎn)速超過所述電動機轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)強 度所允許的最大值，則將造成該電動機轉(zhuǎn)子的損壞。近些年來，由于大流量斜、邸式水累機 組配備的進、出水流道水力性能顯著提高，大大提高了累裝置效率，但同時也帶來了大流量 斜、邸式水累機組的飛逸轉(zhuǎn)速較大的問題。目前大流量斜、邸式水累機組的飛逸轉(zhuǎn)速大多達 到其額定轉(zhuǎn)速的2倍W上，而國產(chǎn)大型電動機轉(zhuǎn)子允許的最大反向轉(zhuǎn)速普遍為電動機額定 轉(zhuǎn)速的1. 8倍，不能滿足大流量水累機組對飛逸轉(zhuǎn)速的要求。為應(yīng)對運種情況，常用的方法 是通過額外增加大型液壓閩口的重量來加快用于斷流的液壓閩口的下落速度、縮短閉口時 間，但同時又可能因閩口下落速度較快而在其落到底時產(chǎn)生較大的撞擊力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是針對上述方法的缺陷，提供了大流量斜、邸式水累機組的制動 裝置及應(yīng)用方法。本發(fā)明的特征是，采用對大流量斜、邸式水累機組的電動機轉(zhuǎn)子進行制動 的方法防止其在停機過程中因水流倒灌而發(fā)生飛逸；大流量斜、邸式水累機組的制動裝置 由停機制動器、編碼式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向檢測器和控制回路等3個部分組成，在水累機組電動機的 轉(zhuǎn)速對時間的變化率為負且轉(zhuǎn)速小于其額定轉(zhuǎn)速的0. 05倍時對其進行制動。本發(fā)明的斜、 邸式水累機組制動裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、制動及時可靠和造價低等優(yōu)點，可有效消 除水累機組在停機過程中因發(fā)生飛逸而帶來的安全隱患。
[0004] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，采用如下技術(shù)方案： 陽〇化]大流量斜、邸式水累機組的制動裝置，其特征是，由停機制動器、編碼式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向 檢測器和控制回路組成；
[0006] 所述停機制動器由鑄鐵制動輪和一對用于卡緊鑄鐵制動輪的卡錯活塞機構(gòu)組成， 鑄鐵制動輪安裝在水累機組的電動機軸末端；所述一對卡錯活塞機構(gòu)由左側(cè)卡錯活塞機 構(gòu)和右側(cè)卡錯活塞機構(gòu)組成，兩卡錯活塞機構(gòu)左右對稱地安裝在緊靠電動機軸兩側(cè)的地面 上；
[0007] 所述編碼式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向檢測器由編碼齒盤、磁電傳感器和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀組成；編 碼齒盤設(shè)置在電動機軸上，沿編碼齒盤的圓周布置兩組矩形齒，每組矩形齒均按從水累向 所述電動機方向看的逆時針方向布置單齒、雙連齒和=連齒；磁電傳感器緊靠編碼齒盤安 裝在電動機的端蓋上，用于與編碼齒盤的矩形齒配合，通過磁電感應(yīng)產(chǎn)生脈沖信號；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn) 向測算儀用于接收磁電傳感器所感應(yīng)出的脈沖信號并對其進行整理、運算和判斷；
[0008] 所述控制回路分為電路和氣路兩個部分，其中，電路主要由中間繼電器、制動指令 輸出觸點、復(fù)位按鈕和二位=通空氣閥的勵磁線圈組成；氣路主要由二位=通空氣閥、左側(cè) 壓力調(diào)節(jié)閥、右側(cè)壓力調(diào)壓閥和壓縮空氣儲氣罐組成；壓縮空氣儲氣罐提供驅(qū)動兩卡錯活 塞機構(gòu)的動力；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀發(fā)出的制動指令通過制動指令輸出觸點與所述電路聯(lián)系；
[0009] 所述控制回路的電路采用直流電源供電，當(dāng)出現(xiàn)事故停電情況時，可自動切換至 備用應(yīng)急電源W確保水累機組停機過程中的安全；
[0010] 所述左側(cè)卡錯活塞機構(gòu)由左側(cè)橡膠摩擦墊、左側(cè)圓弧形卡錯、左側(cè)彈性聯(lián)軸器、左 側(cè)活塞桿、左側(cè)活塞、左側(cè)復(fù)位彈黃、左側(cè)氣缸、左側(cè)支座架和左側(cè)壓縮空氣接管組成；左側(cè) 圓弧形卡錯通過左側(cè)彈性聯(lián)軸器與左側(cè)活塞桿的一端聯(lián)結(jié)，左側(cè)活塞桿的另一端與左側(cè)活 塞連接，左側(cè)復(fù)位彈黃、左側(cè)活塞位于左側(cè)氣缸內(nèi)，左側(cè)復(fù)位彈黃套在左側(cè)活塞桿上，左側(cè) 橡膠摩擦墊固定于左側(cè)圓弧形卡錯的內(nèi)表面；
[0011] 右側(cè)卡錯活塞機構(gòu)由右側(cè)橡膠摩擦墊、右側(cè)圓弧形卡錯、右側(cè)彈性聯(lián)軸器、右側(cè)活 塞桿、右側(cè)活塞、右側(cè)復(fù)位彈黃、右側(cè)氣缸、右側(cè)支座架和右側(cè)壓縮空氣接管組成；右側(cè)圓弧 形卡錯通過右側(cè)彈性聯(lián)軸器與右側(cè)活塞桿的一端聯(lián)結(jié)，右側(cè)活塞桿的另一端與右側(cè)活塞連 接，右側(cè)復(fù)位彈黃、右側(cè)活塞位于右側(cè)氣缸內(nèi)，右側(cè)復(fù)位彈黃套在右側(cè)活塞桿上，右側(cè)橡膠 摩擦墊固定于右側(cè)圓弧形卡錯的內(nèi)表面；
[0012] 左側(cè)氣缸和右側(cè)氣缸分別通過左側(cè)支座架和右側(cè)支座架左右對稱地安裝在緊靠 電動機軸兩側(cè)的地面上；
[0013] 所述轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀發(fā)出制動指令后，中間繼電器和二位=通空氣閥相繼動作， 將壓縮空氣同時通入左側(cè)氣缸和右側(cè)氣缸；
[0014] 左側(cè)活塞在壓縮空氣作用下克服左側(cè)復(fù)位彈黃的彈力將左側(cè)圓弧形卡錯推向鑄 鐵制動輪并將其卡緊；右側(cè)活塞在壓縮空氣作用下克服右側(cè)復(fù)位彈黃的彈力將右側(cè)圓弧形 卡錯推向鑄鐵制動輪并將其卡緊；左側(cè)圓弧形卡錯和右側(cè)圓弧形卡錯同時卡緊鑄鐵制動 輪，實現(xiàn)對它的制動；
[0015] 所述水累機組停機過程結(jié)束后，通過人工操作復(fù)位按鈕使二位=通空氣閥復(fù)位， 左側(cè)氣缸和右側(cè)氣缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)二位=通空氣閥的常閉通道進入大氣；左側(cè)圓弧形卡 錯和左側(cè)活塞及左側(cè)活塞桿在左側(cè)復(fù)位彈黃的作用下復(fù)位，右側(cè)圓弧形卡錯和右側(cè)活塞及 右側(cè)活塞桿在右側(cè)復(fù)位彈黃的作用下復(fù)位，解除對電動機軸的制動； 陽016] 所述鑄鐵制動輪的直徑和厚度分別為和0. 為電動機軸的 直徑，單位為mm;
[0017] 所述編碼齒盤采用導(dǎo)磁率較高的鋼板制作，其直徑和厚度分別為1.抓和 0. 02D電姍軸；
[0018] 所述各矩形齒的高度和寬度均為0. 0523D齒S，D齒S為編碼齒盤的直徑，單位為mm; 雙連齒和=連齒的齒間距均為0. 〇523D；fis，單齒、雙連齒、立連齒之間均相距0. 3663D齒盤。
[0019] 大流量斜、邸式水累機組的制動裝置的應(yīng)用方法，其特征是：
[0020]I)采用對大流量斜、邸式水累機組的電動機轉(zhuǎn)子進行制動的方法防止水累機組在 停機過程中因水流倒灌而發(fā)生飛逸；
[OOW。大流量斜、邸式水累機組的制動裝置由停機制動器、編碼式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向檢測器和 控制回路組成；
[0022] 3)所述停機制動器由鑄鐵制動輪和一對用于卡緊鑄鐵制動輪的卡錯活塞機構(gòu)組 成，鑄鐵制動輪安裝在水累機組的電動機軸的末端；所述一對卡錯活塞機構(gòu)由左側(cè)卡錯活 塞機構(gòu)、右側(cè)卡錯活塞機構(gòu)組成，兩卡錯活塞機構(gòu)左右對稱地安裝在緊靠電動機軸兩側(cè)的 地面上；
[0023] 4)所述編碼式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向檢測器由編碼齒盤、磁電傳感器和轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀組成； 編碼齒盤采用導(dǎo)磁率較高的鋼板制作，設(shè)置在電動機軸上；沿編碼齒盤的圓周布置兩組矩 形齒，每組矩形齒均按從水累向所述電動機方向看的逆時針方向布置單齒、雙連齒和=連 齒；磁電傳感器緊靠編碼齒盤安裝在電動機的端蓋上，用于與編碼齒盤的矩形齒配合，通過 磁電感應(yīng)產(chǎn)生脈沖信號；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀用于接收磁電傳感器所感應(yīng)出的脈沖信號并對其 進行整理、運算和判斷；
[0024] 5)所述編碼式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向檢測器的工作原理如下：
[00巧]在電動機運轉(zhuǎn)過程中，編碼齒盤隨其轉(zhuǎn)動，當(dāng)編碼齒盤上的矩形齒經(jīng)過磁電傳感 器附近時，由于所述矩形齒對磁電傳感器的導(dǎo)磁作用，磁電傳感器便產(chǎn)生脈沖信號送至轉(zhuǎn) 速轉(zhuǎn)向測算儀；單齒經(jīng)過磁電傳感器時，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀接收到單脈沖；雙連齒經(jīng)過磁電 傳感器時，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀接收到雙連脈沖；=連齒經(jīng)過磁電傳感器時，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀接 收到=連脈沖；轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀對所接收的脈沖信號進行整理、運算和判斷；約定：電動機 正轉(zhuǎn)時，其轉(zhuǎn)速n> 0,反之，n< 0 ;當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)速對時間t的變化率
且轉(zhuǎn)速0 <n < 0. 05ne(n。為所述電動機的額定轉(zhuǎn)速）時，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀輸出端的制動指令輸出觸點閉 合，發(fā)出對所述電動機軸進行制動的指令；
[00%] 6)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀對轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向脈沖信號進行如下運算處理：
[0027] ①當(dāng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀接收到的脈沖信號的循環(huán)順序為單脈沖一雙連脈沖一=連 脈沖時，說明所述電動機的轉(zhuǎn)向為正轉(zhuǎn)（n>0);當(dāng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀接收到的脈沖信號的循 環(huán)順序為單脈沖一=連脈沖一雙連脈沖時，說明所述電動機的轉(zhuǎn)向為反轉(zhuǎn)（n<0);
[0028] ②電動機軸每轉(zhuǎn)動一圈，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀對應(yīng)地接收到兩組完整的脈沖信號，根 據(jù)對該兩組完整脈沖信號的計時計算所述電動機的轉(zhuǎn)速；
[0029] ③轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀根據(jù)連續(xù)兩次電動機轉(zhuǎn)速的計算結(jié)果對其轉(zhuǎn)速隨時間t的變 化率
進行計算和判斷：若
I則說明水累機組處于啟動過程；若^
則說明水 累機組處于停機過程；
[0030] ④若判斷結(jié)果為
且0 <n< 0. 05n。，則轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向測算儀便發(fā)出對電動機軸 進行制動的指令；
[0031] 7)所述左側(cè)卡錯活塞機構(gòu)由左側(cè)橡膠摩擦墊、左側(cè)圓弧形卡錯、左側(cè)彈性聯(lián)軸器、 左側(cè)活塞桿、左側(cè)活塞、左側(cè)復(fù)位彈黃、左側(cè)氣缸、左側(cè)支座架和左側(cè)壓縮空氣接管組成；左 側(cè)圓弧形卡錯通過左側(cè)彈性聯(lián)軸器與左側(cè)活塞桿的一端聯(lián)結(jié)，左側(cè)活塞桿的另一端與左側(cè) 活塞連接，左側(cè)復(fù)位彈黃、左側(cè)活塞位于左側(cè)氣缸內(nèi)，左側(cè)復(fù)位彈黃套在左側(cè)活塞桿上，左 側(cè)橡膠摩擦墊固定于左側(cè)圓弧形卡錯的內(nèi)表面；
[0032] 所述右側(cè)卡錯活塞機構(gòu)由右側(cè)橡膠摩擦墊、右側(cè)圓弧形卡錯、右側(cè)彈性聯(lián)軸器、右