專利名稱:Uf4型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器的制作方法
本實(shí)用新型涉及水電站的立式水輪發(fā)電機(jī)組上的一種轉(zhuǎn)速繼電器自動(dòng)控制裝置。
現(xiàn)有機(jī)組上使用的轉(zhuǎn)速繼電器種類型號較多，如機(jī)械式的、電氣式的、永磁鋼式的、也出現(xiàn)晶體管集成電路式的等，這些電氣式的多為電壓型，即借助于機(jī)組的勵(lì)磁電壓做為轉(zhuǎn)速參數(shù)的信號源，這種型式的不但元件多、電路和整機(jī)結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，而且存在著精度較低，誤差較大，特別是性能不夠穩(wěn)定的問題，表現(xiàn)在定值容易自行改變，以及調(diào)試整定時(shí)比較困難，有的出現(xiàn)誤動(dòng)和失靈，不夠安全和可靠。
為了解決上述問題，曾于1970年研制成功了一種單管式兩功能的UF1型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器，經(jīng)過各種性能試驗(yàn)整機(jī)工作精度動(dòng)作誤差小于±1.2％轉(zhuǎn)／分，精度可達(dá)到1.5級，動(dòng)作靈敏度，可準(zhǔn)確反應(yīng)以每秒加速40～50轉(zhuǎn)的變化速度上升時(shí)，動(dòng)作誤差仍小于±1％轉(zhuǎn)／分，穩(wěn)定性已超出3萬個(gè)工作小時(shí)，詳見(表1至表5)，該機(jī)于同年正式裝在兩臺(tái)18.000千瓦的機(jī)組上，運(yùn)行至今已達(dá)16年之久，工作始終正常，效果良好，1979年4臺(tái)15.000千瓦的機(jī)組，電氣式轉(zhuǎn)速繼電器由于性能不好用也更換了此型，效果見(表5)也是良好的，但從全面看該型也存在下列問題其一是該機(jī)使用功能較少，僅有兩個(gè)功能，特別是停機(jī)終止零速反饋信號功能尚未能解決，不能滿足現(xiàn)代化機(jī)組的需要；其二是使用轉(zhuǎn)速范圍不廣泛，局限性較小，特別是對低轉(zhuǎn)速尤其超低速的某些技術(shù)問題尚未解決，不能廣泛使用。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種改進(jìn)的新的UF4型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器，它不但完善了多功能(由兩功能增到6功能)的需要，而且在應(yīng)用上也滿足了高、中、低、和超低轉(zhuǎn)速機(jī)組的使用。同時(shí)在整機(jī)精度上又有新的提高(最高可達(dá)0.5級)，該轉(zhuǎn)速繼電器能有效地改善和提高現(xiàn)有機(jī)組自動(dòng)化的技術(shù)水平，并能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、安全、和可靠的目的。
本實(shí)用新型UF4型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器的詳細(xì)內(nèi)容。
本實(shí)用新型主要用于水電站的大、中、小型立式機(jī)組，高、中、低和超低轉(zhuǎn)速的水輪發(fā)電機(jī)組上，用以控制轉(zhuǎn)速和機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化開、停機(jī)的需要。
本實(shí)用新型共有6個(gè)型號，每個(gè)型號的裝置都具有下列6種功能。
1.過速保護(hù)自動(dòng)停機(jī)功能，轉(zhuǎn)速定值為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的140％轉(zhuǎn)／分，用于機(jī)組發(fā)生過速時(shí)，緊急自動(dòng)停機(jī)，保護(hù)和防止軸承及機(jī)件的損壞。
2.過速保護(hù)緊急信號功能，轉(zhuǎn)速定值為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的115％轉(zhuǎn)／分，用于機(jī)組發(fā)生過速時(shí)的一段緊急信號，或根據(jù)機(jī)組的需要用于自動(dòng)停機(jī)。
3.中速發(fā)同期信號功能，轉(zhuǎn)速定值為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的95％轉(zhuǎn)／分，用于開機(jī)過程中自動(dòng)發(fā)出同期并列信號。
4.中速發(fā)勵(lì)磁信號功能，轉(zhuǎn)速定值為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的85％轉(zhuǎn)／分，用于開機(jī)過程中自動(dòng)發(fā)出投勵(lì)磁的信號。
5.低速保護(hù)自動(dòng)剎車功能，轉(zhuǎn)速定值為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速的35％轉(zhuǎn)／分，用于停機(jī)過程中低速下自動(dòng)剎車強(qiáng)制機(jī)組快速停機(jī)，防止軸承的損壞。
6.零速停機(jī)終止反饋信號功能，定值為0，用于停機(jī)過程中轉(zhuǎn)速降至0時(shí)自動(dòng)發(fā)出停機(jī)終止的反饋信號。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)性能有以下6個(gè)方面。
1.該機(jī)共有6個(gè)系列型號，它們的使用范圍和工作精度是，UF4－A型轉(zhuǎn)速繼電器是超低轉(zhuǎn)速系列的，適用額定轉(zhuǎn)速50～62.5轉(zhuǎn)／分，整機(jī)工作精度為2.5級，最大誤差率為±2.2％，最大誤差量為±1.4轉(zhuǎn)／分，UF4－B型低轉(zhuǎn)速系列的、適用額定轉(zhuǎn)速為65～88轉(zhuǎn)／分，整機(jī)工作精度為1.5級，最大誤差率為±1.23％，最大誤差量為±1轉(zhuǎn)／分，UF4－C型中低轉(zhuǎn)速系列的，適用額定轉(zhuǎn)速為91～125轉(zhuǎn)／分，整機(jī)工作精度為1.5級，最大誤差率為±1.2％，最大誤差量為±1.5轉(zhuǎn)／分，UF4－D型中轉(zhuǎn)速系列的，適用額定轉(zhuǎn)速為150～214轉(zhuǎn)／分，整機(jī)工作精度為1級，最大誤差率為±0.66％，最大誤差量為±1.3轉(zhuǎn)／分，UF4－E型中高轉(zhuǎn)速系列的，適用額定轉(zhuǎn)速為250～333轉(zhuǎn)／分，整機(jī)工作精度為0.5級，最大誤差率為±0.48％，最大誤差量為±1.65轉(zhuǎn)／分，UF4－F型高轉(zhuǎn)速系列的，適用額定轉(zhuǎn)速為350～430轉(zhuǎn)／分，整機(jī)工作精度為0.5級，最大誤差率為±0.48％，最大誤差量為±1.8轉(zhuǎn)／分。
2.整機(jī)靈敏性能較強(qiáng)，動(dòng)作靈敏準(zhǔn)確可靠，靈敏度可達(dá)到每秒加速50轉(zhuǎn)以上，最大為100轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)作誤差不超出±1轉(zhuǎn)。
3.整機(jī)性能特別穩(wěn)定持久，定值整定一次后可連續(xù)工作3萬個(gè)小時(shí)以上，保持定值基本不變。
4.本實(shí)用新型的系列品種型號、使用規(guī)范、基本結(jié)構(gòu)、應(yīng)用功能、及其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，由(表6)分別給出(共5頁)，表中在6個(gè)系列品種型號內(nèi)，共列出28種轉(zhuǎn)速的(機(jī)組額定轉(zhuǎn)速)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，從50轉(zhuǎn)／分到430轉(zhuǎn)／分內(nèi)其余未列出轉(zhuǎn)速的也均適用。
5.本實(shí)用新型的過速保護(hù)定值140％轉(zhuǎn)／分的動(dòng)作特性曲線由(表7)給出。
6.本實(shí)用新型的工作電源電壓為直流48伏或110伏。
本實(shí)用新型的具體內(nèi)容是這樣實(shí)現(xiàn)的UF4型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器，它是由6個(gè)系列型號的整機(jī)分別構(gòu)成的，每套整機(jī)在體形、結(jié)構(gòu)裝配、工作原理和使用功能上都是基本相同的，所以只需寫明其中一個(gè)整機(jī)的具體結(jié)構(gòu)。
附圖(圖1)是根據(jù)本實(shí)用新型提出的UF4－A型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器的整機(jī)結(jié)構(gòu)裝配剖面圖，該整機(jī)主要由4部份核心工作部件組成，它們是過速離心水銀裝置，中速離心水銀裝置，低速離心水銀裝置，和零速離心水銀裝置，這些水銀裝置采用了單管式離心水銀裝置和單列多管式(3個(gè)U形管)雙列多管式(6個(gè)U形管)環(huán)列多管式(36個(gè)U形管)，下面結(jié)合(圖1)分別具體說明各部結(jié)構(gòu)及其功能。
1.過速離心水銀裝置(1)它是一部單列多管式的離心水銀裝置(UF4－C、D、E、F型的為單管式裝置未給圖)詳見(圖2)，該裝置采用有機(jī)玻璃材料制成，A管(轉(zhuǎn)動(dòng)軸心內(nèi)側(cè))為單列3根立管，下端分別的連在3根水平管上(離心功能管)然后集中連接在一根B管(轉(zhuǎn)動(dòng)軸心外側(cè))上，構(gòu)成了功能放大條件，在A、B管的上端，設(shè)有一根水平連通管(平衡A、B管液面壓力)，在B管頂端平面上設(shè)有雙功能的水銀接點(diǎn)(2)，該接點(diǎn)是通用型的可調(diào)節(jié)的針桿觸頭式水銀接點(diǎn)，詳見附圖(圖5)它是由輸出端子螺釘(1)，調(diào)節(jié)螺桿(2)，輸出端子螺母(3)，過速定值140％接點(diǎn)針桿(4)，和過速定值115％接點(diǎn)針桿(5)等組成，該雙功能水銀接點(diǎn)的兩個(gè)觸頭在靜態(tài)下與水銀液面保持有一定的高度距離，在A管頂端平面上設(shè)有輸入電源接點(diǎn)(4)，該接點(diǎn)是通用型固定式的，詳見附圖(圖7)，它是由輸入端子螺釘(1)、接點(diǎn)座(2)、和固定接點(diǎn)針桿(3)所組成。在靜態(tài)下該接點(diǎn)觸頭直接浸入水銀液面內(nèi)一定深度，在水銀裝置內(nèi)保持有一定標(biāo)高的水銀液面(純質(zhì)水銀溶液)并全封閉在水銀裝置內(nèi)。整個(gè)離心水銀裝置由兩個(gè)調(diào)定螺栓(3)固定在定值調(diào)定板(20)上，根據(jù)轉(zhuǎn)速定值的需要，可以對離心水銀裝置按照定值刻度標(biāo)尺(21)的指示刻度進(jìn)行調(diào)定，水銀接點(diǎn)(2)可配合進(jìn)行精調(diào)達(dá)到精確為止。
2.中速離心水銀裝置(7)，該水銀裝置除轉(zhuǎn)速定值的數(shù)據(jù)不同外，其余全部結(jié)構(gòu)裝配和過速離心水銀裝置(1)完全相同。
3.低速離心水銀裝置(23)，它是一部雙列多管式的離心水銀裝置，詳見附圖(圖3)，該裝置采用無色透明的有機(jī)玻璃材料制成，A管(轉(zhuǎn)動(dòng)軸心內(nèi)側(cè))是1根立管，B管(轉(zhuǎn)動(dòng)軸心外側(cè))是雙列的6根立管，在立管下端分別連在6根水平管(離心功能管)上，然后集中連接在1根A管立管上，給離心功能效果，直接構(gòu)成了放大條件。在A管頂端和B管頂端兩管之間，設(shè)有水平連通管，以保持兩側(cè)立管的水銀液面在靜態(tài)下處于平衡，在A管頂端平面上，設(shè)有單功能水銀接點(diǎn)(24)，該接點(diǎn)是通用型的可調(diào)節(jié)的針桿觸頭式水銀接點(diǎn)，詳見附圖(圖6)，它是由針桿調(diào)整羅帽(1)，鎖定羅母(2)，和輸出端子羅母(3)組成，該水銀接點(diǎn)的觸頭在靜態(tài)下處于浸入水銀液面內(nèi)一定深度，在B管頂端平面上，設(shè)有輸入電源接點(diǎn)(25)，該接點(diǎn)是通用型的見(圖7)接點(diǎn)觸頭直接浸入水銀液面一定深度，水銀裝置內(nèi)保持有一定高度的水銀液面(純質(zhì)水銀溶液)并全封閉在裝置中，整個(gè)離心水銀裝置，(23)由兩個(gè)調(diào)定羅栓固定在定值調(diào)定板上，并可根據(jù)需要進(jìn)行定值的調(diào)整。
4.零速離心水銀裝置(5)，它是一部環(huán)列多管式的離心水銀裝置，除擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)速功能外，還擔(dān)負(fù)整機(jī)底盤的功能，詳見附圖(圖4)該水銀裝置采用尼龍6材料制成，外表呈元柱體形，A管是由1根小立管設(shè)在軸心位置處，B管是由36根的立式粗管，按環(huán)形排列在裝置的元柱體內(nèi)，立管下段為小管并分別單獨(dú)地連接在兩層各為18根的水平橫向小管上，構(gòu)成了離心功能放大條件，該水平管的內(nèi)側(cè)，集中連接在1根中心管的A管上，在B管上端由環(huán)形孔將36根立管連通后經(jīng)6根水平橫管將A、B管構(gòu)成連通條件，在A管頂端平面上設(shè)有單功能水銀接點(diǎn)(6)，該接點(diǎn)是通用型的可調(diào)節(jié)的水銀接點(diǎn)，詳見附圖(圖5)靜態(tài)下該接點(diǎn)處于接觸水銀面狀態(tài)，在外側(cè)B管上，設(shè)有輸入電源接點(diǎn)(25)該接點(diǎn)是通用型的詳見附圖(圖7)，該接點(diǎn)觸頭直接浸入水銀內(nèi)一定深度水銀裝置內(nèi)保持有一定高度的水銀液面并全封閉在裝置中。
本實(shí)用新型的其它附屬部件還有轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)裝置和電刷裝置兩個(gè)部分，它們的功能是將轉(zhuǎn)動(dòng)的傳導(dǎo)電路轉(zhuǎn)變成為固定的傳導(dǎo)電路，轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)裝置的結(jié)構(gòu)是由滑環(huán)緊定壓環(huán)(9)，過速定值140％輸出轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(10)，過速定值115％輸出轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(11)，中速定值95％輸出轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(12)，中速定值85％輸出轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(13)，低速定值35％輸出轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(14)，零速輸出轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(15)，隔離環(huán)(16)，工作電源輸入轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(17)，和滑環(huán)裝置套筒(18)等組成，通過羅扣和底盤(5)連接在一起。電刷裝置是電刷(26)，刷握(29)，壓力彈簧(30)，壓帽(31)，電路端子板(28)，和防護(hù)罩(32)等構(gòu)成的電刷裝置(27)。
本實(shí)用新型的工作原理由以下3部分及附圖分別給出。
依據(jù)本實(shí)用新型提出的UF4型轉(zhuǎn)速繼電器，它是根據(jù)力平衡原理在特制的離心水銀裝置內(nèi)，由單一的水銀液體，將轉(zhuǎn)速源(被測機(jī)組轉(zhuǎn)速)直接地轉(zhuǎn)變成為功能信號，這一轉(zhuǎn)變反應(yīng)過程，不但是特別的簡單直接，而且具有靈敏準(zhǔn)確和穩(wěn)定可靠的性能，下面詳細(xì)說明本轉(zhuǎn)速繼電器的基本工作原理。
1.(圖8)是依據(jù)本實(shí)用新型提出的單管式離心水銀裝置(過速和中速兩個(gè)離心水銀裝置)，它是由1個(gè)U形管構(gòu)成的離心水銀裝置、靜態(tài)下A管(2)和B管(5)兩管內(nèi)水銀液面處于一條水平線上HgO(9)，當(dāng)離心水銀裝置以l為A、B管中心距，以R為旋轉(zhuǎn)半徑沿軸心(1)旋轉(zhuǎn)在一定轉(zhuǎn)速下，水平橫管(3)內(nèi)的水銀液體隨即產(chǎn)生離心力F，并同時(shí)作用到B管(5)內(nèi)推動(dòng)液面上升到Hg1(8)的高度，此時(shí)水銀液面立即觸及了水銀接點(diǎn)的觸頭(7)，使工作電源V1(4)的電壓經(jīng)水銀體的導(dǎo)通，立即由水銀接點(diǎn)的端子V2(6)輸出信號。
上述動(dòng)作過程，對于轉(zhuǎn)速定值的改變，是可以通過調(diào)整R值或改變l值來實(shí)現(xiàn)的，對于l值只能在設(shè)計(jì)制作時(shí)一次性給定，根據(jù)(圖8)結(jié)構(gòu)原理明顯看出，在一定轉(zhuǎn)速下構(gòu)成水銀液面Hg1的高度，是由R、l、n23個(gè)條件決定的，因此3個(gè)條件是密切相關(guān)的，對于旋轉(zhuǎn)中的3個(gè)條件，唯一能改變的是n2轉(zhuǎn)速值，其余兩個(gè)條件R和l值是固定不變的，所以構(gòu)成了該裝置不但原理結(jié)構(gòu)特別簡單，而且性能也特別穩(wěn)定，動(dòng)作靈敏準(zhǔn)確可靠。
2.附圖(圖9)是依據(jù)本實(shí)用新型提出的環(huán)列多管式(零速離心水銀裝置)的簡化工作原理圖，(除簡化管數(shù)外，其余完全相同)。本裝置的旋轉(zhuǎn)軸心(3)設(shè)在中心是固定不動(dòng)的，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)半徑R1和R2是對稱相等的，兩個(gè)B管與A管的中心距l(xiāng)1、l2也是對稱相等的，A管(4)設(shè)于裝置的中心，B管(1)和(6)對稱設(shè)在兩側(cè)，下端分別由兩個(gè)對稱水平管(2)和(5)連接在兩個(gè)B管(1)和(6)上，水平管內(nèi)側(cè)對稱連在A管(4)上，在兩B管上端分別由兩個(gè)水平橫管(連通平衡管)連接在中心A管(4)上，靜態(tài)下A、B3根立管內(nèi)的水銀液面處于一條水平面HgO(8)線上，旋轉(zhuǎn)后在一定轉(zhuǎn)速下，水平橫管(離心功能管)的(2)和(5)兩管內(nèi)的水銀體同時(shí)產(chǎn)生離心力F1和F2并作用在兩個(gè)B管(1)和(6)內(nèi)，隨即推動(dòng)液面上升轉(zhuǎn)變到Hg1(7)線的高度，此時(shí)A管內(nèi)的水銀液面同時(shí)下降到Hg2(9)的高度，該下降高度等于兩B管上升高度的總合，由此構(gòu)成了功能放大條件，在轉(zhuǎn)速源n2值相同不變條件下，B管的數(shù)量越多，反應(yīng)在A管的水銀液面行程高度Hg2值也就越大，其結(jié)果導(dǎo)致功能信號的精度也就越高，這一性質(zhì)在低轉(zhuǎn)速以下條件表現(xiàn)地更為突出，所以這種多管式結(jié)構(gòu)的性能，是以單位轉(zhuǎn)速內(nèi)反應(yīng)液面行程高度即Hg／轉(zhuǎn)來衡量其性能效果的。當(dāng)轉(zhuǎn)速回降到零停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，兩側(cè)B管(1)和(6)及A管(4)的水銀液面，都同時(shí)相應(yīng)的回到原靜態(tài)下的一條水平線(8)HgO高度上，此時(shí)A管內(nèi)液面立即觸及到水銀接點(diǎn)的觸頭(12)。工作電源電壓由輸入接點(diǎn)(10)進(jìn)入經(jīng)水銀體的導(dǎo)通立即由輸出端子導(dǎo)線(11)而發(fā)出功能信號。
3.附圖(圖10)是依據(jù)本實(shí)用新型提出的單列多管式(過速離心水銀裝置和中速離心水銀裝置，對雙列多管式的低速離心水銀裝置由于在工作原理和性能上基本相同，只是管數(shù)不同，所以不需分別說明)，本單列多管式結(jié)構(gòu)原理是基于單管式和對稱雙管式的結(jié)構(gòu)原理改進(jìn)而來的，它不但具有多管式的性能。而且也實(shí)現(xiàn)了單管式具有任意調(diào)整旋轉(zhuǎn)半徑R值，達(dá)到能選擇定值的目的。
該裝置是一部單行排列的多管式離心水銀裝置，A管共有3根設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸(1)的內(nèi)側(cè)(2)，B管為1根設(shè)在旋軸的外側(cè)(5)，在A管下端分別連接在3根水平管(6、7、8)上(離心功能管)水平管的外側(cè)集中連接在1根B管(5)上，構(gòu)成了功能放大條件，在A管上端之間，設(shè)有水平連通管，靜態(tài)下A、B管內(nèi)的水銀液面，處于一條水平線HgO(4)的高度，旋轉(zhuǎn)后在一定轉(zhuǎn)速下，3根離心功能水平管(6、7、8)內(nèi)的水銀體同時(shí)產(chǎn)生離心力F1、F2F3并集中作用在1根B管內(nèi)，立及推動(dòng)水銀液面轉(zhuǎn)變放大到Hg1(3)的高度，該液面同時(shí)接通了水銀接點(diǎn)的觸頭(10)，3根內(nèi)側(cè)A管(2)管內(nèi)的液面，同時(shí)下降到－Hg2(9)的高度，工作電源電壓由輸入接點(diǎn)(11)進(jìn)入，經(jīng)水銀體的導(dǎo)通立即從水銀接點(diǎn)端子(12)發(fā)出了功能信號。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)和效果是1.整機(jī)工作精度較高，在6種系列型號的整機(jī)中，最低精度為2、5級，最高精度為0.5級，動(dòng)作誤差量最大為±1.8轉(zhuǎn)／分，最小為±1轉(zhuǎn)／分。
2.整機(jī)動(dòng)作靈敏性能較強(qiáng)，不但在低速和超低速下反應(yīng)靈敏準(zhǔn)確，而且在轉(zhuǎn)速發(fā)生突變急速上升時(shí)，以每秒加速40～50轉(zhuǎn)，最高達(dá)100轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)作反應(yīng)的精度誤差值仍小于給定的工作精度。
3.整機(jī)的性能具有特別的穩(wěn)定持久性、定值整定一次后，可連續(xù)工作運(yùn)行3萬個(gè)小時(shí)以上，保持性能和定值基本不變、整機(jī)工作性能非常安全可靠。
4.整機(jī)功能較全，從零速到過速140％共6個(gè)使用功能定值，基本可以滿足現(xiàn)代化機(jī)組的自動(dòng)開、停機(jī)和運(yùn)行技術(shù)上的需要。
5.本實(shí)用新型適用性較為廣范，可以滿足額定轉(zhuǎn)速從50轉(zhuǎn)／分到430轉(zhuǎn)／分之間的大、中、小型立式水輪發(fā)電機(jī)組的使用。
6.整機(jī)結(jié)構(gòu)裝配工作原理較為簡單，容易掌握生產(chǎn)和運(yùn)行，調(diào)試工作簡便易行，維護(hù)非常經(jīng)濟(jì)易于管理。
實(shí)用新型的整機(jī)具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及附圖給出。
(圖1)是根據(jù)本實(shí)用新型提出的UF4－A型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器的整機(jī)裝配結(jié)構(gòu)剖面圖。
結(jié)合(圖1)下面詳細(xì)說明依據(jù)本實(shí)用新型提出的具體裝置的細(xì)節(jié)及其工作方式。
該裝置整機(jī)是由過速離心水銀裝置(1)，中速離心水銀裝置(7)，低速離心水銀裝置(23)，零速離心水銀裝置(5)，轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)裝置(18)，和電刷裝置(27)共6個(gè)部分組成，其中前4個(gè)部分是該機(jī)主體6個(gè)功能信號裝置的核心部件，后兩個(gè)部分是傳導(dǎo)指令的附件，現(xiàn)將這6個(gè)部分具體說明如下。
1.過速離心水銀裝置(1)，它是一部雙功能地(設(shè)有過速140％和過速115％兩個(gè)定值的功能信號)單列多管式的離心水銀裝置，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(圖2)，在裝置旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)B管頂平面上，設(shè)有雙功能的水銀接點(diǎn)(2)，該接點(diǎn)是用于微調(diào)定值精度的，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(圖5)，在裝置旋轉(zhuǎn)軸心內(nèi)側(cè)A管頂部平面上，設(shè)有輸入電源接點(diǎn)(4)該按點(diǎn)觸頭直接浸入A管內(nèi)一定深度保持經(jīng)常接通水銀，裝置內(nèi)裝有一定標(biāo)高的(附合表6技術(shù)標(biāo)高)純質(zhì)水銀液面全封閉在裝置中，整個(gè)離心水銀裝置通過兩個(gè)調(diào)定羅栓(3)緊固在定值調(diào)定板(20)上，該水銀裝置可以根據(jù)需要按照定值調(diào)定板上的定值刻度標(biāo)尺(21)進(jìn)行有選擇的整定和調(diào)試，在靜態(tài)下水銀液面(B管側(cè))距兩個(gè)水銀接點(diǎn)(2)的觸頭是有一定標(biāo)高距離的(按表6本型號機(jī)組轉(zhuǎn)速系列的水銀接點(diǎn)標(biāo)高數(shù)據(jù))，起動(dòng)旋轉(zhuǎn)后(在機(jī)組上或試驗(yàn)臺(tái)上均可)在額定轉(zhuǎn)速下，B管水銀液面的高度為(表7)的(1)曲線的n1值，該水銀液面非常靈敏地保持著與裝置轉(zhuǎn)速的變化而變化(反應(yīng)最大誤差在±1轉(zhuǎn)／分以內(nèi))在轉(zhuǎn)速正常運(yùn)行穩(wěn)定條件下，該液面也是正常穩(wěn)定不變的，與水銀接點(diǎn)(2)始終保持著一定的高度，(這一高度可稱為安全高度)所以它是安全可靠的，不會(huì)誤動(dòng)的，當(dāng)轉(zhuǎn)速上升并且達(dá)到115％轉(zhuǎn)／分時(shí)，B管水銀液面也隨即相應(yīng)地升高而立即接通了過速緊急信號(115％轉(zhuǎn)／分)的第一個(gè)水銀接點(diǎn)(2)，工作電源電壓從輸入接點(diǎn)(4)早已進(jìn)入，水銀液體已處帶電狀態(tài)，所以電壓信號立即經(jīng)電路和轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(11)及電刷裝置(27)的導(dǎo)通而輸出功能信號，當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)上升達(dá)到過速140％轉(zhuǎn)／分時(shí)，B管水銀液面隨即相應(yīng)地繼續(xù)升高并立即接通過速140％轉(zhuǎn)／分的緊急停機(jī)的第二個(gè)水銀接點(diǎn)的高度，該高度為(表7)的(1)曲線的n2值，和電路轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(10)，電刷裝置(27)的導(dǎo)通，立即輸出緊急停機(jī)的功能信號。
2.中速離心水銀裝置(7)，它也是一部雙功能地(設(shè)有中速95％和中速85％兩個(gè)定值功能信號)單列多管式的離心水銀裝置，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(圖2)，該裝置在結(jié)構(gòu)和裝配方式上，完全與過速離心水銀裝置(1)相同，所以對該裝置的結(jié)構(gòu)和裝配方式本節(jié)不再重復(fù)，它的工作方式是，在機(jī)組實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開機(jī)過程中(在試驗(yàn)臺(tái)上也可進(jìn)行)轉(zhuǎn)速由低向高慢慢地升起，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到85％轉(zhuǎn)／分時(shí)，水銀裝置B管內(nèi)的水銀液面，隨即同時(shí)升到定值為85％轉(zhuǎn)／分的第一個(gè)水銀接點(diǎn)(8)的觸頭高度，接觸導(dǎo)通了電源，(該水銀體已由輸入電源接點(diǎn)(22)輸入電壓，常處帶電狀態(tài))使電壓信號經(jīng)電路和轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(13)及電刷裝置(27)的傳導(dǎo)而立即輸出投入勵(lì)磁的功能信號，緊接著轉(zhuǎn)速升到95％轉(zhuǎn)／分時(shí)，B管內(nèi)水銀液面同時(shí)相應(yīng)地升高而接觸到定值為95％轉(zhuǎn)／分的第二個(gè)水銀接點(diǎn)(8)的觸頭，使帶電水銀立即導(dǎo)通，經(jīng)電路和轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(12)及電刷裝置(27)而立即輸出同期并列的功能信號。
3.低速離心水銀裝置(23)，它是一部單功能地(設(shè)有一個(gè)低速35％定值的功能信號)雙列多管式離心水銀裝置，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(圖3)該裝置結(jié)構(gòu)和裝配與上述兩部過速和中速的裝置不同，它的多管側(cè)的6根立管是設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸方向的外側(cè)即B管側(cè)，A管是1根立管設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)側(cè)，A管頂端平面上設(shè)有單功能可調(diào)節(jié)的水銀接點(diǎn)(24)可對定值轉(zhuǎn)速進(jìn)行精調(diào)，在B管頂端平面上設(shè)有電源輸入接點(diǎn)(25)，整個(gè)裝置由兩個(gè)調(diào)定螺栓緊固在定值調(diào)定板上，并可根據(jù)需要按標(biāo)尺進(jìn)行調(diào)定，該功能信號是用于轉(zhuǎn)速回降時(shí)使用的，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過35％轉(zhuǎn)／分以上和正常轉(zhuǎn)速時(shí)，A管內(nèi)水銀液面始終低于水銀接點(diǎn)(24)的觸頭保持有一定的高度，轉(zhuǎn)速越高距離高度也越大，當(dāng)轉(zhuǎn)速緩慢回降達(dá)到35％轉(zhuǎn)／分時(shí)，A管內(nèi)水銀液面同時(shí)相應(yīng)地回升到水銀接點(diǎn)(24)定值35％的高度，并立即接通了觸頭(工作電源電壓已經(jīng)輸入接點(diǎn)(25)進(jìn)入水銀體內(nèi))通過水銀體的導(dǎo)通，電壓信號立即經(jīng)電路和轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(14)及電刷裝置(27)而輸出剎車功能的信號。
4.零速離心水銀裝置(5)，它是一部零速定值的單功能地環(huán)列多管式離心水銀裝置，該裝置的工作方式也是在轉(zhuǎn)速回降情況停機(jī)條件下達(dá)到零速時(shí)而工作的，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見(圖4)，該裝置的A管是一根立管設(shè)于旋轉(zhuǎn)軸的中心，B管是由36根立管按環(huán)周排列組成，下端分別單獨(dú)地由兩層各為18根的水平橫管連通，橫管內(nèi)側(cè)集中連接在1根中心管的A管上，在A、B管之間的上端，設(shè)有水平連通管，A管頂端平面上，設(shè)有單功能水銀接點(diǎn)(6)，該接點(diǎn)是可調(diào)節(jié)的，在B管頂端平面上，設(shè)有1個(gè)電源輸入接點(diǎn)(25)，該接點(diǎn)直接浸入到水銀面內(nèi)一定深度，工作時(shí)使水銀體經(jīng)常處于帶電狀態(tài)，裝置起動(dòng)旋轉(zhuǎn)后(在機(jī)組上或試驗(yàn)臺(tái)上均可)在有微量的各種轉(zhuǎn)速下，水銀液面和接點(diǎn)(6)的觸頭之間，經(jīng)常保持著一定的斷開高度，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降直至最后停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，A管內(nèi)的水銀液面立即回升到靜態(tài)下的水平面HgO位置，并同時(shí)接通了水銀接點(diǎn)(6)的觸頭，電壓信號通過水銀體的導(dǎo)通，經(jīng)電路和轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(15)及電刷裝置(27)立即輸出停機(jī)終止的功能信號，整機(jī)的工作電源，是由電刷裝置(27)的端子板接入，分別經(jīng)電刷，轉(zhuǎn)動(dòng)滑環(huán)(17)通過電路并聯(lián)到過速(4)，中速(22)，低速(25)，和零速(25)的各個(gè)電源接點(diǎn)上，在繼電器的底盤平面上，設(shè)有螺孔(19)用于連結(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)主軸的法蘭。
表中說明1.從慢加速試驗(yàn)(表2)和快加速試驗(yàn)(表3)兩個(gè)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)明顯看出。無論是慢加速條件下或者是快加速條件下做出的結(jié)果。在靈敏性能和工作精度上基本是相同的，都是可取的。
2.試驗(yàn)時(shí)的工作電壓(表2)和(表3)及(表4)都是用直流3伏進(jìn)行的。而實(shí)際運(yùn)行工作電壓為直流110伏。
3.(表1)是UF1型轉(zhuǎn)速繼電器的設(shè)計(jì)技術(shù)性能，和(表2、表3、表4)實(shí)測數(shù)據(jù)相比。在技術(shù)性能上是有相當(dāng)程度余量的對于實(shí)用是可靠的。
4.(表5)中的第6項(xiàng)失靈率中的數(shù)字(0.045％)是指新廠4號機(jī)組的轉(zhuǎn)速繼電器運(yùn)行中發(fā)生一次連接主機(jī)主軸法蘭焊口開裂故障。是焊接質(zhì)量不良造成的。與轉(zhuǎn)速繼電器的性能無關(guān)。
5.(表5)中的第3項(xiàng)概括動(dòng)作次數(shù)。老廠1、2號機(jī)雖然運(yùn)行工作時(shí)間長。由于擔(dān)系統(tǒng)基荷運(yùn)行不常停機(jī)。新廠4臺(tái)機(jī)擔(dān)系統(tǒng)調(diào)峰經(jīng)常操作開停機(jī)。
權(quán)利要求
1.立式水輪發(fā)電機(jī)組上使用的UF4型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器，該繼電器共有4部U形管式的離心水銀裝置，它們是過速離心水銀裝置(1)，中速離心水銀裝置(7)，低速離心水銀裝置(23)，零速離心水銀裝置(5)，其特征是A、所述過速(1)和中速(7)兩部離心水銀裝置是單列多管式的裝置(3個(gè)U形管的裝置，裝在UF4-A、B型兩種繼電器上)；B、所述過速(1)和中速(7)兩部離心水銀裝置是單管式的裝置(1個(gè)U形管的裝置，裝在UF4-C、D、E、F型4種繼電器上)；C、所述低速離心水銀裝置(23)是雙列多管式的裝置(6個(gè)U形管的裝置)；D、所述零速離心水銀裝置(5)是環(huán)列多管式的裝置(36個(gè)U形管的裝置)；E、所述過速(1)和中速(7)及低速(23)這3部離心水銀裝置，以及整定機(jī)構(gòu)和一套傳導(dǎo)裝置，都是以零速離心水銀裝置(5)為繼電器的底盤，而裝配在一起構(gòu)成一部繼電器的。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的繼電器，其特征是過速(1)中速(7)低速(23)零速(5)這4部離心水銀裝置，在接收、反應(yīng)、轉(zhuǎn)化、輸出信號動(dòng)作過程上，都是由一種單純地水銀溶液直接實(shí)現(xiàn)的。
專利摘要
UF4型汞能恒穩(wěn)式轉(zhuǎn)速繼電器，是立式水輪發(fā)電機(jī)組的一種保護(hù)和自動(dòng)化控制元件。該機(jī)采用單管式多管式離心水銀的功能原理，通過離心水銀裝置將轉(zhuǎn)速源直接地轉(zhuǎn)變放大成功能信號。除本機(jī)和傳導(dǎo)部件外，無任何其它附件，所以原理上結(jié)構(gòu)上特別簡單。并且工作精度高，全系列型號內(nèi)為0.5級到2.5級，誤差率為±0.4％到±2.2％，穩(wěn)定可靠性可連續(xù)的運(yùn)行3萬個(gè)小時(shí)以上保持性能數(shù)據(jù)基本不變。它是6功能的適用于50轉(zhuǎn)/分到430轉(zhuǎn)/分的機(jī)組。
文檔編號H01H29/26GK86206808SQ86206808
公開日1987年12月5日 申請日期1986年9月5日
發(fā)明者褚志富 申請人:褚志富導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan