專利名稱：螺桿膨脹動力機轉速控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及螺桿膨脹動力機技術領域，尤其涉及一種螺桿膨脹動力機轉速控制裝置。
背景技術：
螺桿膨脹動力機為近幾年在市場上得到良好應用的新型動力機，可以帶動旋轉設備(如風機、泵、發電機等)做功。特別是可以利用低品質的能量源旋轉拖動發電機做功， 將低品質的能量轉化為高品質的電能。發出的電能并入電網運行，可達到節能的目的。螺桿膨脹動力機的具體結構請參考中國實用新型專利申請公開說明書 (CN1540139A)，其設有兩根相互嚙合的陰、陽螺旋轉子，它們通過兩端的軸承安裝在殼體內；在殼體的兩端設有前后端蓋，在殼體的上部設有進汽道和進汽道口，并通過陰、陽螺旋轉子；在螺旋轉子的下方設有排汽道；在殼體與陰、陽螺旋轉子的軸面之間各裝有兩對機械密封裝置，為一種浮動式雙向機械密封裝置。該螺桿膨脹動力機的工作過程為具有一定溫度和壓力的熱水、蒸汽和水汽兩相流體經汽道進入前殼體的進汽道口 ；在進入陽轉子的齒槽內，蒸汽或熱液的容腔逐漸增大， 蒸汽或熱液降壓降溫膨脹做功，推動陰、陽轉子轉動；做完功的蒸汽或熱液由排汽道排出； 功率由陽轉子的輸出端輸出，可帶動水泵、風機或發電機等設備。當然，陰、陽轉子的功能也可以互換，在此不再贅述。針對這種新型的螺桿膨脹動力機，為了保證其安全穩定運行及保證機組的使用壽命，需專門設計螺桿膨脹動力機的轉速控制裝置。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種螺桿膨脹動力機轉速控制裝置，可以使螺桿膨脹動力機安全穩定運行。為解決上述技術問題，本實用新型的技術法方案是一種螺桿膨脹動力機轉速控制裝置，包括升速暖機控制模塊，包括多級升速暖機控制子模塊，該升速暖機控制子模塊接入螺桿膨脹動力機的進汽閥門與螺桿膨脹動力機的轉子之間，用于使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速；PID控制器，輸入端接螺桿膨脹動力機的進汽閥門，輸出端接螺桿膨脹動力機的轉子，用于以螺桿膨脹動力機的進汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機的轉子轉速為輸出進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速穩定在額定轉速；[0011]切換開關，連接升速暖機控制模塊與PID控制器，用于在螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速時，將螺桿膨脹動力機從升速暖機狀態切換到PID控制狀態。較優地，包括獨立設置的一級升速暖機控制子模塊，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到第一目標轉速；二級升速暖機控制子模塊，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到第二目標轉速；三級升速暖機控制子模塊，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速。可選地，所述切換開關為手動切換開關。可選地，所述切換開關為自動切換開關。較優的，包括限幅器，連接PID控制器的輸出端，用于對PID控制器的輸出進行限幅。與現有技術相比，本實用新型包括多級升速暖機控制子模塊，在將螺桿膨脹動力機啟動到額定運行過程中，使螺桿膨脹動力機設備整體充分暖機，達到良好的機械性能；由于優化了升速曲線控制，可使螺桿膨脹動力機設備整體運行平穩，保證了設備的安全及系統的穩定，有利于延長機組的使用壽命。
圖1為本實用新型螺桿膨脹動力機轉速控制裝置的組成框圖；圖2為圖1中升速暖機控制模塊的組成框圖；圖3為螺桿膨脹動力機在圖1所述型螺桿膨脹動力機轉速控制裝置控制下的升速特性曲線。
具體實施方式
本實用新型的核心為，設置多級升速暖機控制子模塊，在將螺桿膨脹動力機啟動到額定運行過程中，使螺桿膨脹動力機設備整體充分暖機。為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。參見圖1，示出本實用新型螺桿膨脹動力機轉速控制裝置原理框圖，其包括升速暖機控制模塊500、PID控制器300、限幅器400、切換開關200等部件，其中升速暖機控制模塊500，包括多級升速暖機控制子模塊，該升速暖機控制模塊500 通過切換開關200接入螺桿膨脹動力機的進汽閥門100與螺桿膨脹動力機的轉子600之間，用于使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速；PID控制器300，輸入端通過切換開關200接螺桿膨脹動力機的進汽閥門100，輸出端通過限幅器400接螺桿膨脹動力機的轉子600，用于以螺桿膨脹動力機的進汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機的轉子轉速為輸出進行PID控制，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速穩定在額定轉速；切換開關200，為手動切換開關或自動切換開關，其連接升速暖機控制模塊500與 PID控制器300，用于在螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速時，將螺桿膨脹動力機從升速暖機狀態切換到PID控制狀態。限幅器400，連接PID控制器300的輸出端，用于對PID控制器的輸出進行限幅，從而避免輸出控制幅度過大，增強PID控制的穩定性。其中，所謂PID控制是指調節器控制規律為比例、積分、微分控制，又稱PID調節。 它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。其中， PID控制器的參數整定為核心內容，它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、 積分時間和微分時間的大小。本實用新型中，即按現有技術的教導整定螺桿膨脹動力機的有關參數，在此不再贅述。參見圖2，為圖1中升速暖機控制模塊的組成框圖。該升速暖機控制模塊500由多級升速暖機控制子模塊構成，本實施例分三級暖速，其中一級升速暖機控制子模塊501，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到第一目標轉速；二級升速暖機控制子模塊502，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到第二目標轉速；三級升速暖機控制子模塊503，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID 投入點轉速。其中，第一目標轉速為0. 4 士 0. 05倍額定轉速，第二目標轉速為0. 8 士 0. 05倍額定轉速，預設轉速PID投入點轉速為0. 95士0. 05倍額定轉速；而一級升速暖機時間、二級升速暖機時間、三級暖機時間根據螺桿膨脹動力機的系統情況具體設定，并使各級升速暖機階段之間分別穩速預設時間，在此不再贅述。參見圖3，為螺桿膨脹動力機的升速特性曲線，其中Vn為額定轉速；Vpid為轉速 PID投入點轉速；tl為一級升速暖機時間；t2為二級升速暖機時間；t3為三級升速暖機時間；t4為投入PID控制后，螺桿膨脹動力機穩定在額定轉速Vn的時間；Δ tl為一級升速暖機段達到0. 4倍額定轉速Vn時的穩速時間；Δ t2為二級升速暖機段達到0. 8倍額定轉速 Vn時的穩速時間。由圖3可知，整個轉速分為三段進行升速暖機，tl、t2、t3時間根據工藝要求設定，以保證機組充分暖機為準。根據圖3設定的升速暖機特性曲線，整個螺桿膨脹動力機轉速控制過程為(1)在PID控制投入之前(V < Vpid)，不管采用何種方法，只要基本滿足圖3所示升速曲線即可；(2)在螺桿膨脹動力機的轉子轉速接近額定轉速Vn時，速度達到Vpid，機組投入 PID運行控制，以達到穩定轉速的目的。特別地，在PID控制中增加PID輸出限制器，以便對 PID控制的輸出進行限幅，從而避免輸出控制幅度過大，增強PID控制的穩定性。這樣，在螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速之后，以螺桿膨脹動力機的進汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機的轉子轉速為輸出進行PID控制，就可使螺桿膨脹動力機的轉子轉速穩定在額定轉速，從而保證螺桿膨脹動力機整機運行平穩。本實用新型螺桿膨脹動力機轉速控制裝置的優點是(1)螺桿膨脹動力機機組啟動到額定運行過程中，設備整體充分暖機，達到良好的機械性能；[0043](2)以上述設定的升速曲線控制，設備整體運行平穩，保證設備的安全及系統的穩定。以上對本實用新型進行了詳細介紹，其中的實施例只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
權利要求1.一種螺桿膨脹動力機轉速控制裝置，其特征在于，包括升速暖機控制模塊，包括多級升速暖機控制子模塊，該升速暖機控制子模塊接入螺桿膨脹動力機的進汽閥門與螺桿膨脹動力機的轉子之間，用于使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速；PID控制器，輸入端接螺桿膨脹動力機的進汽閥門，輸出端接螺桿膨脹動力機的轉子， 用于以螺桿膨脹動力機的進汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機的轉子轉速為輸出進行 PID控制，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速穩定在額定轉速；切換開關，連接升速暖機控制模塊與PID控制器，用于在螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速時，將螺桿膨脹動力機從升速暖機狀態切換到PID控制狀態。
2.如權利要求1所述的螺桿膨脹動力機轉速控制裝置，其特征在于，包括獨立設置的 一級升速暖機控制子模塊，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到第一目標轉速； 二級升速暖機控制子模塊，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到第二目標轉速； 三級升速暖機控制子模塊，使螺桿膨脹動力機的轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速。
3.如權利要求1所述的螺桿膨脹動力機轉速控制裝置，其特征在于，所述切換開關為手動切換開關。
4.如權利要求1所述的螺桿膨脹動力機轉速控制裝置，其特征在于，所述切換開關為自動切換開關。
5.如權利要求1 4任一項所述的螺桿膨脹動力機轉速控制裝置，其特征在于，包括限幅器，連接PID控制器的輸出端，用于對PID控制器的輸出進行限幅。
專利摘要本實用新型公開一種螺桿膨脹動力機轉速控制裝置，包括升速暖機控制模塊，含多級升速暖機控制子模塊，該升速暖機控制模塊接入螺桿膨脹動力機的進汽閥門與螺桿膨脹動力機的轉子之間，使轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速；PID控制器，輸入端接螺桿膨脹動力機的進汽閥門，輸出端接螺桿膨脹動力機的轉子，以進汽閥門開度為輸入、轉子轉速為輸出進行PID控制，使轉子轉速穩定在額定轉速；切換開關，連接升速暖機控制模塊與PID控制器，在轉子轉速達到預設轉速PID投入點轉速時，將螺桿膨脹動力機從升速暖機狀態切換到PID控制狀態。通過多級升速暖機，有助于螺桿膨脹動力機整體運行平穩，保證設備安全及系統穩定，延長機組使用壽命。
文檔編號F01C20/00GK201982144SQ20112002435
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月25日 優先權日2011年1月7日
發明者幸向亮, 符樂平, 羅欣, 胡達 申請人:江西華電電力有限責任公司