一種發電機組原動機的自動調速裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種發電機組原動機的自動調速裝置，包括轉速測量元件，還包括放大元件、執行機構、轉速控制機構以及連接轉速測量元件、放大元件、執行機構和轉速控制機構的連桿機構，放大元件為配壓閥，配壓閥內設有與連桿機構相連的配壓閥活塞，配壓閥的側壁上設有油孔，配壓閥內腔通過油道與執行機構相連通，執行機構為接力器，接力器內設有與連桿機構相連的接力器活塞，接力器下端與調速氣門相連，轉速控制機構為調頻器，調頻器的上端與連桿機構相連。本實用新型中永磁同步直線電機及驅動控制電路配合機械傳動裝置，運行更平穩，控制精度更高，可獨立工作，很大程度上解決了機械裝置運行不穩定、長期易損壞等問題。
【專利說明】—種發電機組原動機的自動調速裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力系統發電端自動調速調頻【技術領域】，涉及一種發電機組原動機的智能化調速裝置。
【背景技術】
[0002]頻率是衡量電能質量的一個重要指標，保證電力系統的頻率合乎標準是系統運行調整的一項基本內容。我國規定電力系統頻率為50Hz，允許的波動范圍為± (0.2?0.5)Hz0頻率變化超出允許范圍時，對用電設備的正常工作和電力系統的穩定運行都會產生影響，甚至造成事故。
[0003]電力系統頻率的變化是由于有功負荷變化引起的，而系統的負荷又時刻在不規則變化。變動幅度小、變化周期短的負荷引起的頻率偏移由發電機組的調速器進行調整，稱為頻率的一次調整；變化幅度較大、變化周期較長的負荷引起的頻率偏移由發電機組的調頻器進行調整，稱為頻率的二次調整；持續變動負荷可預測，調度部門按經濟調度原則給發電廠分配發電任務，各發電廠按給定任務及時調整系統負荷需求，維持頻率穩定。
[0004]調整系統頻率的主要環節是發電機組原動機自動調速系統，特別是其中調速器和調頻器(頻率一、二次調整裝置)。目前，我國發電廠自動調速系統主要由機械測量、開關閥門及傳動裝置(如伺服電機)等組成。傳統調速系統長時間工作易損壞、維修難，且調速調頻準確性不高，時效性不強。
實用新型內容
[0005]針對傳統調速系統技術性能的不足，本實用新型提供一種發電機組原動機的智能
化調速裝置。
[0006]本實用新型的技術方案是:
[0007]—種發電機組原動機的自動調速裝置,包括轉速測量元件,所述轉速測量元件包括飛擺、彈簧、套筒、原動機軸，飛擺連接彈簧，套筒活動套設于原動機軸上，該裝置還包括放大元件、執行機構、轉速控制機構以及連接轉速測量元件、放大元件、執行機構和轉速控制機構的連桿機構，所述放大元件為配壓閥，配壓閥內設有與連桿機構相連的配壓閥活塞，配壓閥的側壁上設有油孔，配壓閥內腔通過從油孔引出的油道與執行機構相連通，所述執行機構為接力器，接力器內設有與連桿機構相連的接力器活塞，接力器下端與調速氣門相連，所述轉速控制機構為調頻器，調頻器包括永磁直線同步電機和轉動直軸，轉動直軸的上端與連桿機構相連。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，所述連桿機構為平衡杠桿一、平衡杠桿二、垂直支撐杠桿，平衡杠桿一和平衡杠桿二通過垂直支撐杠桿相連，三杠桿配合完成受力傳動，平衡杠桿一的一端與套筒相連，可隨套筒的上下移動而上下移動，另一端活動彎折后穿過接力器活塞與調速氣門相連，接力器活塞隨其上下移動而移動，同時其上下移動可用于調節調速氣門的開度，平衡杠桿二的一端活動彎折后與配壓閥活塞固定相連，另一端活動彎折后與轉動直軸的上端活動相連，該端可隨永磁直線同步電機的調節上下移動。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述配壓閥的側壁上的油孔設為兩個，相應地，配壓閩活塞(11)設直為兩個。
[0010]本實用新型的有益效果是:
[0011]永磁同步直線電機及驅動控制電路配合機械傳動裝置，運行更平穩，控制精度更高，可獨立工作，也可作為基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置先前整定；而后者集數據采集、傳輸、中央控制于一體，很大程度上解決了機械裝置運行不穩定、長期易損壞等問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型一種發電機組原動機的自動調速裝置的結構示意圖；
[0013]圖2為實施例中基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置的結構示意圖。
[0014]圖中:1、飛擺；2、彈簧；3、套筒；4、原動機軸；5、平衡杠桿一 ；6、平衡杠桿二 ；7、垂直支撐杠桿；8、配壓閥；9、油孔；10、油道；11、配壓閥活塞；12、接力器；13、接力器活塞；14、調速氣門；15、調頻器；16、永磁直線同步電機；17、轉動直軸。
【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖對本實用新型具體介紹如下:
[0016]本實用新型一種發電機組原動機的自動調速裝置的結構如圖1所示，包括轉速測量元件，轉速測量元件包括飛擺1、彈簧2、套筒3、原動機軸4，飛擺I連接彈簧2，套筒3活動套設于原動機軸4上,該裝置還包括放大元件、執行機構、轉速控制機構以及連接轉速測量元件、放大元件、執行機構和轉速控制機構的連桿機構，放大元件為配壓閥8，配壓閥8內設有與連桿機構相連的配壓閥活塞11，配壓閥8的側壁上設有兩個油孔9，配壓閥8內腔通過從油孔9引出的油道10與執行機構相連通，執行機構為接力器12，接力器12內設有與連桿機構相連的接力器活塞13，接力器12下端與調速氣門14相連，所述轉速控制機構為調頻器15，調頻器15包括永磁直線同步電機16和轉動直軸17，轉動直軸17的上端與連桿機構相連。連桿機構為平衡杠桿一 5、平衡杠桿二 6、垂直支撐杠桿7,平衡杠桿一 5和平衡杠桿二 6通過垂直支撐杠桿7相連,三杠桿配合完成受力傳動，平衡杠桿一 5的一端與套筒3相連，可隨套筒3的上下移動而上下移動，另一端活動彎折后穿過接力器活塞13與調速氣門14相連，接力器活塞13隨其上下移動而移動，同時其上下移動可用于調節調速氣門14的開度，垂直支撐杠桿7的一端活動彎折后與配壓閥活塞11固定相連，另一端活動彎折后與轉動直軸17的上端活動相連，該端可隨永磁直線同步電機16的調節上下移動。
[0017]本實用新型一種發電機組原動機的自動調速裝置的工作步驟如下:
[0018]一次調頻:負荷增加時，機組轉速下降，導致頻率下降，飛擺由于離心力的減小，在彈簧及重力的作用下向轉軸靠攏，使套筒從圖1中A點下移，其位置變化反映轉速變化。
[0019]此時由于接力器活塞的兩邊油壓相等，B點不動，結果杠桿AOB繞B點逆時針轉到A’O’B。因同步器未動作，D點不動，杠桿DEF繞D點順時針轉到DE’F’。配壓閥活塞下移，油孔a，b打開，壓力油經過配壓閥進入接力器(的活塞下部。[0020]在油壓的作用下，接力器活塞上移，加大調速汽門的開度，增加進汽量，使機組轉速上升，頻率上升，發電機輸出功率增加，套筒從A’處回升。此時，接力器活塞上升，杠桿A’ O’ B上移到A’’ 0B’’，同時DE’ F’回到DEF位置，配壓閥活塞將a，b孔堵住。接力器穩定在一個新的位置，調節過程結束。新的穩定狀態下，機組轉速略低于原速，頻率也略低。
[0021]二次調頻:負荷增加，調頻器控制信號加至驅動控制電路，永磁直線同步電機(PMLSM)開始運動，電機運動頻率IHz (動子速度v=2f*極距),其動子部分是永磁體，永磁體推動傳動直軸使杠桿D點上移，此時E點不動，杠桿DEF便以E點為支點轉動，使F點下移，配壓閥油孔打開。
[0022]壓力油進入接力器活塞下部，活塞上移，開大進汽閥門，增加進汽量，原動機輸入功率增加，機組轉速上升，頻率上升，發電機輸出功率增加。
[0023]的離心飛擺使套筒由A’ ’上升，B也進一步上升，則杠桿O、E、F點上升，配壓閥又將油孔堵住，調節過程結束，機組在一個新的轉速上穩定。若直線電機控制傳力軸使D點位置選擇恰當，A點可回至原位，即轉速、頻率回到原值——實現了無差調節。
[0024]本實用新型一種發電機組原動機的自動調速裝置還可以配合一種基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置使用，配合使用情況下，本實用新型一種發電機組原動機的自動調速裝置可作為基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置的先前整定發電機轉度、進汽量等參量的設備。圖2為上述基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置的結構示意圖。
[0025]基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置包括曲軸位置傳感器電路模塊、位移傳感器一電路模塊、位移傳感器二電路模塊、汽門開度調節模塊、基于Zigbee數據無線傳輸與控制模塊、中央控制臺，中央控制臺包括CPU內數據處理程序模塊、控制臺操作功能和液晶顯示程序模塊、數據和運行狀態顯示模塊、數據手動設置模塊、自整定控制模塊、輸出手自動控制模塊、智能系統開關控制模塊。曲軸位置傳感器電路模塊、位移傳感器一電路模塊、位移傳感器2電路模塊、汽門開度調節模塊分別與基于Zigbee數據無線傳輸與控制模塊相連，基于Zigbee數據無線傳輸與控制模塊與中央控制臺相連。
[0026]下面結合圖2說明基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置工作步驟:
[0027]改進后自動調速裝置工作過程中，基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置可以完成自整定(根據發電、供電負荷實際情況，可以階段性的自整定；若不整定，CPU內部數據庫仍沿用舊值)。
[0028]選擇中央控制臺中智能系統開關控制模塊的中央控制臺智能系統開控制。
[0029]選擇中央控制臺中輸出手動控制模塊的輸出手動控制或自動控制。
[0030]選擇中央控制臺中自整定控制模塊的自整定控制。
[0031]一個采樣時刻內，曲軸位置傳感器電路模塊測得原動機軸實時轉速n，位移傳感器一電路模塊測得接力器活塞位移量hi ;進入二次調頻時，位移傳感器二電路模塊測得調頻器中傳動直軸位移量h2。上述數據量均采集多組。
[0032]基于Zigbee無線數據傳輸與控制模塊將接收到的多組采集數據量，通過以太網送入CPU中央控制臺，CPU內數據處理程序模塊對采集的數據求均值，并將不同時刻數據歸納入函數數據庫；另外，CPU內部還含有控制臺操作功能和液晶顯示程序模塊。[0033]如果工作人員根據實際機組運行情況，需要修改自整定參數，可以在中央控制臺中數據手動設置模塊中完成。前幾步整定過程只在需要整定時執行一次，后面將根據整定值建立的數據庫工作。整定完后，改進的機械自動調速系統退出工作。
[0034]若前面設置了輸出手動控制模塊為輸出手動控制，需工作人員手動執行；若設置了輸出手動控制模塊為輸出自動控制，則系統自動執行。
[0035]上述操作中央控制臺的步驟中，均在計算機上的人機界面進行，數據和運行狀態顯示模塊使相關數據和運行狀態均可在液晶屏顯示。
[0036]上述智能調速裝置的最終控制量其實就是CPU中央處理器輸出的調速汽門開度P。前述所測各量及最終控制量的關系:p=g(hl)和hl=f (n, h2),離散形式為pi=g(hli)和hli =f(ni, h2i)，其中n1、hl1、h2i與pi對應函數數據庫由自動調速裝置整定完成(自動調速裝置每次動態工作的值n1、hl1、h2i與pi被采集出來，送入CPU數據庫)。
[0037]綜上所述，本實用新型在傳統調速系統基礎上加以改進，采用永磁直線同步電機取代傳統調頻器中的普通伺服電機，提高調頻器的調節精度；另外，設計一套基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置。改進后的自動調速裝置除了可以處于長期獨立工作模式，還可以作為基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置的先前整定裝置。如此，構成了雙模式系統可切換的智能化調速裝置——一種模式:改進后的自動調速裝置獨立運行；另一種模式:基于Zigbee數據無線傳輸及以太網通信的智能調速裝置進行自動調速(一、二次調頻)，該智能系統所需的發電機轉度、進汽量等參量需根據實際機組在第一種工作模式下預整定。
[0038]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種發電機組原動機的自動調速裝置，包括轉速測量元件，所述轉速測量元件包括飛擺(I)、彈簧(2)、套筒(3)、原動機軸(4)，飛擺(I)連接彈簧(2)，套筒(3)活動套設于原動機軸(4)上,其特征在于:還包括放大元件、執行機構、轉速控制機構以及連接轉速測量元件、放大元件、執行機構和轉速控制機構的連桿機構，所述放大元件為配壓閥(8)，配壓閥(8)內設有與連桿機構相連的配壓閥活塞(11)，配壓閥(8)的側壁上設有油孔(9)，配壓閥(8)內腔通過從油孔(9)引出的油道(10)與執行機構相連通，所述執行機構為接力器(12)，接力器(12)內設有與連桿機構相連的接力器活塞(13)，接力器(12)下端與調速氣門(14)相連，所述轉速控制機構為調頻器(15)，調頻器(15)包括永磁直線同步電機(16)和轉動直軸(17)，轉動直軸(17)的上端與連桿機構相連。
2.根據權利要求1所述的一種發電機組原動機的自動調速裝置，其特征在于:所述連桿機構為平衡杠桿一(5)、平衡杠桿二(6)、垂直支撐杠桿(7)，平衡杠桿一(5)和平衡杠桿二(6)通過垂直支撐杠桿(7)相連,三杠桿配合完成受力傳動,平衡杠桿一(5)的一端與套筒(3)相連，可隨套筒(3)的上下移動而上下移動，另一端活動彎折后穿過接力器活塞(13)與調速氣門(14)相連，接力器活塞(13)隨其上下移動而移動，同時其上下移動可用于調節調速氣門(14)的開度，平衡杠桿二(6)的一端活動彎折后與配壓閥活塞(11)固定相連，另一端活動彎折后與轉動直軸(17)的上端活動相連，該端可隨永磁直線同步電機(16)的調節而上下移動。
3.根據權利要求1或2所述的一種發電機組原動機的自動調速裝置，其特征在于:所述配壓閥(8)的側壁上的油孔(9)設為兩個，相應地，配壓閥活塞(11)設置為兩個。
【文檔編號】F02D35/00GK203532064SQ201320668042
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】賈洪平, 耿田軍, 袁泉, 許潔 申請人:江蘇大學