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專利名稱：水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)電站運(yùn)行安全的要求提高，目前電站基本上都設(shè)置了純機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置。該裝置是在機(jī)組電氣一級(jí)過速、二級(jí)過速均失效之后的最后一道用于緊急停機(jī)的保護(hù)，它可以在不需要任何電源的情況下工作，在機(jī)組出現(xiàn)事故，轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的報(bào)警值時(shí)直接操作液壓回路來直接關(guān)閉機(jī)組接力器和(或)機(jī)組進(jìn)水主閥。機(jī)械過速裝置主要由飛逸探測(cè)器和液壓換向閥組兩部分組成:飛逸探測(cè)器固定在大軸上隨大軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，液壓換向閥組則固定在基坑周圍。飛逸探測(cè)器前端是一個(gè)被彈簧壓緊的離心塊，液壓換向閥組的前端是一個(gè)觸碰裝置(即凸輪、突出弧形部分)。安裝時(shí)，確保離心塊與觸碰裝置正對(duì)時(shí)的間距Dl符合產(chǎn)品使用規(guī)定(不同過速裝置的安裝間距不同，常為1.5mm，3mm)。其基本原理是利用離心力的原理使探測(cè)器伸出、撞擊液壓換向閥組的觸碰裝置，進(jìn)而觸發(fā)緊急停機(jī)液壓回路。飛逸探測(cè)器在隨著大軸轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，在水平方向上受到向外的離心力與機(jī)組轉(zhuǎn)速的平方成正比:F=m Γω ，同時(shí)探測(cè)器會(huì)受到一個(gè)預(yù)緊彈簧與限位機(jī)構(gòu)的反向作用合力N。機(jī)械過速裝置的動(dòng)作過程如下:Stepl:當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速<額定轉(zhuǎn)速Ii1時(shí),彈簧處于穩(wěn)定的預(yù)壓縮長(zhǎng)度；St印2:當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高，使得離心力F > N的時(shí)候，飛逸探測(cè)器離心塊則開始向外側(cè)伸出(此時(shí)探測(cè)器脫離限位機(jī)構(gòu)，N=彈簧的作用力)，彈簧進(jìn)一步壓縮來平衡離心力的增力口，同時(shí)，離心塊的旋轉(zhuǎn)半 徑r也增加了 Ar。Step3:當(dāng)機(jī)組瞬時(shí)轉(zhuǎn)速η繼續(xù)升高達(dá)到最高級(jí)別過速整定值n2時(shí)(一般是第三級(jí)過速)，飛逸探測(cè)器離心塊伸出的距離Ar >安裝間距D1，離心塊將撞擊固定在一旁的液壓換向閥組的觸碰裝置，閥組隨即切換緊急關(guān)機(jī)液壓回路，最終達(dá)到關(guān)機(jī)的目的。機(jī)械過速裝置能否在事故發(fā)生時(shí)可靠地保護(hù)發(fā)電機(jī)組，關(guān)鍵在于飛逸探測(cè)器能否在精度范圍內(nèi)可靠動(dòng)作以及換向閥組是否能夠靈活換向，S卩:n=n2與Ar=Dl是相關(guān)的等式，在裝置的精度范圍內(nèi)必須同時(shí)成立。以上講述了機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置的結(jié)果和基本原理，下面我們講講該裝置的現(xiàn)場(chǎng)真機(jī)過速試驗(yàn)和靜態(tài)校驗(yàn)。由于機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置是整個(gè)電站出現(xiàn)重大事故之后防止擴(kuò)大成災(zāi)難性事故的最后一道保護(hù)，也是最重要的一道保護(hù)，所以國(guó)家對(duì)此極為重視！機(jī)組第一次投運(yùn)、機(jī)組定期大修完畢之后都需要做過速試驗(yàn)。飛逸探測(cè)器的彈簧長(zhǎng)期處于壓縮和復(fù)雜機(jī)械振動(dòng)的狀態(tài)，其剛度值會(huì)隨著運(yùn)行的時(shí)間推移而發(fā)生變化(這種變化一般是剛度值變小)，所以即便第一次試驗(yàn)是準(zhǔn)確的，運(yùn)行一定時(shí)間之后也可能改變，所以各個(gè)電站根據(jù)自身的特點(diǎn)一般2 3年會(huì)做一次定檢。 但是真機(jī)過速試驗(yàn)有其自身的弊病:[0012](I)這種試驗(yàn)完全屬于破壞性試驗(yàn)，就像實(shí)地消防演練一樣，需要機(jī)組轉(zhuǎn)速η超過最高級(jí)別的事故轉(zhuǎn)速(一般都是n2 ^ 150% Ii1)的時(shí)候才能測(cè)試出機(jī)械過速裝置是否能準(zhǔn)確動(dòng)作，往往整個(gè)廠房都在劇烈振動(dòng)，每次做完這個(gè)試驗(yàn)都會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組帶來嚴(yán)重的機(jī)械磨損和損傷，產(chǎn)生大量煙塵，減少機(jī)組使用壽命，耗能且不環(huán)保。(2)每次真機(jī)過速試驗(yàn)后還需對(duì)整個(gè)機(jī)組做個(gè)全面體檢，并重新調(diào)整軸承導(dǎo)瓦間隙等多項(xiàng)復(fù)雜的工作。有些電站在第一次試驗(yàn)不成功的時(shí)候就很不愿再繼續(xù)這種破壞性試驗(yàn)，但仍然要么選擇重復(fù)試驗(yàn)，要么選擇信任該設(shè)備可靠并投運(yùn)。鑒于以上弊病，有些電廠采取了靜態(tài)校驗(yàn)方法:用拉力計(jì)或配重的方式模擬動(dòng)作轉(zhuǎn)速時(shí)對(duì)應(yīng)的離心力Ν2，此時(shí)用測(cè)距儀測(cè)量離心塊伸出的長(zhǎng)度是否等于D1，如果不是，則調(diào)整彈簧端部的調(diào)節(jié)螺母，改變彈簧的預(yù)壓縮長(zhǎng)度，使得Ar=DI。靜態(tài)校驗(yàn)方法可以避免對(duì)機(jī)組產(chǎn)生的破壞，也可以省去很多繁雜的對(duì)發(fā)電機(jī)組的檢驗(yàn)和調(diào)整工作，然而，由于靜態(tài)試驗(yàn)是通過理論計(jì)算的方式完成的，其綜合誤差很大，主要來自于以下幾個(gè)方面誤差的累積，不能保證裝置的可靠性和精度:(I)從前面所講“st印2”中可知，當(dāng)探頭伸出后彈簧的力在變，離心塊的質(zhì)量中心在變，彈簧的質(zhì)量中心也在變，彈簧本身也承受著離心力的作用而壓縮，所以其作用在離心塊上的N實(shí)際也是一個(gè)近似值；另外，對(duì)于不同的彈簧、不同的機(jī)組大軸直徑而言，這兩種改變對(duì)結(jié)果的影響程度不同。總體來講，這些影響是比較輕微的，所以往往計(jì)算式作為一個(gè)誤差忽略了。(2)即便探測(cè)器動(dòng)作精準(zhǔn)，但是閥組未必可靠動(dòng)作。換向閥組的觸碰裝置是純機(jī)械的棘輪機(jī)構(gòu)，有其固有的觸碰行程和重復(fù)性偏差。當(dāng)離心塊從切向撞擊凸輪的弧面時(shí)，并非一接觸就動(dòng)作的，否則，棘 輪機(jī)構(gòu)也過于靈敏而導(dǎo)致誤動(dòng)。所以，探測(cè)器需要與凸輪碰撞到何種程度才能讓觸碰裝置響應(yīng)是不可計(jì)算的，而且對(duì)結(jié)果影響較大。(3)經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，探測(cè)器和換向閥組的機(jī)械磨損、潤(rùn)滑、靈活性也會(huì)對(duì)裝置的精度產(chǎn)生影響，這種影響相對(duì)小得多，但是卻發(fā)生過由于卡死了不能動(dòng)作的情況，導(dǎo)致機(jī)組飛車，導(dǎo)瓦燒毀，機(jī)組返修、重裝。綜上所述，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的破壞性強(qiáng)，靜態(tài)校驗(yàn)的誤差大，但是又不得不試驗(yàn)是水電站長(zhǎng)期以來的一個(gè)矛盾。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:一種水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)，包括平臺(tái)支架和設(shè)置在平臺(tái)支架下部的變頻電機(jī)、設(shè)置在平臺(tái)支架上部的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述變頻電機(jī)通過聯(lián)軸器經(jīng)中心軸與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)相連；在中心軸上安裝有測(cè)速齒盤，在測(cè)速齒盤的一側(cè)設(shè)置有測(cè)速傳感器，所述測(cè)速傳感器通過信號(hào)線與控制柜的PLC控制器連接；在平臺(tái)支架上安裝有固定支架，在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)上安裝有夾具；所述控制柜的PLC控制器還通過信號(hào)線分別與變頻電機(jī)和設(shè)置在液壓換向閥組上的微動(dòng)開關(guān)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:[0024]( I)不會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生破壞和疲勞損傷；(2)操作方便，只需將過速保護(hù)裝置拆下，安裝在仿真試驗(yàn)臺(tái)上即可；(3)試驗(yàn)成功率也是可靠性的一個(gè)重要指標(biāo)，真機(jī)試驗(yàn)不可能反復(fù)做幾次，那樣對(duì)機(jī)組破壞嚴(yán)重，如果采用仿真試驗(yàn)臺(tái)按照真機(jī)的旋轉(zhuǎn)半徑來做測(cè)試的話，可以隨意增加試驗(yàn)次數(shù)，這樣得出的結(jié)果才是值得信任的；(4)相比靜態(tài)校驗(yàn)精度的可靠性更高，調(diào)節(jié)方便，效率高，節(jié)能，環(huán)保。更重要的，電站直接真機(jī)試驗(yàn)從準(zhǔn)備到試驗(yàn)結(jié)束后的機(jī)組檢查重調(diào)需要耗時(shí)一周，而在本實(shí)用新型的仿真試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行試驗(yàn)(校驗(yàn))可以在短短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)完成。

本實(shí)用新型將通過例子并參照附圖的方式說明，其中:圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
一種水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)，如圖1所示，主要包括:平臺(tái)支架
1、回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2、中心軸3、測(cè)速齒盤4、推力軸承5、聯(lián)軸器7、變頻電機(jī)8、穩(wěn)定系統(tǒng)9、固定支架10、夾具11、控制柜等，其中:平臺(tái)支架I通過穩(wěn)定系統(tǒng)9與大地基礎(chǔ)剛性連接，所有設(shè)備均安裝在此平臺(tái)支架上。最下部的變頻電機(jī)8通過聯(lián)軸器7，經(jīng)中心軸3與設(shè)置在平臺(tái)支架I上部的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2相連，傳遞動(dòng)能和制動(dòng)力。推力軸承5安裝在中心軸3上，以限制中心軸3在高速旋轉(zhuǎn)過程中的軸心跳動(dòng)，同時(shí)給回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2提供向上的支撐力。中心軸3上安裝了測(cè)速齒盤4，在測(cè)速齒盤4的一側(cè)設(shè)置有一個(gè)電渦流傳感器，所述電渦流傳感器通過信號(hào)線與控制柜的PLC控制器連接，用于實(shí)時(shí)測(cè)量回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2的轉(zhuǎn)速。固定支架10安裝于平臺(tái)支架I上，用于安裝過速裝置的換向閥組，夾具11則安裝于回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2上，用于固定飛逸探測(cè)器，使探測(cè)器與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)同步旋轉(zhuǎn)。控制柜布置于仿真試驗(yàn)臺(tái)操作安全距離之外的位置，用于操控整個(gè)仿真試驗(yàn)過程。在做仿真試驗(yàn)時(shí)，由控制柜直接控制變頻電機(jī)8驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2 ;測(cè)速齒盤4的每個(gè)齒經(jīng)過試驗(yàn)臺(tái)上的測(cè)速傳感器(電渦流傳感器)時(shí)，就向控制柜發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，這樣控制柜就能實(shí)時(shí)測(cè)得回轉(zhuǎn)平臺(tái)的轉(zhuǎn)速；當(dāng)過速裝置動(dòng)作時(shí)，液壓換向閥組上的微動(dòng)開關(guān)也會(huì)發(fā)出一個(gè)電氣信號(hào)傳送給控制柜，控制柜即刻記錄該時(shí)間點(diǎn)上的轉(zhuǎn)速值Iittl，隨即，控制柜向變頻電機(jī)8輸出制動(dòng)力矩，直到仿真試驗(yàn)臺(tái)停機(jī)。操作人員在控制柜上即可完成整個(gè)試驗(yàn)過程，試驗(yàn)過程中的各種信息將顯示在人機(jī)界面上，同時(shí)試驗(yàn)記錄也將自動(dòng)保存。試驗(yàn)過程中，對(duì)試驗(yàn)回轉(zhuǎn)平臺(tái)和控制柜分別作有視頻記錄。回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2可以滿足300mnT2000mm旋轉(zhuǎn)半徑的機(jī)組過速保護(hù)裝置的模擬條件，而且針對(duì)不同型號(hào)的機(jī)械過速裝置具有通用性的工裝夾具11。變頻電機(jī)8是整個(gè)仿真試驗(yàn)平臺(tái)的動(dòng)力，可以提供5(Tl000rpm的額定轉(zhuǎn)速，同時(shí)可以對(duì)電機(jī)反向制動(dòng)。變頻器由設(shè)置在控制柜內(nèi)的PLC控制器進(jìn)行控制，可以按照設(shè)定曲線控制回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2的轉(zhuǎn)速。盡管變頻器可以反饋轉(zhuǎn)速，但為了保證測(cè)量的精度，我們?cè)O(shè)置了獨(dú)立的測(cè)速系統(tǒng)，在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)2下端安裝了一個(gè)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的測(cè)速齒盤4，通過數(shù)齒的方式提高測(cè)速的精度和
可靠性。動(dòng)作信號(hào)采集和蜂鳴報(bào)警用于準(zhǔn)確及時(shí)確定保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)刻的轉(zhuǎn)速。當(dāng)液壓換向閥組動(dòng)作時(shí)，信號(hào)采集裝置及時(shí)記錄當(dāng)前時(shí)刻的轉(zhuǎn)速。控制柜是整個(gè)仿真試驗(yàn)平臺(tái)的中樞神經(jīng)，用于控制整個(gè)仿真試驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)作，并對(duì)采集的各種信號(hào)進(jìn)行記錄、分析。采用人機(jī)對(duì)話模式。
權(quán)利要求1.一種水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:包括平臺(tái)支架和設(shè)置在平臺(tái)支架下部的變頻電機(jī)、設(shè)置在平臺(tái)支架上部的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述變頻電機(jī)通過聯(lián)軸器經(jīng)中心軸與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)相連；在中心軸上安裝有測(cè)速齒盤，在測(cè)速齒盤的一側(cè)設(shè)置有測(cè)速傳感器，所述測(cè)速傳感器通過信號(hào)線與控制柜的PLC控制器連接；在平臺(tái)支架上安裝有固定支架，在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)上安裝有夾具；所述控制柜的PLC控制器還通過信號(hào)線分別與變頻電機(jī)和設(shè)置在液壓換向閥組上的微動(dòng)開關(guān)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:在中心軸上安裝有推力軸承。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述測(cè)速傳感器為電渦 流傳感器 。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種水電站機(jī)械液壓過速保護(hù)裝置仿真試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)臺(tái)包括平臺(tái)支架、變頻電機(jī)和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述變頻電機(jī)通過聯(lián)軸器經(jīng)中心軸與回轉(zhuǎn)系統(tǒng)相連；在中心軸上安裝有測(cè)速齒盤，在測(cè)速齒盤的一側(cè)設(shè)置有測(cè)速傳感器，所述測(cè)速傳感器通過信號(hào)線與控制柜的PLC控制器連接；在平臺(tái)支架上安裝有固定支架，在回轉(zhuǎn)系統(tǒng)上安裝有夾具；所述控制柜的PLC控制器還通過信號(hào)線分別與變頻電機(jī)和設(shè)置在液壓換向閥組上的微動(dòng)開關(guān)連接。本實(shí)用新型的積極效果是操作方便，只需將過速保護(hù)裝置拆下，安裝在仿真試驗(yàn)臺(tái)上即可，可以隨意增加試驗(yàn)次數(shù)，不會(huì)對(duì)機(jī)組產(chǎn)生破壞和疲勞損傷；可靠性高，調(diào)節(jié)方便，效率高，節(jié)能，環(huán)保。
文檔編號(hào)G01M13/00GK203163976SQ20132013519
公開日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者彭進(jìn), 魏其山, 胡偉 申請(qǐng)人:四川中鼎自動(dòng)控制有限公司