CN104314622A - 一种汽轮机调速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽轮机调速器，包括底座、连接在底座上的壳体、上盖，在所述底座的下面设有驱动构件；一转子构件设在所述壳体内，所述转子构件包括阀套、连接在阀套是的旋转飞块、与阀套配合的滑阀，所述阀套由所述驱动构件带动旋转；一输出构件设在所述壳体内，所述输出构件包括动力活塞、输出杠杆和输出轴；一稳定调速率调整构件包括设在所述壳体内的调速螺栓、一端分别与调速螺栓上部连接的调速杠杆和反馈杠杆、设在一弹簧筒内的回位弹簧、套在调速螺栓下部的调速弹簧；还包括设在所述上盖上的伺服电机、摩擦离合器。本发明具有转速调节、稳定调速率调节的功能，能够保证汽轮机恒速运行，具有响应快，动态性能好的特点。

Description

一种汽轮机调速器

技术领域

本发明涉及汽轮机部件，具体涉及一种适用于功率为1000kW以内的汽轮机单向旋转液压调速器。

背景技术

    汽轮机调速控制系统的任务是：正常运行时，通过改变汽轮机的进汽量，使汽轮机的功率输出满足外界的负荷要求，且使调节后的转速偏差在允许的范围内：在危急事故工况下，快速关闭调节汽门或主汽门，使机组维持空转或快速停机。靠汽轮机的自调节运行，一定会引起汽轮机转速很大的波动，无法满足运行的要求。这样就必须有调速系统，利用汽轮机转速变化的信号对其进行调节。

    现有的汽轮机调速多由电子调速器或者各自独立的自动控制系统进行控制。如CN 201372814 Y公开的一种汽轮机软调速器，包括CPU控制单元，CPU控制单元通过接线端子连接着用以感知汽轮机转子转速的转速传感器，CPU控制单元的信号输出端依次通过电液转换器以及调节阀与汽轮机相连。其通过转速传感器将汽轮机转子的转速参数输送给CPU控制单元，由CPU控制单元通过电液转换器以及调节阀对汽轮机的转速进行反馈调节，确保汽轮机的正常运转。这样不仅造成硬件资源的浪费，还由于控制过于分散，使各设备之间的控制功能不能很好的协调，起不到应有的控制效果，这已经成为危及汽轮机平稳运行的主要因素。现汽轮机调速因多套系统各自控制而造成的不协调问题，系统的可靠性低，经常由于单点故障引起停机。而且汽轮机调速控制环节繁多容易造成停机故障隐患。

CN200985830Y 公开的“全制式液压调速器”，包括输入装置、控制装置、配速装置和压力补偿装置，其特征在于输入装置有输入轴与发动机连接，输入轴与大齿轮连接，大齿轮与配速齿轮传动连接，配速齿轮与配速旋转套连接，配速旋转套上有孔与配速滑阀的排油控制台对应，控制装置为气动控制装置，其筒体内的活塞上与滚动膜片连接，下与配速弹簧连接，调速杆与弹簧座动配合，与配速板和活塞连接。配速装置为配速伺服器，其浮动杠杆与配速板连接，与配速滑阀连接，与复原杠杆连接，配速伺服器的配速活塞与复原杠杆连接，与调速弹簧连接，调速弹簧与飞铁连接，配速活塞位于配速缸内与调速弹簧连接，配速缸的控制油路与配速旋转套内的配速滑阀相连接，配速滑阀与供油系统相连接。压力补偿装置的柱塞有控制台和补偿台通过孔和压力油路与补偿针阀、缓冲活塞和动力活塞连接，缓冲活塞与缓冲弹簧连接，控制台通过补偿油路与油池油连接，动力活塞经输出轴与发动机喷油泵齿条相连接。该液压调速器为柴油机调速装置，解决已有装置寿命短、维护和调整不便，成本高的问题。要解决现有汽轮机调速器存在的问题，还需要探索适用于汽轮机调速的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种汽轮机调速器，其具有转速调节、稳定调速率调节的功能，能够保证汽轮机恒速运行，即在汽轮机标定工况范围内，无论负荷如何变化，汽轮机均可维持在设定的转速下运行，具有响应快，动态性能好的特点。

本发明的技术方案如下：

一种汽轮机调速器，包括底座、连接在底座上的壳体、与该壳体上端连接的上盖，在所述底座的下面设有驱动构件，其特征是：

一转子构件设在所述壳体内，所述转子构件包括阀套、连接在阀套内的旋转飞块、与阀套配合的滑阀、配合在滑阀上端部的匀速盘，所述阀套上设有控制口，所述滑阀上设有控制凸肩，该控制凸肩与所述控制口对应；所述阀套由所述驱动构件带动旋转；

    一输出构件设在所述壳体内，所述输出构件包括设在动力活塞腔内的活塞衬套、与该活塞衬套配合的动力活塞、一端通过链板与所述动力活塞上端铰接的输出杠杆、与该输出杠杆的另一端配合的输出轴，该输出轴伸出所述壳体外；所述动力活塞腔与控制油相通。

    一稳定调速率调整构件包括设在所述壳体内的调速螺栓、一端分别与调速螺栓上部连接的调速杠杆和反馈杠杆、设在一弹簧筒内的回位弹簧、套在调速螺栓下部的调速弹簧，所述调速弹簧的下端与所述转子构件的匀速盘紧贴；还包括设在所述上盖上的伺服电机、与伺服电机输出部件配合连接的摩擦离合器，该摩擦离合器的轴伸入所述壳体内与所述回位弹簧的上端紧贴，所述反馈杠杆的另一端与所述摩擦离合器的轴配合连接、所述调速杠杆的另一端与输出杠杆的另一端连接。

    所述的一种汽轮机调速器，还包括设在所述壳体内的蓄压构件，该蓄压构件由设在蓄压活塞腔内的蓄压活塞、设在蓄压活塞腔上端的蓄压弹簧座、设在所述蓄压活塞与蓄压弹簧座之间的 蓄压外弹簧及蓄压内弹簧构成，在所述蓄压活塞腔的壁上设有旁通孔，所述蓄压活塞腔的压力油分别与所述动力活塞的上部和滑阀的上部相通。

   进一步，所述驱动构件包括设在底座上的油泵齿轮、一端与该油泵齿轮配合并伸入所述壳体内与阀套配合连接的传动轴，该传动轴的另一端与汽轮机的转轴配合连接，将汽轮机的转速传到所述旋转飞块。

    进一步，在所述转子构件的周围设有滤网，该滤网通过自攻螺钉固定连接在所述壳体内。

    汽轮机调速器设置有稳定调速率调整构件，使其保持在有差转速内运转，以满足电网对频率质量的要求。有差调速是调速器获得稳定性的方法。这是指当调速器输出轴为响应负荷的增加从最小燃油位转动到最大燃油位时，调速器速度下降。其表示为额定速度的百分比。如果不是速度下降而是速度上升，则调速器为负的降速。负的降速将会导致调速器不稳定。当负荷变化时，降速不足会导致不稳定，表现形式为游车或波动。太大的降速会导致调速器对增加或减少负荷的反应迟钝。

    本发明与普通液压调速器相比具有以下优点：全封闭设计，内循环压力油，结构简单，零件数量少、重量轻，底座、壳体和上盖均采用铸铝材料，调速器总重量约7kg左右，与动力活塞和蓄压活塞及阀套配合的孔均采用铜套结构，提高了零件的耐磨性能；安装位置灵活，既能水平安装，也能垂直安装；偶合件少只有滑阀和阀套这一对偶合件，动力活塞腔和蓄压活塞腔都集成在壳体上，这样使维护保养也比较方便。传动轴只有一个旋转方向：为单向的逆时针或顺时针，旋向可在外部调整；伺服电机安装在上盖的上面，能够手动调速，也可通过对伺服电机的控制实现转速设定和远程遥控；设置有稳定调速率调整机构，使其保持在有差转速内运转，以满足电网对频率质量的要求；转速可达2400r/min，响应快，动态性能好，适用于高速大功率的汽轮机。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1去掉上盖后的俯视图；

图3是图2的A－A剖视图；

图4是输出杠杆的结构示意图。

图中：1－传动轴，2－油泵齿轮，3－底座，4－壳体，5－动力活塞，6－活塞衬套，7－链板，8－输出杠杆，9－上盖，10－调速螺栓，11－伺服电机，12－摩擦离合器，13－反馈杠杆，14－滤网，15－调速弹簧，16－旋转飞块，17－自攻螺钉，18－回位弹簧，19－阀套，20－滑阀，21－控制口，22－控制凸肩，23－调速杠杆，24－输出轴，25转子部件， 26－蓄压外弹簧，27－蓄压内弹簧，28－蓄压活塞，29－蓄压弹簧座，30－蓄压活塞腔，31－动力活塞腔，32－匀速盘（为一平面轴承），33－旁通孔。

具体实施方式

    下面结合附图对本发明作进一步的说明。

    参见图1、图2、图3和图4，所述的一种汽轮机调速器，包括底座3、连接在底座上的壳体4、与该壳体上端连接的上盖9，在所述底座的下面设有驱动构件，其实质性特点是：

一转子构件25设在所述壳体4内，所述转子构件包括阀套19、连接在阀套内的旋转飞块16、与阀套配合的滑阀20、配合在滑阀上端部的匀速盘32（为一平面轴承），所述阀套上设有控制口21，所述滑阀上设有控制凸肩22，该控制凸肩与所述控制口对应；所述阀套由所述驱动构件带动旋转；

    一输出构件设在所述壳体4内，所述输出构件包括设在动力活塞腔31内的活塞衬套6、与该活塞衬套配合的动力活塞5、一端通过链板7与所述动力活塞上端铰接的输出杠杆8、与该输出杠杆的另一端配合的输出轴24，该输出轴伸出所述壳体4外；所述动力活塞腔与控制油相通。

    一稳定调速率调整构件包括设在所述壳体4内的调速螺栓10、一端分别与调速螺栓上部连接的调速杠杆23和反馈杠杆13、设在一弹簧筒内的回位弹簧18、套在所述调速螺栓下部的调速弹簧15，所述调速弹簧的下端与所述转子构件的匀速盘32紧贴；还包括设在所述上盖9上的伺服电机11、与伺服电机输出部件配合连接的摩擦离合器12，该摩擦离合器的轴伸入所述壳体4内与所述回位弹簧的上端紧贴，所述反馈杠杆13的另一端与摩擦离合器的轴配合连接，所述调速杠杆23的另一端与输出杠杆8的另一端连接。 调速杠杆通过六角螺栓固定在输出杠杆上，输出杠杆的一端通过链板与动力活塞相连、另一端通过调速螺栓与滑阀相连。

    所述的一种汽轮机调速器，还包括设在所述壳体4内的蓄压构件，该蓄压构件由设在蓄压活塞腔30内的蓄压活塞28、设在蓄压活塞腔上端的蓄压弹簧座29、设在所述蓄压活塞与蓄压弹簧座之间的蓄压外弹簧26及蓄压内弹簧27构成，在所述蓄压活塞腔的壁上设有旁通孔33，所述蓄压活塞腔的压力油分别与所述动力活塞5的上部和滑阀20的上部相通。

  进一步，所述驱动构件包括设在底座3上的油泵齿轮2、一端与该油泵齿轮配合并伸入所述壳体4内与阀套19配合连接的传动轴1，该传动轴的另一端与汽轮机的转轴配合连接，将汽轮机的转速传到所述旋转飞块16。传动轴的旋转带动油泵齿轮泵油，将调速器油池中的油吸入油泵齿轮中，通过油泵齿轮的泵油产生的压力油进入到蓄压腔内，再从蓄压腔进入到阀套和动力活塞腔，然后通过动力活塞的运动，又回到油池中。

    进一步，在所述转子构件25的周围设有滤网14，该滤网通过自攻螺钉17固定连接在所述壳体内。

以下结合附图说明本发明的工作原理：

（1）结构

汽轮机调速器主要由传动轴、油泵齿轮、底座、转子部件、壳体部件、上盖、伺服电机部件、反馈杠杆、输出轴等零件组成。转子部件包括旋转飞块、滑阀、阀套等。

传动轴1带动一对油泵齿轮2泵油，蓄压活塞腔30由蓄压活塞28、蓄压内弹簧27、蓄压外弹簧26和壁上的旁通孔33维持一定的工作油压。动力活塞5的上部、滑阀20的上部始终与蓄压活塞腔30中的压力油相通。动力活塞腔31与控制油相通。

传动轴1通过平键与油泵齿轮2连接，然后又通过花键与阀套19连接，因此传动轴1带动油泵齿轮2和阀套19，通过传动轴1将汽轮机的转速传到旋转飞块16。

伺服电机11的轴与摩擦离合器12的四方孔相连，从而可以通过手动调节摩擦离合器12的旋转可带动伺服电机11转动，来改变调速器的转速。摩擦离合器12的轴通过销子与反馈杠杆13相连，回位弹簧18与摩擦离合器12的轴下端紧贴，主要起复位作用。

（2）正常运转

汽轮机在额定速度运行时，滑阀20处于中间位置，滑阀20上的控制凸肩22正好关闭阀套19上的控制口21。旋转飞块16的离心力形成的力矩和调速弹簧15的弹力形成的力矩相平衡，旋转飞块16处于垂直状态，压力油不能流入动力活塞腔31，控制油不能流出动力活塞腔。动力活塞5上的力和回位弹簧18的力保持平衡。故动力活塞5和输出轴24保持不动。

（3）负荷的增加或减少

    如果滑阀20降低：增加负载将降低汽轮机和调速器的转速。这将减少旋转飞块16的离心力，这个力与调速弹簧15的压力相对。汽轮机的速度不变，但是通过调速螺栓10或调速杠杆23，增加调速器速度设定值，调速弹簧15的压力增加。

    降低滑阀20，打开控制口21。高压油流向动力活塞5的下方，推动动力活塞5向上移动。输出轴24将向增加燃气方向旋转。

    随着动力活塞5的上升，调速弹簧15的压力由于末端反馈杠杆13运动而减小，这样允许滑阀20上升。通往动力活塞5的高压油被控制口21关闭，阻止了动力活塞5继续向上运动。

    如果滑阀20提高：旋转飞块16的离心力因汽轮机负载的减少而增加，这将导致汽轮机和调速器转速的增加。通过调速螺栓10减少调速弹簧15的压力，调速器速度降低。

    提高滑阀20再次打开控制口21，但是这次控制油是从动力活塞5底部排放到油池。动力活塞5上部的高压油推动动力活塞5往下移动。调速器的输出轴24将向减少燃气或燃油方向旋转。这时调速弹簧15的压力将增加，使滑阀20向下移动。当滑阀20的控制凸肩22关闭控制口21时，阻止控制油释放，输出轴24将停止旋转。

（4）稳定调速率调整机构设置

当输出杠杆8向增油方向旋转时，调整杠杆23被提起，减少调速弹簧15在旋转飞块16上的压力。这样，在燃油增加时，匀速盘（推力轴承）允许滑阀20在低的转速位回到中心位置。这个特性被称作为“降速”。控制口21的关闭阻止动力活塞5进一步运动，同时汽轮机转速返回到由新的速度或弹簧压力决定的速度。 

当向减油方向运动时，输出杠杆8降低了稳定调速率调整杠杆23，增加了调速弹簧15的压力。调速弹簧15压力的增加使滑阀20回到中间位置，阻止动力活塞5进一步移动。 

对一个给定的输出轴24旋转量，速度改变或下降多少取决于调速杠杆23在输出杠杆8上的位置。

    本调速器传动轴只有一个旋转方向：为单向的逆时针或顺时针(从顶部向下看)，传动轴的旋向可在外部调整。当需要调整调速器的旋转方向时，只需将底座部件松开，拆下底座部件，然后按旋转180°的位置再进行安装，就更换了调速器传动轴的旋转方向。

汽轮机调速器上盖装有伺服电机，即可手动调速，也可通过对伺服电机的控制实现转速设定和远程遥控。

汽轮机调速器设置有稳定调速率调整构件使其保持在有差转速内运转，以满足电网对频率质量的要求。

Claims (4)

1.一种汽轮机调速器，包括底座（3）、连接在底座上的壳体（4）、与该壳体上端连接的上盖（9），在所述底座的下面设有驱动构件，其特征是：

一转子构件（25）设在所述壳体（4）内，所述转子构件包括阀套（19）、连接在阀套内的旋转飞块（16）、与阀套配合的滑阀（20）、配合在滑阀上端部的匀速盘（32），所述阀套上设有控制口（21），所述滑阀上设有控制凸肩（22），该控制凸肩与所述控制口对应；所述阀套由所述驱动构件带动旋转；

    一输出构件设在所述壳体（4）内，所述输出构件包括设在动力活塞腔（31）内的活塞衬套（6）、与该活塞衬套配合的动力活塞（5）、一端通过链板（7）与所述动力活塞上端铰接的输出杠杆（8）、与该输出杠杆的另一端配合的输出轴（24），该输出轴伸出所述壳体（4）外；所述动力活塞腔与控制油相通；

    一稳定调速率调整构件包括设在所述壳体（4）内的调速螺栓（10）、一端分别与调速螺栓上部连接的调速杠杆（23）和反馈杠杆（13）、设在一弹簧筒内的回位弹簧（18）、套在调速螺栓下部的调速弹簧（15），所述调速弹簧的下端与所述转子构件的匀速盘（32）紧贴；还包括设在所述上盖（9）上的伺服电机（11）、与伺服电机输出部件配合连接的摩擦离合器（12），该摩擦离合器的轴伸入所述壳体（4）内与所述回位弹簧的上端紧贴，所述反馈杠杆（13）的另一端与摩擦离合器的轴配合连接，所述调速杠杆（23）的另一端与输出杠杆（8）的另一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种汽轮机调速器，其特征是：还包括设在所述壳体（4）内的蓄压构件，该蓄压构件由设在蓄压活塞腔（30）内的蓄压活塞（28）、设在蓄压活塞腔上端的蓄压弹簧座（29）、设在所述蓄压活塞与蓄压弹簧座之间的 蓄压外弹簧（26）及蓄压内弹簧（27）构成，在所述蓄压活塞腔的壁上设有旁通孔（33），所述蓄压活塞腔的压力油分别与所述动力活塞（5）的上部和滑阀（20）的上部相通。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽轮机调速器，其特征是：所述驱动构件包括设在底座（3）上的油泵齿轮（2）、一端与该油泵齿轮配合并伸入所述壳体（4）内与阀套（19）配合连接的传动轴（1），该传动轴的另一端与汽轮机的转轴配合连接，将汽轮机的转速传到所述旋转飞块（16）。

4.根据权利要求1或2所述的一种汽轮机调速器，其特征是：在所述转子构件（25）的周围设有滤网（14），该滤网通过自攻螺钉（17）固定连接在所述壳体内。