CN106802607A - 一种电厂辅机永磁调速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电厂辅机永磁调速系统，包括原动机、永磁调速模块、电厂辅机、第一非接触式速度传感器、第二非接触式速度传感器、辅机状态监测传感器、气隙调整机构、TMS320F28335智能控制器、GPRS无线通信模块和HMI触摸显示屏；本发明以转速和扭矩可变的永磁调速理论为基础，结合现代智能控制器和非接触式速度检测传感器技术，通过气隙调整机构改变永磁调速模块导体转子与永磁转子间的气隙大小，从而实现非接触式电厂辅机永磁调速系统。本发明节能降耗效果好，能够避免发电厂因变频器低电压穿越能力不足而引起的辅机机组停转事故，并在一定程度上减除系统振动、噪音和电磁谐波污染。

Description

一种电厂辅机永磁调速系统
技术领域：
本发明属于电厂辅机调速领域，具体涉及一种电厂辅机永磁调速系统。
背景技术：
发电厂辅机的正常运行是保障电力系统和电气设备安全运行的前提，由于电力系统多种故障导致发电厂发生低电压穿越现象，发电厂厂用电短时电压降低(低电压穿越)会引起电厂辅机变频器保护动作，直接导致由变频器驱动的辅机设备停止运行，进一步持续会引发电网振荡和发电厂机组解列的严重事故，因此研究新型发电厂辅机抗低电压设备刻不容缓。目前，国内多家电力设备公司在电厂原有辅机变频驱动的基础上，开展变频器抗低电压穿越改造设计，即在电厂辅机变频器的直流母线加设大容量直流储能装置，或者给辅机装设UPS电源装置。现有电厂辅机调速驱动存在以下缺陷和不足：
(1)现有技术中的变频器抗低电压穿越改造需进行前期改造设计和后期变频器日常维护，且额外增加电力电子设备进一步加大技术难度和电厂辅机运行、维护费用；(2)传统电厂辅机变频调速系统电路结构复杂、多种易损坏电力电子元件会降低变频系统的可靠性，且灵活性较差。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种抗低电压穿越的电厂辅机永磁调速系统，其可取代电厂辅机变频驱动技术，能够为电厂辅机的正常运行提供可靠的保证。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种电厂辅机永磁调速系统，包括原动机、永磁调速模块、电厂辅机、第一非接触式速度传感器、第二非接触式速度传感器、辅机状态监测传感器、气隙调整机构、TMS320F28335智能控制器；其中，
永磁调速模块包括相对设置的导体转子和永磁转子，原动机通过电机轴与导体转子相接，永磁转子经负载轴与电厂辅机相连接，电厂辅机上连接有辅机状态监测传感器，辅机状态监测传感器输出端连接至TMS320F28335智能控制器的AD转换部分，第一非接触式速度传感器的漫反射传感探头与导体转子相对，第一非接触式速度传感器信号输出端连接至TMS320F28335智能控制器的外部中断0端口，第二非接触式速度传感器的漫反射传感探头与永磁转子相对，第二非接触式速度传感器信号输出端连接至TMS320F28335智能控制器的外部中断1端口，TMS320F28335智能控制器通过气隙调整机构来调节导体转子和永磁转子间的气隙。
本发明进一步的改进在于，还包括GPRS无线通信模块和HMI触摸显示屏，所述TMS320F28335智能控制器第一串行通信端口通过RS232线缆与HMI触摸显示屏相连接，TMS320F28335智能控制器第二串行通信端口通过RS232线缆与GPRS无线通信模块相连接。
本发明进一步的改进在于，所述GPRS无线通信模块采用3G无线通信模块和4G无线通信模块实现远程信号传输功能。
本发明进一步的改进在于，永磁调速模块的导体转子采用紫铜材料制成，永磁转子采用稀土型永磁材料制成。
本发明进一步的改进在于，第一非接触式速度传感器和第二非接触式速度传感器均采用光纤漫反射型测速传感器，第一非接触式速度传感器、第二非接触式速度传感器分别用于将导体转子和永磁转子速度信号转换为脉冲信号输出至TMS320F28335智能控制器进行速度信号还原处理。
本发明进一步的改进在于，原动机用于通过电机轴拖动导体转子旋转，导体转子在旋转的同时连续切割永磁转子产生的磁场，导体转子在强磁场的作用下产生电涡流和感应磁场，且感应磁场与永磁转子产生的磁场相互作用，并使永磁转子旋转方向与导体转子旋转方向保持一致，永磁转子用于通过负载轴拖动电厂辅机随之旋转。
本发明进一步的改进在于，TMS320F28335智能控制器用于将第二非接触式速度传感器采集的永磁转子旋转速度与HMI触摸显示屏预先设定的电厂辅机转速进行对比，并依据对比偏差控制气隙调整机构来调节导体转子和永磁转子之间的间隙的大小，实现非接触式电厂辅机旋转速度的平稳调节。
本发明进一步的改进在于，HMI触摸显示屏用于显示原动机、电厂辅机的转速信号，同时还用于显示TMS320F28335智能控制器通过辅机状态监测传感器监测的电厂辅机运行信息，此外，HMI触摸显示屏通过串行通信协议与TMS320F28335智能控制器进行数据双向通信。
本发明进一步的改进在于，TMS320F28335智能控制器用于将采集的电厂辅机调速系统的运行信息经GPRS无线通信模块远程转发至电厂地面监控中心。
与现有技术相比，本发明具有以下的优点：
1、本发明将原动机和电厂辅机通过永磁调速模块的磁场传递能量，能够实现电厂辅机平稳启动和过载保护功能，并消除辅机因堵转、负载降低而对原动机产生冲击现象。
2、本发明电厂辅机不受原动机供电系统低电压穿越事故的影响，在供电系统即原动机端电压短时降落的情况下，发电厂辅机仍能够维持稳定的运行，进一步降低因低电压造成电厂辅机停机事故，且运行故障率低。
3、本发明永磁调速模块的导体转子采用高性能紫铜材料制成，永磁转子采用稀土型永磁材料，增大原动机和电厂辅机之间的能量传递，同时原动机与辅机之间无直接机械连接，进一步减小电厂辅机振动，延长辅机使用寿命。
4、本发明利用GPRS无线通信模块将TMS320F28335智能控制器采集的电厂辅机调速系统的运行信息转发至电厂地面监控中心，使用时可在任意基站信号覆盖范围内查看永磁调速系统实时运行状态，解决电厂辅机分散分布，距离较远等缺点。
5、原动机和电厂辅机测速模块均采用非接触式光纤漫反射型测速传感器，无需再调速系统本体额外安装测速编码器，并减小设备体积。
6、采用TMS320F28335浮点型智能控制器，进一步加快数据采集、处理速度和精度，同时降低功耗和成本。
7、在电厂辅机装设辅机状态监测传感器，能够实习了解辅机的运行情况，在辅机出线异常时，及时反馈至电厂地面监控中心，提醒运行人员采取相应的应急措施。
8、本发明符合发电厂辅机运行技术规范，系统结构简单，节能率高达60％。
综上所述，本发明专利应用范围广、实用性强，维护费用低。
附图说明：
图1为本发明的电路原理框图。
附图标记说明：
1—原动机；2—永磁调速模块；3—电厂辅机；4—辅机状态监测传感器；5—第一非接触式速度传感器；6—气隙调整机构；7—第二非接触式速度传感器；8—TMS320F28335智能控制器；9—GPRS无线通信模块；10—HMI触摸显示屏；2-1—导体转子；2-2—永磁转子。
具体实施方式：
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
如图1所示，本发明提供的一种电厂辅机永磁调速系统，包括原动机1、永磁调速模块2、电厂辅机3、第一非接触式速度传感器5、第二非接触式速度传感器7、辅机状态监测传感器4、气隙调整机构6、TMS320F28335智能控制器8、GPRS无线通信模块9和HMI触摸显示屏10；其中，永磁调速模块2包括相对设置的导体转子2-1和永磁转子2-2，原动机1通过电机轴与永磁调速模块2的导体转子2-1相接，永磁调速模块2的永磁转子2-2经负载轴与电厂辅机3相连接，电厂辅机3接有辅机状态监测传感器4，辅机状态监测传感器4输出端连接至TMS320F28335智能控制器8的AD转换部分，第一非接触式速度传感器5漫反射传感探头与导体转子2-1相对，第一非接触式速度传感器5信号输出端连接至TMS320F28335智能控制器8的外部中断0端口，第二非接触式速度传感器7漫反射传感探头与永磁转子2-2相对，第二非接触式速度传感器7信号输出端连接至TMS320F28335智能控制器8的外部中断1端口，TMS320F28335智能控制器8第一串行通信端口通过RS232线缆与HMI触摸显示屏10相连接，TMS320F28335智能控制器8第二串行通信端口通过RS232线缆与GPRS无线通信模块9相连接，TMS320F28335智能控制器8通过气隙调整机构6来调节导体转子2-1和永磁转子2-2间的气隙。
本实施例中，永磁调速模块2的导体转子2-1选用导电性能优越的紫铜材料，永磁转子2-2选用综合性能优越的稀土型永磁材料，第一非接触式速度传感器5和第二非接触式速度传感器7均采用光纤漫反射型测速传感器，第一非接触式速度传感器5、第二非接触式速度传感器7将导体转子2-1和永磁转子2-2速度信号转换为脉冲信号输出至TMS320F28335智能控制器8进行速度信号还原处理。第一非接触式速度传感器5和第二非接触式速度传感器7采用独特的数字电路设计、使用空间小、可多个并排安装、保护等级为IP67，TMS320F28335智能控制器8是一款高性能的32位静态CMOS型智能处理器，能够快速执行外部中断响应，数据处理能力强，具有6通道DMA控制器。
本实施例中，原动机1通过电机轴拖动导体转子2-1旋转，导体转子2-1在旋转的同时连续切割永磁转子2-2产生的磁场，导体转子2-1在强磁场的作用下产生电涡流和感应磁场，且感应磁场与永磁转子2-2产生的磁场相互作用，并使永磁转子2-2旋转方向与导体转子2-1旋转方向保持一致，永磁转子2-2通过负载轴拖动电厂辅机3随之旋转。
本实施例中，TMS320F28335智能控制器8将第二非接触式速度传感器7采集的永磁转子2-2旋转速度与HMI触摸显示屏10预先设定的电厂辅机3转速进行对比，并依据对比偏差控制气隙调整机构6来调节导体转子2-1和永磁转子2-2之间的间隙的大小，实现非接触式电厂辅机旋转速度的平稳调节。
本实施例中，HMI触摸显示屏10用于显示原动机1、电厂辅机3的转速信号，同时还用于显示TMS320F28335智能控制器8通过辅机状态监测传感器4监测的电厂辅机3辅机运行信息，此外，HMI触摸显示屏10通过串行通信协议与TMS320F28335智能控制器8进行数据双向通信。
本实施例中，TMS320F28335智能控制器8采集的电厂辅机调速系统的运行信息经GPRS无线通信模块9远程转发至电厂地面监控中心，便于运行人员远程分析和诊断电厂永磁调速系统的运行状态。GPRS无线通信模块9采用MTK工业级芯片，可同时与多个电厂辅机监控中心进行数据交换，同时可支持GSM、GPRS、EDGE通信网络和GSM07.07AT指令集，且频率可设置为850、900、1800、1900MHz等全球通用通信频率。
以上所述，仅是本发明专利的较佳实施例，并非对本发明专利作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，包括原动机(1)、永磁调速模块(2)、电厂辅机(3)、第一非接触式速度传感器(5)、第二非接触式速度传感器(7)、辅机状态监测传感器(4)、气隙调整机构(6)、TMS320F28335智能控制器(8)；其中，
永磁调速模块(2)包括相对设置的导体转子(2-1)和永磁转子(2-2)，原动机(1)通过电机轴与导体转子(2-1)相接，永磁转子(2-2)经负载轴与电厂辅机(3)相连接，电厂辅机(3)上连接有辅机状态监测传感器(4)，辅机状态监测传感器(4)输出端连接至TMS320F28335智能控制器(8)的AD转换部分，第一非接触式速度传感器(5)的漫反射传感探头与导体转子(2-1)相对，第一非接触式速度传感器(5)信号输出端连接至TMS320F28335智能控制器(8)的外部中断0端口，第二非接触式速度传感器(7)的漫反射传感探头与永磁转子(2-2)相对，第二非接触式速度传感器(7)信号输出端连接至TMS320F28335智能控制器(8)的外部中断1端口，TMS320F28335智能控制器(8)通过气隙调整机构(6)来调节导体转子(2-1)和永磁转子(2-2)间的气隙。
2.根据权利要求1所述的一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，还包括GPRS无线通信模块(9)和HMI触摸显示屏(10)，所述TMS320F28335智能控制器(8)第一串行通信端口通过RS232线缆与HMI触摸显示屏(10)相连接，TMS320F28335智能控制器(8)第二串行通信端口通过RS232线缆与GPRS无线通信模块(9)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，所述GPRS无线通信模块(9)采用3G无线通信模块和4G无线通信模块实现远程信号传输功能。
4.根据权利要求1所述的一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，永磁调速模块(2)的导体转子(2-1)采用紫铜材料制成，永磁转子(2-2)采用稀土型永磁材料制成。
5.根据权利要求1所述的一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，第一非接触式速度传感器(5)和第二非接触式速度传感器(7)均采用光纤漫反射型测速传感器，第一非接触式速度传感器(5)、第二非接触式速度传感器(7)分别用于将导体转子(2-1)和永磁转子(2-2)速度信号转换为脉冲信号输出至TMS320F28335智能控制器(8)进行速度信号还原处理。
6.根据权利要求1所述的一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，原动机(1)用于通过电机轴拖动导体转子(2-1)旋转，导体转子(2-1)在旋转的同时连续切割永磁转子(2-2)产生的磁场，导体转子(2-1)在强磁场的作用下产生电涡流和感应磁场，且感应磁场与永磁转子(2-2)产生的磁场相互作用，并使永磁转子(2-2)旋转方向与导体转子(2-1)旋转方向保持一致，永磁转子(2-2)用于通过负载轴拖动电厂辅机(3)随之旋转。
7.根据权利要求1所述的一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，TMS320F28335智能控制器(8)用于将第二非接触式速度传感器(7)采集的永磁转子(2-2)旋转速度与HMI触摸显示屏(10)预先设定的电厂辅机(3)转速进行对比，并依据对比偏差控制气隙调整机构(6)来调节导体转子(2-1)和永磁转子(2-2)之间的间隙的大小，实现非接触式电厂辅机旋转速度的平稳调节。
8.根据权利要求1所述的一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，HMI触摸显示屏(10)用于显示原动机(1)、电厂辅机(3)的转速信号，同时还用于显示TMS320F28335智能控制器(8)通过辅机状态监测传感器(4)监测的电厂辅机(3)辅机运行信息，此外，HMI触摸显示屏(10)通过串行通信协议与TMS320F28335智能控制器(8)进行数据双向通信。
9.根据权利要求1所述的一种电厂辅机永磁调速系统，其特征在于，TMS320F28335智能控制器(8)用于将采集的电厂辅机调速系统的运行信息经GPRS无线通信模块(9)远程转发至电厂地面监控中心。
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