CN107762972A - 一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构及其工作方法，包括：控制系统、伺服阀、中心轴、液压缸、主轴法兰、配流转轴和位移传感器；配流转轴通过其两端的轴承与液压缸内的活塞轴相连接，位移传感器安装在配流转轴的端面通过螺钉固定，当液压缸带动中心轴移动时，位移传感器向探测杆不断地发射信号，所述伺服阀与配流转轴的油口连接，所述控制系统用于控制伺服阀给配流转轴供油。本发明的优点在于：可同时实现液压缸旋转和轴向移动两个动作，且通过高精度位移传感器形成一个闭环控制系统，结构简单，反馈响应迅速且连续。
Description
技术领域
本发明涉及动流体机械技术领域，特别涉及一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构及其工作方法。
背景技术
引风机作为火力发电厂锅炉最重要的辅助设备之一，是一种从动流体机械。其主要依靠机械能来提高气体压力并且排送气体，以达到通风、引风的目的。近年来大型火电机组普遍采用以液压缸方式为主的轴流式引风机。通过液压系统改变叶片角度来改变风机调节特性曲线。加工制造精度要求较高，结构相对复杂，但其具有调节灵敏、耗电量低和运行效率高等特点。在一定程度上减轻了风机的运行磨损和振动。因此，以液压调节为主的调节方式将是未来引风机控制的发展方向，但在火电厂的实际运行中，引风机由于处于长期连续工作状态，运行环境恶劣，故障率较高，动叶片调节装置故障是轴流引风机常见的故障之一。
轴流引风机是利用调节动叶片的安装角，使风机的性能曲线(一系列的工作点)移位。改变动叶安装角是通过动叶调节机构来执行的，性能曲线与不同的动叶安装角与风道性能曲线相关，若需要流量及压头增大，只需增大动叶安装角；反之只需减少动叶安装角。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供了一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构及其工作方法，能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构，包括：控制系统、伺服阀、叶轮、小缸筒1、中心轴2、液压缸、主轴法兰7、配流转轴8和位移传感器；
所述液压缸的液压缸腔体内设有活塞4和活塞轴15，液压缸腔体被活塞分为两部分；液压缸内的活塞4和活塞轴15一体成型，液压缸相对于活塞4横向移动，但活塞4不能产生轴向移动；
液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连，当叶轮旋转时，液压缸通过固定在活塞轴15上的主轴法兰7与叶轮同步旋转，而由于活塞4与活塞轴15为一体亦作旋转运动，所以风机稳定工作时，活塞与液压缸无相对运动；
所述活塞4和活塞轴15为空心轴，空心轴与中心轴2间隙配合；所述活塞轴15内设有两条油路孔14，分别通向液压缸的两腔，为液压缸供油和排油；
所述中心轴2的一端与液压缸腔体顶部设置的小缸筒1通过螺栓相连接，液压缸相对于活塞4横向移动时，带动中心轴2在活塞轴15内部左右移动；中心轴2的另一端与磁环座10通过螺钉相连接，磁环座10固定在中心轴2上，磁环11固定在磁环座10上；
所述配流转轴8通过其两端的轴承与活塞轴15相连接，以保证当液压缸整体旋转时，配流转轴8不旋转，保持相对静止；
所述配流转轴8包括油口A91、油口B92和一个卸油口，油口A91和油口B92与活塞轴上的两条油路孔14相对应，可以为液压缸持续供油；
位移传感器安装在配流转轴8的端面通过螺钉固定，当液压缸带动中心轴移动时，位移传感器向探测杆不断地发射信号，利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的，从而磁致伸缩位移传感器将中心轴2的位移信号传递给计算机，形成闭环控制系统；
所述伺服阀与配流转轴8的油口A91和油口B92连接，所述控制系统用于控制伺服阀给配流转轴8供油。
进一步地，所述位移传感器包括：磁环座10、磁环11、传感器保护罩12和传感器13、检测头16。位移传感器的一端设有一根探测杆，探测杆依次穿过配流转轴8、磁环11和磁环座10插入活塞轴15内部，移传感器头部设置检测头16，其向探测杆不断地发射信号。
进一步地，所述液压缸由缸头3、缸筒5、缸底6组成。
进一步地，为了防止液压缸在移动时通过活塞4与液压缸间隙出现泄漏，活塞4上还设有两列带槽密封圈41。
本发明还公开了一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构的工作方法，包括如下步骤：
当锅炉工况变化需要减小调节风量时，电信号传至控制系统，控制系统通过控制伺服阀给配流转轴8的油口B92供高压油，因此高压油通过活塞轴15上的油路孔14进入到液压缸右侧腔体；
在高压油的作用下，液压缸腔体向右移动，由于液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连，当液压缸向右移动时，动叶的安装角减小，轴流送风机输送风量和压头也随之降低，从而达到减小调节风量的目的；
同时，液压缸左侧腔体内的低压油通过油路孔经油口A91返回油箱中，液压缸向右移动会带动左端的小缸筒1一起向右移动,小缸筒1带动中心轴2一起向右移动，磁环11在传感器13的探测杆上移动，而位移传感器通过检测头16向探测杆不断地发射信号，利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的，从而磁致伸缩位移传感器将中心轴2的位移信号传递给计算机，计算机可以得到叶片安装角的变化角度，当达到系统设定值时，系统关闭伺服阀，液压系统停止供油，动叶在新的安装角下稳定工作。
进一步地，若锅炉的负荷增大，需要增大动叶角度，电信号传至控制系统，控制系统通过控制伺服阀给配流转轴的油口A91供高压油，因此高压油通过活塞轴15上的油路孔14进入到液压缸左侧腔体，在高压油的作用下，液压缸腔体向左移动，动叶的安装角增大，轴流送风机输送风量和压头也随之增大，从而达到增大调节风量的目的。
与现有技术相比本发明的优点在于：
结构简单，环节少，通过使用一个位移传感器，就能完成由多个机械元件所组成的复杂机械式反馈结构才能实现的功能；可靠性提高，降低成本，有利于市场推广；
位移传感器直接与液压缸相连接，可以直接反馈液压缸的位移，使位移传感器的检测值更加精确；
配流转轴与液压缸活塞轴采用一组轴承连接，保证了液压缸在同叶片高速旋转的同时，又能轴向移动，而配流机构不随之旋转，简化了液压系统；
采用磁致伸缩位移传感器来检测液压缸的位移量，从而得到动叶的安装角的变化，相较于其它检测手段，更加精确和可靠。
附图说明
图1为本发明实施例结构示意图；
图2为本发明实施例结构闭环控制的原理图。
附图标记说明：
1.小缸筒、2.中心轴、3.缸头、4.活塞、5.缸筒、6.缸底、7.主轴法兰、8.配流转轴、91.油口A、92.油口B、10.磁环座、11.磁环、12.传感器保护罩、13.传感器、14.油路孔、15.活塞轴、16.检测头、41.带槽密封圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明做进一步详细说明。
如图1、2所示，一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构，包括：控制系统、伺服阀、叶轮、小缸筒1、中心轴2、液压缸、主轴法兰7、配流转轴8和位移传感器。
所述液压缸由缸头3、缸筒5、缸底6组成，液压缸的腔体内设有活塞4和活塞轴15，液压缸腔体被活塞分为两部分；
液压缸内的活塞4和活塞轴15一体成型，液压缸相对于活塞横向移动，但活塞4不能产生轴向移动。
为了防止液压缸在移动时通过活塞与液压缸间隙出现泄漏，活塞上还设有两列带槽密封圈41。
液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连，当叶轮旋转时，液压缸通过固定在活塞轴15上的主轴法兰7与叶轮同步旋转，而由于活塞4与活塞轴15为一体亦作旋转运动，所以风机稳定在某工况下工作时，活塞与液压缸无相对运动。
所述活塞4和活塞轴15为空心轴，其与中心轴2间隙配合；
所述活塞轴15内设有两条油路孔14，分别通向液压缸的两腔，为液压缸供油和排油。
所述中心轴2的一端与液压缸腔体顶部设置的小缸筒1通过螺栓相连接，当液压缸在活塞4上左右移动时，带动中心轴在活塞轴15内部左右移动。中心轴的另一端与磁环座10通过螺钉相连接，磁环座固定在中心轴上，磁环固定在磁环座上。
所述配流转轴8通过其两端的轴承与活塞轴15相连接，以保证当液压缸整体旋转时，配流转轴8不旋转，保持相对静止。
所述配流转轴8包括油口A91、油口B92和一个卸油口，油口A91和油口B92与活塞轴上的两条油路孔14相对应，可以为液压缸持续供油；
所述位移传感器包括：磁环座10、磁环11、传感器保护罩12和传感器13、检测头16。
位移传感器安装在配流转轴8的端面通过螺钉固定。
位移传感器的一端设有一根探测杆，探测杆依次穿过配流转轴8、磁环11和磁环座10插入活塞轴15内部。当液压缸带动中心轴移动时，固定在中心轴2的磁环也会跟着一起移动，而传感器13通过其头部设置检测头16，其向探测杆不断地发射信号，利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。从而磁致伸缩位移传感器将中心轴2的位移信号传递给计算机，形成闭环控制系统。
所述伺服阀与配流转轴8的油口9连接。
所述控制系统用于控制伺服阀给配流转轴8供油。
在工作时：
当锅炉工况变化需要减小调节风量时，电信号传至控制系统，控制系统通过控制伺服阀给配流转轴8的油口B供高压油，因此高压油通过活塞轴15上的油路孔14进入到液压缸右侧腔体。
此时，因为主轴法兰7与机架(机架是与外部设备连接的装置)相连接，所以活塞轴15位置相对固定，因活塞4和活塞轴15为一个整体，即活塞4不发生轴向位移。因此，在高压油的作用下，液压缸腔体向右移动。由于液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连，当液压缸向右移动时，动叶的安装角减小，轴流送风机输送风量和压头也随之降低，从而达到减小调节风量的目的。同时，液压缸左侧腔体内的低压油通过油路孔经油口A返回油箱中。液压缸向右移动会带动左端的小缸筒1一起向右移动，又因为小缸筒1与中心轴2通过螺栓相连接，所以小缸筒1带动中心轴2一起向右移动。磁环11在传感器13的探测杆上移动，而位移传感器通过检测头16向探测杆不断地发射信号，利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的。从而磁致伸缩位移传感器将中心轴2的位移信号传递给计算机，计算机可以得到叶片安装角的变化角度，当达到系统设定值时，系统关闭伺服阀，液压系统停止供油，动叶在新的安装角下稳定工作。
若锅炉的负荷增大，需要增大动叶角度，电信号传至控制系统，控制系统通过控制伺服阀给配流转轴的油口A供高压油，因此高压油通过活塞轴15上的油路孔14进入到液压缸左侧腔体。主轴法兰7与机架相连接，所以活塞轴15位置相对固定，在高压油的作用下，液压缸腔体向左移动。由于液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连，当液压缸向左移动时，动叶的安装角增大，轴流送风机输送风量和压头也随之增大，从而达到增大调节风量的目的。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构，其特征在于包括：控制系统、伺服阀、叶轮、小缸筒(1)、中心轴(2)、液压缸、主轴法兰(7)、配流转轴(8)和位移传感器；
所述液压缸的液压缸腔体内设有活塞(4)和活塞轴(15)，液压缸腔体被活塞分为两部分；液压缸内的活塞(4)和活塞轴(15)一体成型，液压缸相对于活塞(4)横向移动，但活塞(4)不能产生轴向移动；
液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连，当叶轮旋转时，液压缸通过固定在活塞轴(15)上的主轴法兰(7)与叶轮同步旋转，而由于活塞(4)与活塞轴(15)为一体亦作旋转运动，所以风机稳定工作时，活塞与液压缸无相对运动；
所述活塞(4)和活塞轴(15)为空心轴，空心轴与中心轴(2)间隙配合；所述活塞轴(15)内设有两条油路孔(14)，分别通向液压缸的两腔，为液压缸供油和排油；
所述中心轴(2)的一端与液压缸腔体顶部设置的小缸筒(1)通过螺栓相连接，液压缸相对于活塞(4)横向移动时，带动中心轴(2)在活塞轴(15)内部左右移动；中心轴(2)的另一端与磁环座(10)通过螺钉相连接，磁环座(10)固定在中心轴(2)上，磁环(11)固定在磁环座(10)上；
所述配流转轴(8)通过其两端的轴承与活塞轴(15)相连接，以保证当液压缸整体旋转时，配流转轴(8)不旋转，保持相对静止；
所述配流转轴(8)包括油口A(91)、油口B(92)和一个卸油口，油口A(91)和油口B(92)与活塞轴上的两条油路孔(14)相对应，可以为液压缸持续供油；
位移传感器安装在配流转轴(8)的端面通过螺钉固定，当液压缸带动中心轴移动时，位移传感器向探测杆不断地发射信号，利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的，从而磁致伸缩位移传感器将中心轴(2)的位移信号传递给计算机，形成闭环控制系统；
所述伺服阀与配流转轴(8)的油口A(91)和油口B(92)连接，所述控制系统用于控制伺服阀给配流转轴(8)供油。
2.根据权利要求1所述的一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构，其特征在于所述位移传感器包括：磁环座(10)、磁环(11)、传感器保护罩(12)和传感器(13)、检测头(16)；位移传感器的一端设有一根探测杆，探测杆依次穿过配流转轴(8)、磁环(11)和磁环座(10)插入活塞轴(15)内部，移传感器头部设置检测头(16)，其向探测杆不断地发射信号。
3.根据权利要求1所述的一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构，其特征在于：所述液压缸由缸头(3)、缸筒(5)、缸底(6)组成。
4.根据权利要求1所述的一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构，其特征在于：为了防止液压缸在移动时通过活塞(4)与液压缸间隙出现泄漏，活塞(4)上还设有两列带槽密封圈(41)。
5.根据权利要求2所述的一种内反馈式轴流式引风机动叶片调整机构的工作方法，其特征在于包括如下步骤：
当锅炉工况变化需要减小调节风量时，电信号传至控制系统，控制系统通过控制伺服阀给配流转轴(8)的油口B(92)供高压油，因此高压油通过活塞轴(15)上的油路孔(14)进入到液压缸右侧腔体；
在高压油的作用下，液压缸腔体向右移动，由于液压缸与叶轮上每个动叶片的调节杆相连，当液压缸向右移动时，动叶的安装角减小，轴流送风机输送风量和压头也随之降低，从而达到减小调节风量的目的；
同时，液压缸左侧腔体内的低压油通过油路孔经油口A(91)返回油箱中，液压缸向右移动会带动左端的小缸筒(1)一起向右移动,小缸筒(1)带动中心轴(2)一起向右移动，磁环(11)在传感器(13)的探测杆上移动，而位移传感器通过检测头(16)向探测杆不断地发射信号，利用磁致伸缩原理、通过两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号来准确地测量位置的，从而磁致伸缩位移传感器将中心轴(2)的位移信号传递给计算机，计算机可以得到叶片安装角的变化角度，当达到系统设定值时，系统关闭伺服阀，液压系统停止供油，动叶在新的安装角下稳定工作。
6.根据权利要求5所述的工作方法，其特征在于：若锅炉的负荷增大，需要增大动叶角度，电信号传至控制系统，控制系统通过控制伺服阀给配流转轴的油口A(91)供高压油，因此高压油通过活塞轴(15)上的油路孔(14)进入到液压缸左侧腔体，在高压油的作用下，液压缸腔体向左移动，动叶的安装角增大，轴流送风机输送风量和压头也随之增大，从而达到增大调节风量的目的。
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