CN108413910A - 一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法及装置 - Google Patents

一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，包括主配压阀阀套、主配压阀阀芯、主配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台、主配位移测量支架、上主配位移传感器探头、下主配位移传感器探头。所述主配位移测量支架安装于主配压阀阀套端盖上，所述主配压阀阀芯上位于主配压阀阀套外部固定安装有主配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台。所述主配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台轴向中心，设有与主配压阀阀芯上位于主配压阀阀套外部相匹配的通心孔。采用本发明，可以消除主配阀芯位移信号测量过程中受温漂作用、电磁干扰信号影响，保证主配阀芯位移信号的精确测量采集。

Description

一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法及 装置
技术领域
本发明一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法及装置，涉及水轮发电机组运行技术领域。
背景技术
主配阀芯位移的测量是水轮发电机组稳定运行的重要组成部分，主配阀芯位移能否精确测量直接影响到机组导叶能否正常准确的控制。目前，水电站调速器测量主配阀芯位移一般采用单一传感器，当前广泛运用于巨型水轮发电机组的一种调速器主配阀芯位置测量装置如图1所示，这种测量方法及装置存在以下缺陷：（1）采用单一传感器测量，易受电磁干扰，从而影响测量准确性。（2）传感器发生温漂会影响测量准确性。
发明内容
本发明的目的是：针对现有的采用单一传感器测量主配阀芯位移方法易受电磁干扰和传感器温漂作用影响的问题和不足，提供一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法及装置，其将主配阀芯的轴向位移，通过互为反向安装的主配位移测量圆台转换为互为反向的径向位移变化，从而通过两个型号批次相同的主配位移传感器探头分别测量探头头部端面到对应主配位移测量圆台的距离变化，然后采用同一电缆中的不同芯线将两个传感器信号传输给PLC控制器采集模块，最后通过PLC控制器采用差分方法处理采集到的传感器信号，消除外界电磁干扰和传感器的温漂作用影响，精确测量出主配阀芯位移。
本发明采取的技术方案为：
一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，包括主配压阀阀套、主配压阀阀芯、主配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台、主配位移测量支架、上主配位移传感器探头、下主配位移传感器探头。
所述主配位移测量支架安装于主配压阀阀套端盖上，所述主配压阀阀芯上位于主配压阀阀套外部固定安装有主配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台。所述主配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台轴向中心，设有与主配压阀阀芯上位于主配压阀阀套外部相匹配的通心孔。
所述上主配位移传感器探头、下主配位移传感器探头固定于主配位移测量支架上；所述上主配位移传感器探头、下主配位移传感器探头连接PLC控制器。
所述上主配位移传感器探头、下主配位移传感器探头选用型号批次相同的产品，将其均采用同一根电缆的不同芯输送至PLC控制器的模拟量输入模块。
所述主配压阀阀套的端盖上设计有螺丝孔，供主配位移测量支架通过两颗第一六边形螺丝安装于其上。
所述主配压阀阀芯安装在主配压阀阀套外部的圆柱连杆表面有外螺纹，供主配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台固定在其上。
所述配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台的轴向中心设有与主配压阀阀芯的圆柱连杆直径相匹配的通心孔、且设有与主配压阀阀芯2的圆柱连杆表面外螺纹相匹配的内螺纹，所述配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台旋转固定于所述圆柱连杆上。
所述主配位移下测量圆台上、下分别设有第一上限位六边形螺母、第一下限位六边形螺母，将其固定限位；
所述主配位移下测量圆台上、下分别设有第二上限位六边形螺母、第二下限位六边形螺母，将其固定限位。
所述上主配位移传感器探头通过两颗第一左限位六边形螺母、两颗第一右限位六边形螺母，将其固定于主配位移测量支架上。
所述下主配位移传感器探头通过两颗第二左限位六边形螺母、两颗第二右限位六边形螺母，将其固定于主配位移测量支架上。
所述主配位移上测量圆台、主配位移下测量圆台斜面与铅垂线所夹锐角均为α。
一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法，将主配阀芯的轴向位移通过互为反向安装的主配位移测量圆台，转换为互为反向的径向位移变化，从而通过两个型号批次相同的主配位移传感器探头分别测量探头头部端面到对应主配位移测量圆台的距离变化，然后采用同一电缆中的不同芯线将两个传感器信号传输给PLC控制器采集模块，最后通过PLC控制器采用差分方法处理采集到的传感器信号，消除外界电磁干扰和传感器的温漂作用影响，精确测量出主配阀芯位移。
本发明一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法及装置，技术效果如下：
1：采用本发明的测量方法，可以消除主配阀芯位移信号测量过程中受温漂作用影响，保证主配阀芯位移信号的精确测量采集。
2：采用本发明的测量方法，可以消除主配阀芯位移信号传输过程中受电磁干扰信号的影响，保证主配阀芯位移信号的精确测量采集。
3：可通过设计选择合适的主配位移测量圆台斜面与铅垂线所夹锐角，使测量位移与主配位移传感器探头测量范围相匹配。
附图说明
图1是当前一种调速器主配阀芯位置测量装置示意图。
图2是本发明中一种抗电磁干扰防零漂调速器主配阀芯位置测量装置示意图。
图3是本发明中两个主配位移传感器探头输出信号传输通道的示意图。
图1中：1：主配压阀阀套，2：主配压阀阀芯，1-3：主配位移上测量圆台，1-4：圆台上限位六边形螺母，1-5：圆台下限位六边形螺母，1-6：位移传感器探头支架，1-7：位移传感器探头，1-8：位移传感器探头支架固定六边形螺丝，1-9：探头左限位六边形螺母，1-10：探头右限位六边形螺母。
图2中：1-主配压阀阀套，2-主配压阀阀芯，3-主配位移上测量圆台，4-主配位移下测量圆台，5-第一上限位六边形螺母，6-第一下限位六边形螺母，7-第二上限位六边形螺母，8-第二下限位六边形螺母，9-主配位移测量支架，10-上主配位移传感器探头，11-下主配位移传感器探头，12-第一左限位六边形螺母，13-第一右限位六边形螺母，14-第二左限位六边形螺母，15-第二右限位六边形螺母，16-六边形螺丝。
图3中：10-上主配位移传感器探头，11-下主配位移传感器探头，3-主配位移上测量圆台，4-主配位移下测量圆台，17-信号传输电缆，18-电机M，△：电机等强电磁场干扰源释放的电磁干扰信号△。
具体实施方式
图2是本发明的一种抗电磁干扰防零漂调速器主配阀芯位置测量装置示意图。如图2所示，本发明的一种能抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位置测量装置，主要由主配压阀阀套1、主配压阀阀芯2、主配位移上测量圆台3、主配位移下测量圆台4、主配位移测量支架9、上主配位移传感器探头10、下主配位移传感器探头11及若干螺丝螺母组成。
所述的主配压阀阀套1端盖上设计有螺丝孔，供主配位移测量支架通过两颗六边形螺丝16安装于其上。
所述的主配压阀阀芯2在主配压阀阀套外部圆柱连杆表面有外螺纹，供主配位移上测量圆台3、主配位移下测量圆台4固定在其上。
所述的主配位移上测量圆台3、主配位移下测量圆台4轴向中心有与主配压阀阀芯在主配压阀阀套外部连杆直径相匹配的通心孔，且有与主配压阀阀芯在主配压阀阀套外部连杆表面外螺纹相匹配的内螺纹，可旋转固定于主配压阀阀芯在主配压阀阀套外部连杆上，且主配位移上测量圆台上下有第一上限位六边形螺母5、第一下限位六边形螺母6将其固定限位，主配位移下测量圆台上、下有第二上限位六边形螺母7和第二下限位六边形螺母8将其固定限位。
所述的主配位移测量支架9通过两颗六边形螺丝16，将其牢固固定于主配压阀阀套端盖上。
所述的上主配位移传感器探头10通过两颗第一左限位六边形螺母12、两颗第一右限位六边形螺母13，将其牢固固定于主配位移测量支架上。
所述的下主配位移传感器探头11通过两颗第二左限位六边形螺母14、两颗第二右限位六边形螺母15，将其牢固固定于主配位移测量支架上。
所述的主配位移上测量圆台和主配位移上测量圆台斜面与铅垂线所夹锐角均为α。
所述的主配位移测量支架9需保证安装后的上主配位移传感器探头10和下主配位移传感器探头11头部端面与圆台斜面平行。
所述上主配位移传感器探头10和下主配位移传感器探头11，选用型号批次相同的产品。
当主配阀芯2向上移动时，主配位移上测量圆台3与主配位移传感器探头10头部端面距离变小，主配位移上测量圆台4与主配位移传感器探头11头部端面距离变大；当主配阀芯2向下移动时，主配位移上测量圆台3与主配位移传感器探头10头部端面距离变大，主配位移测量圆台4与主配位移传感器探头11头部端面距离变小。
图3是本发明中两个主配位移传感器探头输出信号传输通道的示意图。如图3所示，当主配阀芯移动至C位置时，上主配位移传感器探头10、下主配位移传感器探头11测量输出的理想信号分别为C1和C2。由于上主配位移传感器探头10、下主配位移传感器探头11选用型号批次相同的产品，我们可以认为其受温漂作用的影响相同，均为C温，将其均采用同一根电缆的不同芯输送至控制器的模拟量输入模块，测量通道分别为1和2，这样保证了两路信号的外部电磁环境一样，信号传输受到的电磁干扰信号一致，均为△。控制器PLC通过模拟量输入模块采集到上主配位移传感器探头10、下主配位移传感器探头11的测量输出信号分别为C1+C温+△和C2+C温+△。
若将主配阀芯动作死区的中间值定义为主配位移零点位置，则主配阀芯在此位置下，上主配位移传感器探头10、下主配位移传感器探头11测量输出的理想信号设为C10和C20，设主配位移测量圆台斜面与铅垂线所夹锐角为α,主配位移传感器探头测量出的主配位移传感器探头头部端面到主配位移测量圆台斜面距离与电流信号的转换变比为k，以主配阀芯向下移动为正，控制器PLC通过主配位移传感器探头10采集到的主配阀芯位移为k*（C1+C温+△-C10）/sinα,通过主配位移传感器探头11采集到的主配阀芯位移为-k*（C2+C温+△-C20）/sinα。采用两路信号取平均值的数值处理方式，控制器PLC采集到主配阀芯位移信号为[k*（C1+C温+△-C10））/sinα-k*（C2+C温+△-C20）/sinα]/2，即k*（C1-C2-C10+C20）/（2*sinα）。
PLC控制器采集到主配阀芯位移信号最终表达式中无电磁干扰信号△项和温漂作用C温项，由此可见，采用本发明的方法，可以明显消除主配阀芯位移信号测量过程中受温漂作用影响以及传输过程中受电磁干扰信号的影响，避免测量采集到的主配阀芯位移信号失真和跳变，保证主配阀芯位移信号的精确测量采集。
通过设计改变主配位移测量圆台与铅垂线所夹锐角的角度，可以将主配阀芯的相对较大的位移变换成一个相对较小的与主配位移传感器探头测量范围相匹配的位移变化量，安装主配位移传感器探头时，尽可能使主配阀芯在主配位移零点位置时，主配位移传感器探头测量值在传感器量程中间点，从而尽可能充分利用主配位移传感器探头的量程。
本发明通过设计改变主配位移测量圆台与铅垂线所夹锐角的角度，将主配阀芯的相对较大的位移变换成一个相对较小的与主配位移传感器探头测量范围相匹配的位移变化量，从而尽可能充分利用主配位移传感器探头的量程。

Claims (10)

1.一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，包括主配压阀阀套（1）、主配压阀阀芯（2）、主配位移上测量圆台（3）、主配位移下测量圆台（4）、主配位移测量支架（9）、上主配位移传感器探头（10）、下主配位移传感器探头（11）；其特征在于：
所述主配位移测量支架（9）安装于主配压阀阀套（1）端盖上，所述主配压阀阀芯（2）上位于主配压阀阀套（1）外部固定安装有主配位移上测量圆台（3）、主配位移下测量圆台（4）；
所述主配位移上测量圆台（3）、主配位移下测量圆台（4）轴向中心，设有与主配压阀阀芯（2）上位于主配压阀阀套（1）外部相匹配的通心孔；
所述上主配位移传感器探头（10）、下主配位移传感器探头（11）固定于主配位移测量支架（9）上；
所述上主配位移传感器探头（10）、下主配位移传感器探头（11）连接PLC控制器。
2.根据权利要求1所述一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，其特征在于：所述上主配位移传感器探头（10）、下主配位移传感器探头（11）选用型号批次相同的产品，将其均采用同一根电缆的不同芯输送至PLC控制器的模拟量输入模块。
3.根据权利要求1所述一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，其特征在于：所述主配压阀阀套（1）的端盖上设计有螺丝孔，供主配位移测量支架（9）通过两颗第一六边形螺丝（16）安装于其上。
4.根据权利要求1所述一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，其特征在于：所述主配压阀阀芯（2）安装在主配压阀阀套（1）外部的圆柱连杆表面有外螺纹，供主配位移上测量圆台（3）、主配位移下测量圆台（4）固定在其上。
5.根据权利要求4所述一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，其特征在于：所述主配位移上测量圆台（3）、主配位移下测量圆台（4）的轴向中心设有与主配压阀阀芯（2）的圆柱连杆直径相匹配的通心孔、且设有与主配压阀阀芯（2）的圆柱连杆表面外螺纹相匹配的内螺纹，所述主配位移上测量圆台（3）、主配位移下测量圆台（4）旋转固定于所述圆柱连杆上。
6.根据权利要求4所述一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，其特征在于：所述主配位移下测量圆台（4）上、下分别设有第一上限位六边形螺母（5）、第一下限位六边形螺母（6），将其固定限位；
所述主配位移下测量圆台（4）上、下分别设有第二上限位六边形螺母（7）、第二下限位六边形螺母（8），将其固定限位。
7.根据权利要求1所述一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，其特征在于：所述上主配位移传感器探头（10）通过两颗第一左限位六边形螺母（12）、两颗第一右限位六边形螺母（13），将其固定于主配位移测量支架（9）上；
所述下主配位移传感器探头（11）通过两颗第二左限位六边形螺母（14）、两颗第二右限位六边形螺母（15），将其固定于主配位移测量支架（9）上。
8.根据权利要求1所述一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量装置，其特征在于：所述主配位移上测量圆台（3）、主配位移下测量圆台（4）斜面与铅垂线所夹锐角均为α。
9.一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法，其特征在于：将主配阀芯的轴向位移通过互为反向安装的主配位移测量圆台，转换为互为反向的径向位移变化，从而通过两个型号批次相同的主配位移传感器探头分别测量探头头部端面到对应主配位移测量圆台的距离变化，然后采用同一电缆中的不同芯线将两个传感器信号传输给PLC控制器采集模块，最后通过PLC控制器采用差分方法处理采集到的传感器信号，消除外界电磁干扰和传感器的温漂作用影响，精确测量出主配阀芯位移。
10.一种抗电磁干扰防零漂的调速器主配阀芯位移测量方法，其特征在于：
若将主配阀芯动作死区的中间值定义为主配位移零点位置，则主配阀芯在此位置下，上主配位移传感器探头（10）、下主配位移传感器探头（11）测量输出的理想信号设为C10和C20，设主配位移测量圆台斜面与铅垂线所夹锐角为α,主配位移传感器探头测量出的主配位移传感器探头头部端面到主配位移测量圆台斜面距离与电流信号的转换变比为k，以主配阀芯向下移动为正，PLC控制器通过上主配位移传感器探头（10）采集到的主配阀芯位移为k*（C1+C温+△-C10）/sinα,通过下主配位移传感器探头（11）采集到的主配阀芯位移为-k*（C2+C温+△-C20）/sinα；
采用两路信号取平均值的数值处理方式，PLC控制器采集到主配阀芯位移信号为[k*（C1+C温+△-C10））/sinα-k*（C2+C温+△-C20）/sinα]/2，即k*（C1-C2-C10+C20）/（2*sinα）；
PLC控制器采集到主配阀芯位移信号最终表达式中，无电磁干扰信号△项和温漂作用C温项。
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