CN111170191B - 一种自动盘车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自动盘车系统，包括：固定支架，用于提供承载和安装基础；电机，安装在固定支架上，用于提供驱动力；离合器齿轮结构，包括固定齿轮组件和动作齿轮组件；固定齿轮组件安装在固定支架上，包括轮毂和位于轮毂内部且同心间隙设置的轮盘，轮毂输入端与电机输出端传动连接，轮盘与待盘转子主轴固定连接；动作齿轮组件能在外力作用下离合轮毂与轮盘的轮齿的啮合；升降作动器，安装在固定支架上，动力输出端与所述动作齿轮组件连接，用于为动作齿轮组件提供升降驱动力；控制装置，用于根据输入的操作指令控制电机和升降作动器的动作。解决现有技术中投入与退出稳定性不高等问题，保证盘车动力可以随时退出，提高盘车运行稳定性。

Description

一种自动盘车系统

技术领域

本发明涉及盘车技术领域，尤其是用于水电厂的一种自动盘车系统。

背景技术

水电厂盘车方式有四种：人力盘车、机械盘车、电动盘车、自动盘车。

人力盘车是指在盘车之前，人为地选择合适的机械挂点，然后用坚韧的绳索、导链或直接通过人力(或畜力)来推动盘车进行转动。其主要缺点是盘车过程需要大量的人力物力，盘车匀速性非常差，盘车测量点不好找准,直接影响摆度的测量和准确度,对人身以及设备安全隐患很大,所以目前此种方式已基本趋于淘汰。

机械盘车是指通过桥车或者其他的机械来牵引钢丝绳拉动主轴，这样就会在主轴与钢丝绳的接触面上产生一个旋转的力矩，而当钢丝绳产生的牵引力开始大于转子的静摩擦力时，转子就会在牵引力的作用下开始缓缓转动。需要投入大量的人力，且工作的环境较差，较大的威胁到了工人的安全，因此，如今此类盘车方法也甚少得以应用。

电动盘车主要是利用电机原理，给发电机转子定子施加直流电，使发电机定子与转子之间产生磁力转动发电机，在盘车过程中，盘车退出与投入过程中稳定性不佳。

自动盘车通常是通过采用多台电动机驱动齿轮传递力矩的盘车方式来实现自动化的。这类盘车装置大多需要根据水轮发电机组尺寸和机组转动部分的重量进行单独设计，一般由机架、驱动电机、减速机构、联轴机构和离合机构这五部分组成。盘车装置是利用装置中间的空洞与水轮机转子轴连接，然后机座对称配以四台电机驱动小齿轮运转，小齿轮带动大齿轮转动，最后大齿轮再将力传递给转子轴，驱动转子转动进行盘车。由于体型过大，拆卸方面不太容易，并且因其质量大，易造成停点时惯性过大带来的停点不准确的情况。在拆卸的过程中，也易发生与转子轴碰撞，从而导致装置表面材料磨损以及撞动带来的转子轴偏转的安全退出问题。而在与水轮机转子连接的部位，只存在一处固定处，上下两端余留较长，而且在连接处也存在空隙。因此在盘车运行转动的过程中，会发生轴横向偏移的问题，转速过快时，甚至会发生在运转过程中碰撞盘车机座的事故，这些问题都严重影响了盘车的质量以及机组检修的时间，浪费了人力与财力。

发明内容

本发明提供一种自动盘车系统，用于克服现有技术中安全隐患较大、附加装置对机组的影响大及盘车的投入与退出过程中的稳定性和可靠性不高等缺陷，实现降低安全隐患较大及附加装置对机组的影响，在保证自身稳定运行的同时带动庞大的水轮机组稳定运行，并提高可靠性。

为实现上述目的，本发明提供一种自动盘车系统，包括：

固定支架，用于提供承载和安装基础；

电机，安装在所述固定支架上，用于提供驱动力；

离合器齿轮结构，包括固定齿轮组件和动作齿轮组件；所述固定齿轮组件安装在固定支架上，包括轮毂和位于所述轮毂内部且同心间隙设置的轮盘，所述轮毂输入端与电机输出端传动连接，所述轮盘与待盘转子主轴固定连接；所述动作齿轮组件能在外力作用下离合轮毂与轮盘的轮齿的啮合；

升降作动器，安装在所述固定支架上，动力输出端与所述动作齿轮组件连接，用于为所述动作齿轮组件提供升降驱动力；

控制装置，用于根据输入的操作指令控制所述电机和升降作动器的动作。

本发明提供的自动盘车系统，启动盘车时，控制装置接收启动信号，控制升降作动器带动动作齿轮组下降使得轮毂与轮盘的轮齿啮合，按照预定转速带动与轮盘固定连接的待盘转子主轴转动；盘车完成后，停止盘车，控制装置接收停止信号，控制电机停止转动，升降作动器带动动作齿轮组上升使得轮毂与轮盘的轮齿分开。本方案采用交流电机驱动盘车系统，升降作动器可采用液压或气压或电机驱动，离合器采用齿轮结构，相对于现有技术均能提高投入和退出过程的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为发明提出的自动盘车系统的立体结构示意图；

图2为固定支架的立体结构示意图；

图3为动作齿轮组自身与轮盘之间安装的立体分解示意图；

图4为轮毂与电机之间的装配结构示意图；

图5为轮毂的立体分解示意图；

图6为液压油路的示意图；

图7为控制装置内部的主线路图；

图8为单片机片内数据传输与接口示意图；

图9为软件界面示意图；

图10A为第二齿轮组件投入的状态图；

图10B为第二齿轮组件退出的状态图；

图11为第二齿轮组件运行状态图；

图12为盘车离合器装置的立体结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如附图1-4所示，本发明实施例提供一种自动盘车系统，包括：固定支架1、电机2、离合器齿轮结构3、升降作动器4和控制装置；其中固定支架1用于为电机2、离合器齿轮结构3、升降作动器4和控制装置等部件提供承载和安装基础；电机2安装在所述固定支架1上，用于提供驱动力；离合器齿轮结构3包括固定齿轮组件31和动作齿轮组件32；所述固定齿轮组件31安装在固定支架1上，固定齿轮组件31包括轮毂311和位于所述轮毂311内部且与轮毂311同心间隙设置的轮盘312，所述轮毂311输入端与电机2输出端传动连接，所述轮盘312与待盘转子主轴(图未示)固定连接；所述动作齿轮组件32能在外力作用下离合轮毂31与轮盘312的轮齿的啮合；升降作动器4安装在所述固定支架1上，动力输出端与所述动作齿轮组件32连接，用于为所述动作齿轮组件32提供升降驱动力；控制装置用于根据输入的操作指令控制所述电机2和升降作动器4的动作。

在本发明一实施例中，电机2采用变频交流电机，控制装置包括控制单元和执行单元，控制单元可采用单片机，执行单元包括多个传感器，用于感知电机输出转速、感知动作齿轮组件所在的位置或升降的位移、用于驱动升降作动器4动作的液压回路等；单片机可根据接收的启动或停止盘车信号，以及接收到的压力、位移、转速等信号控制电机的动作及通过控制安装在液压回路中的电磁阀控制升降作动器的动作。

本发明提供的自动盘车系统，启动盘车时，控制装置接收启动信号，控制升降作动器4带动动作齿轮组32下降使得轮毂311与轮盘312的轮齿的啮合，按照预定转速带动与轮盘312传动连接的待盘转子主轴转动；盘车完成后，停止盘车，控制装置接收停止信号，控制电机2停止转动，升降作动器4带动动作齿轮组32上升使得轮毂311与轮盘312的轮齿的分开。本方案采用交流电机驱动盘车系统，升降作动器4可采用液压或气压或电机驱动，离合器采用齿轮结构，相对于现有技术均能提高投入和退出过程的稳定性。

固定支架1的作用在于承载并提供安装平台，需要满足强度要求，以提高盘车系统运行过程中的稳定性，为减轻重量并同时满足稳定性要求，本发明的固定支架1整体呈盘状，所述固定支架1包括：外环形件11、第一内环形件13和四个径向件12；所述轮毂311位于所述外环形件11中空部分内；四个径向件12绕所述外环形件11周向均布，外端固定在所述外环形件11上，内端朝向所述轮毂311所在的方向延伸并连接在所述第一内环形件13上；第一内环形件13与外环形件11呈圆环形且同心设置，待盘车转子主轴可从第一内环形件13中穿过，径向件12与内、外环形件之间围设形成扇形结构，以提高支架的稳定性，同时径向件12上还可安装和设置动作齿轮组件32，简化了固定支架1的结构。

所述动作齿轮组件32包括第二内环形件321和四个滑动件322；第二内环形件321位于所述轮毂311与轮盘312之间；四个滑动件322沿所述第二内环形件321的径向设置，每个滑动件322的内端固定在所述第二内环形件321上，每个滑动件322的外端与一个所述径向件12的内端滑动连接。上述的动作齿轮组件32的滑动件322可安装在径向件12上，并且在滑动件322与径向件12之间设置滑动机构以实现升降动作，有利于简化并紧凑结构，缩小占用空间。

优选地，所述电机2通过安装架21安装在其中一个所述径向件12上；所述离合器齿轮结构3还包括锥齿轮组33，所述锥齿轮组33包括：主动锥齿轮331、从动锥齿轮332、第一齿轮333、第一主动轴334、第一从动轴335；主动锥齿轮331安装在第一主动轴334上，第一主动轴与所述电机输出轴传动连接；从动锥齿轮332安装在第一从动轴335上，与所述主动锥齿轮331啮合；第一齿轮333安装在所述第一从动轴335上。上述结构可将电机2水平呈卧状安装在安装架21上，通过锥齿轮组33带动轮毂311转动，在转动过程中该载重分布更为均衡，且能减少盘车系统在轴向上的占用空间。

优选地，所述动作齿轮组件32还包括四个第二齿轮组件323，第二齿轮组件323包括轮轴3231和安装在所述轮轴3231下端的第二齿轮3232，所述轮轴3231上端转动安装在所述第二内环形件321上；动作齿轮组32随升降作动器4上下移动，移动轨迹受限于滑动机构，下降时可首先通过对准传感器的信号由单片机驱动轮毂311转动以完成轮齿上的对准，然后再下降使得第二齿轮3232同时与齿3121和齿3113啮合，完成轮毂311与轮盘312的啮合；上升时第二齿轮3232同时与齿3121和齿3113脱离，完成轮毂311与轮盘312的分离；通过齿轮结构完成离合，相对于现有技术能够提高盘车系统投入与退出过程的稳定性，在盘车过程中，盘车系统将转子平稳准确地旋转到相应的角度；并能及时灵便地与转子脱离，使转子处于充分的自由状态，排除了外力在轴向、径向上对轴系的干扰。

所述轮毂311包括：

轮毂本体，外周侧设置有与所述第一齿轮333配合的啮合齿3111，轴向设置有内凹台阶3112，所述内凹台阶的内凹部分用于为所述第二内环形件321提供容纳空间，所述内凹台阶的内周侧设置有与所述第二齿轮3232啮合的内啮合齿3113。为方便安装，轮毂本体在底部具有沿径向延伸的圆形边沿3114，轮毂本体通过圆形边沿3114安装在第一内环形件13上。上述结构在离合器齿轮结构3处于啮合状态时，动作齿轮组件32与固定齿轮组件31配合结构紧凑，以方便减小所需活动空间，另一方面，动作配合连贯，减少不必要的能源和结构资源的浪费。

参见图5，为了提高承载能力和锁紧可靠性，延长寿命，轮毂311由大齿圈10、拼接式法兰盘20、柱排环30和整体法兰盘40四个件组装而成，大齿圈10外周侧上半部分设有与所述第一齿轮333配合的啮合齿3111，轴向内周侧设置有弧形的内凹台阶3112，以提高大齿圈10结构的稳定性，大齿圈10外周侧下半部分设有外螺纹；柱排环30由若干圆柱形销轴排列并连接形成环形件；拼接式法兰盘20内周侧设有与各销轴配合的弧形凹槽50；整体法兰盘40内周侧设有内螺纹与大齿圈10螺纹连接；

优选地，所述轮盘312包括：

盘体，具有用于供待盘转子主轴穿设的内孔，在轴向上至少一段外周侧设置有与所述第二齿轮3232啮合的外啮合齿3121；在轴向上至少一段外周侧设置呈正多边形3122，用于通过正多边形侧面上径向设置的螺栓组件以实现与待盘转子固定连接。

优选地，所述滑动件322包括首尾连接的第一立板3221、横板3222、倾斜板3223和悬板3224，所述倾斜板3223在立向上自上而下沿径向逐渐向第二内环形件321倾斜；所述悬板3224安装在所述第二内环形件321上；所述径向件12、外环形件11、第一内环形件13、第二内环形件321均呈板状，所述径向件12内端通过楔形板14固定有与所述第一立板3221正对的第二立板15；所述第一立板3221与所述第二立板15之间设置有滑动机构。在本发明一实施例中，滑动机构为彼此配合的滑槽17和滑轨16。四个滑动件322对称安装，相对的两个滑动件322借助第二内环形件321构成M结构，能同时经受起转动方向载荷和竖直轴向载荷。

优选地，所述轮毂本体还包括沿径向向外沿延伸的边沿(拼接式法兰盘20及整体法兰盘40)；所述升降作动器4底部安装在所述拼接式法兰盘20上，动力做动端安装在所述滑动件的横板3222上，位于所述滑动件322与所述拼接式法兰盘20围设的空间内。减少占用空间，同时也能保护升降作动器4。

优选地，所述升降作动器4包括液压油缸，所述电机2为交流变频电机，所述控制装置包括：单片机，用于接收到启动信号时控制向液压油缸进油并在油压达到闭合阈值时发出对准齿轮信号控制电机转速降低，在轮毂转动至与动作齿轮组及轮盘轮齿对中时控制电机停止转动，控制液压油缸驱动动作齿轮组向下移动至下止位时停止动作完成轮毂与轮盘的啮合；油压达到压力阈值时启动电机按预定转速转动；接收到停止信号时，控制电机停止转动，启动液压油缸驱动动作齿轮组向上移动至上止位时停止动作完成轮毂与轮盘的离合。

优选地，所述控制装置还包括：

电磁阀，接收到单片机的启动信号时动作，控制油路与液压油缸之间的连通；

油压传感器，用于感应油缸油压，并发送给单片机；

对准传感器，用于感应轮毂、轮盘及动作齿轮组轮齿的位置；

转速传感器，用于感应电机的转速并发送给单片机；

行程传感器，用于感应动作齿轮组的位移并在达到设定阈值给单片机发送信号；

变频器，根据单片机的变频指令改变输入电压的频率而改变输出电压进而调整电机输出转速；

交流电压传感器，用于感应变频器的输出电压并发送给单片机；

所述单片机，还用于根据预定转速及变频器输出电压发出变频指令。

优选地，所述控制装置还包括：

数模转换器，用于将单片机输出的数字信号转换为模拟信号，并发送给电磁阀和变频器；还用于将油压传感器、对准传感器、转速传感器、形成传感器和交流电压传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并发送给单片机。

图9为水电厂盘车控制系统的软件界面，界面分为三部分，第一部分为自身试调检测，这部分包括离合器检测，变频电机组检测，对齿检测，投入和退出检测，通过这个界面点击相应的图标可以对水电厂盘车的各个部件进行检测，从而保证盘子的正常高效的运行。第二部分为运行，这一部分主要包括正轴运行，启动运行两个部分通过这两个部分可以控制水电厂盘车主要功使用。第三部分为运行监测，这部分通过对水电厂盘车的监测，可以及时掌握水电厂盘车的状态，通过对水电厂盘车状态的分析可以了解水轮机启动或者正轴时的运行状况。

软件说明，参见图9：

(1)为了编程简单同时防止程序出错，转速输入文件为程序所在目录s.txt，电压输入文件为程序所在目录u.txt，命令输出目录为程序所在目录c.txt。(2)双击盘车控制系统x.exe启动程序。

(3)退出程序请使用右下角的退出按钮，点右上角的X关闭程序系统仍有进程驻留。

(4)只有点正轴运行时正轴时间才会控制运行停止，也就是说如果设置了正轴时间，而点击启动运行，正轴时间不会使其停止运行。同样，启动转速对应启动运行。

(5)经测试此程序可以脱离原始环境运行。

参见图6，液压单元包括五个油压缸，其中1到4号油压缸为一组，5号油压缸为一组；八个电磁阀，电磁阀1到4号为一组，电磁阀5到8号为另一组；高压油管、低压油管。通过八个电磁阀的开关控制油压可以控制油压缸处于不同的状态，从而控制水电厂盘车处于不同的运行状态。通过1、2、3、4号电磁阀控制1、2、3、4号油缸，控制水电厂盘车的投入与退出，由阀门的配合可以让油缸稳定于某个状态。电磁阀1和3通电打开，高压油管通过电磁阀1与1至4号油压缸的下侧连通，高压油将活塞顶起，油压缸上侧通过电磁阀3与低压油管连通，活塞上腔的油排入低压油管；油缸驱动动作齿轮组向上移动至上止位时停止动作完成轮毂与轮盘的离合。相反地，电磁阀2和4通电打开，高压油管通过电磁阀2与1至4号油压缸的上侧连通，高压油将活塞下压，油压缸下侧通过电磁阀4与低压油管连通，活塞下腔的油排入低压油管；油缸驱动动作齿轮组向下移动至下止位时停止动作完成轮毂与轮盘的啮合。电磁阀1至4断电关闭，则使油缸稳定于某个状态。通过5、6、7、8号电磁阀控制5号油压缸，控制盘车系统中离合器的离合状态。电磁阀5和7通电打开，高压油管通过电磁阀5与5号油压缸的上侧连通，高压油将活塞下压，油压缸下侧通过电磁阀7与低压油管连通，活塞下腔的油排入低压油管，从而使离合器分开。相反地，电磁阀6和电磁阀8通电打开，高压油管通过电磁阀6与5号油压缸的下侧连通，高压油将活塞顶起，油压缸上侧通过电磁阀8与低压油管连通，活塞上腔的油排入低压油管，从而使离合器闭合。

参见图7，主要反映了系统中各线路的示意图，其主要内容是控制信号传输线路，传感器信号传输线路。同时包括电机变频机组高压用电线路，系统附件用电线路等。此线路全部为单向传输线路，减少了信号的冲突，为系统的稳定运行打下了基础。同时根据不同的功能将信号线路分为不同的模块处理，使得整个传输和处理过程更加明了便捷。

1.1工作状态解析

1.1.1水电厂盘车自身调试

1.1.1.1水电厂盘车自身调试过程简介

盘车自身调试时为了保证盘车机组自身运转正常，当发现机组存在某些隐藏隐患时，可以通过控制盘车检测，结合数据和实际观察发现盘车的问题。通常也可以作为盘车的热机过程，使得盘车在运行过程中更加可靠。

1.1.1.2水电厂盘车自身试调过程机组运行状态

(1)离合器检测。首先，由软件向单片机发出离合器检测信号，通过单片机控制压力油缸使得离合器处于分开状态，然后根据单片机里面的条件结构，当离合器油压信号达到条件时开始控制压力油缸使得离合器处于闭合状态，当离合器闭合油压信号达到标准时，再次控制压力油缸使得离合器处于分开状态，最后确定油压。经过软件所得油压信号以及实际观测完成离合器检测。(2)变频电机组检测。首先，由软件向单片机发出变频电机组检测信号，单片机控制离合器处于分开状态，当离合器油压信号达到分开状态油压时，单片机控制变频器和电机组合开始工作，从停机转速为0到正转一定的预设值，到停机再到反转一定的转速最后停机转速为0，完成变频电机组检测。

(3)带大齿轮运转检测。首先离合器处于闭合状态，当离合器油压信号达到闭合值时，控制变频机组和电机使得电机从停机转速为0到正转预设值，再到电机停机转速为0，再到反转一定预设值最后停机到转速为0，完成带大齿轮运转检测。

(4)对齿检测。首先离合器处于闭合状态，当离合器油压信号达到闭合值，单片机发出对准齿轮信号使得机组齿轮对准传感器开始工作，然后控制变频电机从停机转速为0到预设很小的转速值运转，直到对准信号达到要求时变频电机组停机转速快速为0，最后对准信号传感器关闭，完成对齿检测。

(5)投入和退出检测。首先离合器处于闭合状态，当离合器油压信号达到闭合值，单片机发出对准齿轮信号使得机组齿轮对准传感器开始工作，然后控制变频电机从停机转速为0到预设很小的转速值运转，直到对准信号达到要求时变频电机组停机转速快速为0，最后对准信号传感器关闭。控制投入与退出油压缸向下运动直到下方位移信号被激活，再控制压力油缸停止于下方，当油压信号满足时，再控制启动投入与退出油压缸向上运动直到上方位移传感信号被激活，控制压力油缸停止于上方，离合器处于分开状态，完成投入和退出检测。

1.1.2正轴运行

1.1.2.1正轴过程简介

正轴运行是在机组安装过程中为了获取机组轴的实际位置情况和理论要求差值获取数据提供条件。

1.1.2.2正轴运行过程

首先离合器处于闭合状态，当离合器油压信号达到闭合值，单片机发出对准齿轮信号使得机组齿轮对准传感器开始工作，然后控制变频电机从停机转速为0到预设很小的转速值运转，直到对准信号达到要求时，变频电机组停机转速快速为0，最后对准信号传感器关闭。控制投入与退出油压缸向下运动直到下方位移信号被激活，再控制压力油缸停止于下方，当油压信号满足时，变频电机从停机转速为0到软件界面输入转速值，持续时间为软件界面输入值，当预设时间达到时或者点击软件界面上的正轴停止按钮时，控制投入与退出油压缸向上运动，直到上方位移传感信号被激活，控制压力油缸停止于上方，离合器处于分开状态，电机停止，完成正轴运行。

1.1.3开机启动运行

1.1.3.1开机过程简介

本过程主要是为了保证机组开机过程中没有卡住以及过大的机组振动和物理接触等现象，同时为机组开机提供一定的初始转速。

1.1.3.2开机运行过程

首先离合器处于闭合状态，当离合器油压信号达到闭合值，单片机发出对准齿轮信号使得机组齿轮对准传感器开始工作，然后控制变频电机从停机转速为0到预设很小的转速值运转，直到对准信号达到要求时变频电机组停机转速快速为0，最后对准信号传感器关闭。控制投入与退出油压缸向下运动直到下方位移信号被激活，再控制压力油缸停止于下方，当油压信号满足时，变频电机从停机转速为0再按照预设值上升转速，当实际转速和软件界面预设转速相同或者点击软件界面上的正轴停止按钮时，控制投入与退出油压缸向上运动，直到上方位移传感信号被激活，控制压力油缸停止于上方，离合器处于分开状态，电机停止，完成启动运行。

1.2解决的问题以及优点

机械结构上老式的水电厂盘车工作过程中存在比较严重的便捷性问题。因为水轮机组盘车工作要求盘车能按要求退出且不对机组以及工作人员产生影响。老式的盘车机组，在这一方面有比较大的缺陷。所以就这些问题，本次研究给出了新的解决方案。通过机械与电子传感器的合理组合，从而实现盘车安全、稳定、自动的退出。

其次，由于盘车在机组正轴以及启动过程中起重要的作用，在这两个过程中要求盘车出力稳定以及运转速度稳定。原有的盘车，由于出力方向单一，传动力结构设计不够合理，使得盘车原有功能的应用受到了限制。就此问题对水电厂制动盘车做出了使用多个中间齿轮结构的设计。从而改善了出力不均匀受力不稳定等问题。同时使用了变频电机组和离合器设备，从而保证了盘车运行过程中转速的稳定。

应用自动水电厂盘车装置优点在于安装、拆卸、控制和操作简单方便，优化了工作环境，改善了劳动条件，降低了劳动强度，轴线调整质量和效率有很大提高。力学结构简单，动力电源小(交流380V)，驱动平稳，转速均匀，停点准确，传动比大，转速平缓(转速为1r/15min)，可以连续、断续读取测量数据。

1.2.1运行退出投入问题的解决方案

如图10A、10B，利用中间齿轮(第二齿轮组件323)，当盘子向水轮机组传输动力时处于A状态，当退出时处于B状态，保证盘车动力可以随时退出。还由于变频电机的应用，可以让外齿轮与内齿轮处于同一运行速度，保证无接触无阻力退出。

1.2.2运行的稳定性

图11为盘车的齿轮组合结构，图中四个小齿轮为中间齿轮，均匀分布保证受力均衡，中间齿轮结构直接被盘车机架限制，保证了中间齿轮以及盘车整体运行稳定性。

图12为水电厂自动盘车的离合器结构效果图，其主要作用是第一时间投入以及中断盘车向机组输出动力，第一保证了盘车动力的平稳投入，第二为机组的安全运行提供了保障，当机组或者盘车出现问题时及时中断动力，可以减少盘车动力对机组的影响。为了减少盘车的部件，较少附加设备提高安全性，没有为离合器配置单独的控制装置，而是由电磁阀控制电厂压力油驱动油压缸完成对离合器的控制。

本发明采用数控与自动控制相结合，通用的计算机接口，在可以被计算机软件控制的同时，也为将来远程便携式设备提供了可能性。一种技术的出现普及问题是必须考虑的，对于大多数水轮机组而言，盘车的设计为其保留了足够的安装空间，连轴齿轮结构的应用使得本发明更加简便地应用于不同大小的机组。就一些安装环境不够好的机组而言，通过改变盘车的安装方式或者修改某些部件就可以完成应用。就以上描述来说，本发明的应用前景可观。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种自动盘车系统，其特征在于，包括：

固定支架，用于提供承载和安装基础；

电机，安装在所述固定支架上，用于提供驱动力；

离合器齿轮结构，包括固定齿轮组件和动作齿轮组件；所述固定齿轮组件安装在固定支架上，包括轮毂和位于所述轮毂内部且同心间隙设置的轮盘，所述轮毂输入端与电机输出端传动连接，所述轮盘与待盘转子主轴固定连接；所述动作齿轮组件能在外力作用下离合轮毂与轮盘的轮齿的啮合；

升降作动器，安装在所述固定支架上，动力输出端与所述动作齿轮组件连接，用于为所述动作齿轮组件提供升降驱动力；

控制装置，用于根据输入的操作指令控制所述电机和升降作动器的动作；

所述固定支架包括：

外环形件，所述轮毂位于所述外环形件中空部件内；

多个径向件，绕所述外环形件周向均布，外端固定在所述外环形件上，内端朝向所述轮毂所在的方向延伸；

所述动作齿轮组件包括：

内环形件，位于所述轮毂与轮盘之间；

多个滑动件，沿所述内环形件的径向设置，每个滑动件的内端固定在所述内环形件上，每个滑动件的外端与一个所述径向件的内端滑动连接；

所述电机通过安装架安装在其中一个所述径向件上；所述离合器齿轮结构还包括锥齿轮组，所述锥齿轮组包括：

主动锥齿轮，安装在第一主动轴上，第一主动轴与所述电机输出轴传动连接；

从动锥齿轮，安装在第一从动轴上，支撑在所述安装架上，与所述主动锥齿轮啮合；

第一齿轮，安装在所述第一从动轴上；

所述动作齿轮组件还包括至少一个第二齿轮组件，第二齿轮组件包括轮轴和安装在所述轮轴上的第二齿轮，所述轮轴一端转动安装在所述内环形件上；

所述轮毂包括：

轮毂本体，外周侧设置有与所述第一齿轮配合的啮合齿，轴向设置有内凹台阶，所述内凹台阶的内凹部分用于为所述内环形件提供容纳空间，所述内凹台阶的内周侧设置有与所述第二齿轮啮合的内啮合齿；

所述升降作动器包括液压油缸，所述电机为交流电机，所述控制装置包括：

单片机，用于接收到启动信号时控制向液压油缸进油并在油压达到闭合阈值时发出对准齿轮信号，控制电机转速降低，在轮毂转动至与动作齿轮组及轮盘轮齿对中时，控制电机停止转动，控制液压油缸驱动动作齿轮组向下移动至下止位时停止动作，完成轮毂与轮盘的啮合；油压达到压力阈值时启动电机按预定转速转动；接收到停止信号时，控制电机停止转动，启动液压油缸驱动动作齿轮组向上移动至上止位时停止动作完成轮毂与轮盘的离合；

所述控制装置还包括：

电磁阀，接收到单片机的启动信号时动作，控制油路与液压油缸的连通；

油压传感器，用于感应油缸油压，并发送给单片机；

对准传感器，用于感应轮毂、轮盘及动作齿轮组轮齿的位置；

转速传感器，用于感应电机的转速并发送给单片机；

行程传感器，用于感应动作齿轮组的位移并在达到设定阈值给单片机发送信号；

变频器，根据单片机的变频指令改变输入电压的频率而改变输出电压进而调整电机输出转速；

交流电压传感器，用于感应变频器的输出电压并发送给单片机；

所述单片机，还用于根据预定转速及变频器输出电压发出变频指令。

2.如权利要求1所述的自动盘车系统，其特征在于，所述轮盘包括：

盘体，具有用于供待盘转子主轴穿设的内孔，在轴向上至少一段外周侧设置有与所述第二齿轮啮合的外啮合齿；在轴向上至少一段外周侧设置呈正多边形，用于与待盘转子固定连接。

3.如权利要求1所述的自动盘车系统，其特征在于，所述滑动件包括首尾连接的第一立板、横板、倾斜板和悬板，所述倾斜板在立向上自上而下沿径向逐渐向内环形件倾斜；所述悬板安装在所述内环形件上；

所述径向件、外环形件、内环形件均呈板状，所述径向件内端通过楔形板固定有与所述第一立板正对的第二立板；

所述第一立板与所述第二立板之间设置有滑动机构。

4.如权利要求3所述的自动盘车系统，其特征在于，所述轮毂本体还包括沿径向向外沿延伸的边沿；

所述升降作动器底部安装在所述边沿上，动力做动端安装在所述滑动件的横板上，位于所述滑动件与所述边沿围设的空间内。

5.如权利要求1所述的自动盘车系统，其特征在于，所述控制装置还包括：

数模转换器，用于将单片机输出的数字信号转换为模拟信号，并发送给电磁阀和变频器；还用于将油压传感器、对准传感器、转速传感器、行程传感器和交流电压传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并发送给单片机。

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