CN111322193A - 一种水轮机导叶开度测量装置及测量方法 - Google Patents

一种水轮机导叶开度测量装置及测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水轮机导叶开度测量装置，包括绝对编码器，绝对编码器下表面固接有编码器固定架，绝对编码器的伸出轴穿过编码器固定架与联轴法兰的一端连接，联轴法兰另一端连接有编码器支架，编码器支架固接于导叶端盖上，本发明还公开了一种水轮机导叶开度测量方法，本发明可准确测量导叶开度值，避免了因导叶传动机构间的间隙的存在而出现的导叶开度滞后于接力器行程的问题，测得的导叶开度没有累积误差，同时避免了人为手动测量方法中的读数误差，采用绝对编码器所测的转动角度对应的每一个位置绝对唯一、抗干扰和测量精度高。

Description

一种水轮机导叶开度测量装置及测量方法
技术领域
本发明属于开度测量技术领域，涉及一种水轮机导叶开度测量装置，还涉及一种水轮机导叶开度测量方法。
背景技术
一般水电站在机组运行时，现有的水轮机导叶开度的测量方法是：测量导叶接力器行程S，根据生产厂家提供的接力器行程与导叶开度的关系得出导叶开度。该方法的不足之处在于：因导叶轴与接力器之间有多个传动零件，其间隙误差很大，机组运行一段时间后，连接板与导叶臂间的剪断销、连接板与叉头间及叉头与控制环小耳环间的叉头销或导叶臂与耳柄间及耳柄与控制环间的连杆销、控制环大耳环与接力器间的销均会有所形变，则接力器会出现滞后现象即接力器动作初期导叶未发生动作，这会导致原有水轮机(导水机构)生产厂家提供的的导叶接力器行程S与导叶开度的关系曲线S＝f(a0)失真，无法正确得出机组运行时的导叶开度，使控制导叶开度操作出现较大误差，影响电站机组出力、电力系统电力调度等。
此外，在发电机组检修过程中，水轮机导叶开度的测量仍旧是一个重要环节，现有的测量方法均是检修人员携带测量工具进入蜗壳内进行现场手动测量。这种方法存在的问题是：存在人为误差，测量效率低，此外在蜗壳中，存在一定的安全问题。如若无需进入蜗壳内部便可准确测量出导叶开度就可以避免这些问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种水轮机导叶开度测量装置，解决了现有技术中存在的导叶开度滞后与接力器行程、误差大的问题。
本发明的另一目的是提供一种水轮机导叶开度测量方法。
本发明所采用的技术方案是，一种水轮机导叶开度测量装置，包括绝对编码器，绝对编码器下表面固接有编码器固定架，绝对编码器的伸出轴穿过编码器固定架与联轴法兰的一端连接，联轴法兰另一端连接有编码器支架，编码器支架固接于导叶端盖上。
导叶轴连接有传动装置，传动装置连接有控制环，控制环连接有接力器。
编码器固定架一端连接绝对编码器，编码器固定架另一端固定在顶盖上。
绝对编码器通过导线连接专用显示及信号转换仪表。
本发明所采用的另一技术方案是，一种水轮机导叶开度测量方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，安装导叶开度测量装置，通过绝对编码器测量导叶转动角度，将导叶转动角度传输至专用显示及信号转换仪表；
步骤2，专用显示及信号转换仪表将导叶转动角度转换为导叶开度值，将导叶开度值显示并输送至中控室上机位；
步骤3，中控室上机位实时显示导叶开度。
步骤1中，水电站中控室发出动作命令，接力器动作，在接力器的推动下控制环运动，控制环通过传动装置带动导叶发生转动。
步骤1中，安装测量装置时，导叶处于全关位置。
步骤2中，专用显示及信号转换仪表根据设置的导叶转角和导叶开度的关系曲线将输入的转动角度信号通过内部解码计算，转换为导叶开度值信号输出。
步骤3中，中控室上机位根据电站需求实时监控导叶开度。
本发明的有益效果是，当机组运行时，使用绝对编码器测量水轮机导叶转动角度，可准确测量导叶的真实开度值，消除了导叶传动机构间的间隙误差，避免了接力器行程因间隙误差而出现滞后的影响，可在专用显示及信号转换仪表的显示屏上直接显示记录导叶开度值，再将此信号传输至中控室上机位，避免了人为手动测量方法中的读数误差，采用绝对编码器测量的导叶转动的角度所对应的每一个导叶开度值绝对唯一，抗干扰和测量精度高。
当机组检修时，也可使用此测量方法测量导叶开度，无需进入蜗壳里手动测量，避免了因环境因素而导致的人为误差，可远程测量，提高了测量效率，安全可靠，根据上机位反馈的精确导叶开度值，对电站机组出力调节、电力系统电力调度更加准确、方便、可靠、结构简单、安全可靠。
附图说明
图1是本发明一种水轮机导叶开度测量装置的结构示意图；
图2是本发明一种水轮机导叶开度测量装置的立体图；
图3是本发明中绝对编码器的工作原理图；
图4是本发明中导叶开度与导叶转角的示意图；
图5是本发明中导叶转角α与导叶开度a0的关系曲线图。
图中，1.绝对编码器，2.编码器支架，3.编码器固定架，4.专用显示及信号转换仪表，5.绝对编码器主轴，6.轴承，7.光栅板，8.光敏管，9.固定光栅，10.棱镜，11.发光二极管，12.传动装置，13.控制环。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种水轮机导叶开度测量装置，如图1和图2所示，包括绝对编码器1，绝对编码器1下表面固接有编码器固定架3，绝对编码器1的伸出轴穿过编码器固定架3与联轴法兰的一端连接，联轴法兰另一端连接有编码器支架2，编码器支架2固接于导叶端盖上。
导叶轴连接有传动装置12，传动装置12连接有控制环13，控制环13连接有接力器；
传动装置12包括连接板和导叶臂，连接板与导叶臂均套接在导叶轴外，且二者间采用剪断销固定，连接板位于导叶端盖下方，连接板端部安装第一个叉头，第一个叉头通过连接螺杆与第二个叉头固定连接，第二个叉头与控制环小耳环连接，控制环大耳环连接接力器。
编码器固定架3一端连接绝对编码器1，编码器固定架3另一端固定在顶盖上。
绝对编码器1通过导线连接专用显示及信号转换仪表4，专用显示及信号转换仪表4连接中控室上机位。
一种水轮机导叶开度测量方法，具体按照以下步骤进行：
步骤1，安装导叶开度测量装置，通过绝对编码器测量导叶转动角度，将导叶转动角度传输至专用显示及信号转换仪表；
步骤2，专用显示及信号转换仪表将导叶转动角度转换为导叶开度值，将导叶开度值输送至中控室上机位；
步骤3，中控室上机位实时显示导叶开度。
步骤1中，水电站中控室发出动作命令，接力器动作，在接力器的推动下控制环13运动，控制环13通过传动装置12带动导叶发生转动。
步骤1中，安装测量装置时，导叶处于全关位置。
步骤2中，专用显示及信号转换仪表4根据设置的导叶转角和导叶开度的关系曲线将输入的转动角度信号通过内部解码计算，转换为导叶开度值信号输出。
步骤3中，中控室上机位根据电站需求实时监控导叶开度。
水电站通过控制导叶开度控制发电量，开度的大小决定电站单机发电量。
绝对编码器1主要工作原理为光电转换，如图3所示，其输出的是数字量，在绝对式编码器的码盘，即光栅板7上存在有若干同心码道，每条码道由透光和不透光的扇形区间交叉构成，码道数就是其所在码盘的二进制数码位数，码盘的两侧分别是发光二极管11和光敏管8，发光二极管11是光源，绝对编码器主轴5上有轴承6和棱镜10，棱镜10可以放大光源，起聚光作用，固定光栅9确定光源发出的光经过码盘后只能直射光敏管上，码盘位置的不同会导致光敏管8受光情况不同进而输出二进制数不同，因此可通过输出二进制数来判断码盘位置即导叶旋转角度，光电编码器的码盘输出两个相位差相差90度的光码，根据双通道输出光码的状态(信号1、信号2)的改变便可判断出导叶轴的旋转角度。
图4分别表示一组导叶在不同的位置，位置1表示导叶全关位置，开度圆直径为0，导叶转动角度为0°；
位置2表示导叶由全关位置转动至导叶最优开度位置，开度圆的直径为213.8mm，导叶转动角度为27°；
位置3表示导叶最大可能开度位置，开度圆直径293.3mm，导叶转动角度为39°。
绝对编码器主轴5与导叶轴同心，导叶转动，固接于导叶端盖上的编码器支架及连轴法兰带动绝对编码器主轴5同步转动，通过绝对编码器1可精确测得导叶转动角度。
图5为此具体实施例中HL180-LJ-345型水轮机的导叶转角α与导叶开度a0的关系曲线图。本装置应用于实践中时，该关系曲线可由水轮机(导水机构)生产厂家提供，由于该关系曲线接近于线性，因此，一般采用拟合的一段近似直线予以替代。
绝对编码器1输出信号至专用显示及信号转换仪表4，专用显示及信号转换仪表4根据图5中导叶转角α与导叶开度a0的关系曲线进行参数设置，然后对转动角度信号通过内部解码计算，转换为导叶开度值信号输出至中控室上机位，得到导叶开度值，操作人员可根据中控室上机位反馈的导叶开度值，持续动作接力器，使导叶转动至运行所需的任意角度，从而实时监控测量的导叶开度，导叶开度准确测量并可以控制。
当机组运行时，使用绝对编码器测量水轮机导叶开度方法，可通过实时精确测量导叶转动角度从而得到导叶开度值，避免了因导叶传动机构间的间隙的存在而出现的导叶开度滞后于接力器行程的问题，测得的导叶开度没有累积误差。同时，绝对编码器的输出信号传至专用显示、信号转换仪表，由仪表根据厂家提供的导叶转角α与导叶开度a0的关系曲线进行内部解码、计算、显示、信号转换输出导叶开度值，再传送至上机位反馈给运行值班人员，避免了人为手动测量方法中的读数误差，采用绝对编码器测量的导叶角度所对应的每一个导叶开度值绝对唯一，抗干扰和测量精度高。另外，对于水轮机导叶开度因导水机构传动部件间隙扩大造成的导叶开度滞后于接力器行程的问题，运行值班人员也可以做到心中有数，根据情况适时进行检修。
此外，当机组检修时，也可使用此测量方法测量导叶开度，无需进入蜗壳里手动测量，避免了因环境因素而导致的人为误差，远程测量，提高了测量效率。根据上机位反馈的导叶开度值准确控制导叶开度，以便机组更好地完成调峰、调频等任务，也可使电网通过AGC调度机组时更加准确、可靠。

Claims (9)

1.一种水轮机导叶开度测量装置，其特征在于，包括绝对编码器(1)，所述绝对编码器(1)下表面固接有编码器固定架(3)，所述绝对编码器(1)的伸出轴穿过编码器固定架(3)与联轴法兰的一端连接，所述联轴法兰另一端连接有编码器支架(2)，所述编码器支架(2)固接于导叶端盖上。
2.根据权利要求1所述的一种水轮机导叶开度测量装置，其特征在于，所述导叶轴连接有传动装置(12)，所述传动装置(12)连接有控制环(13)，所述控制环(13)连接有接力器。
3.根据权利要求1所述的一种水轮机导叶开度测量装置，其特征在于，所述编码器固定架(3)一端连接绝对编码器(1)，所述编码器固定架(3)另一端固定在顶盖上。
4.根据权利要求1所述的一种水轮机导叶开度测量装置，其特征在于，所述绝对编码器(1)通过导线连接专用显示及信号转换仪表(4)。
5.一种水轮机导叶开度测量方法，其特征在于，具体按照以下步骤进行：
步骤1，安装导叶开度测量装置，通过绝对编码器(1)测量导叶转动角度，将导叶转动角度传输至专用显示及信号转换仪表(4)；
步骤2，专用显示及信号转换仪表(4)将导叶转动角度转换为导叶开度值，将导叶开度值输送至中控室上机位；
步骤3，中控室上机位实时显示导叶开度。
6.根据权利要求5所述的一种水轮机导叶开度测量方法，其特征在于，所述步骤1中，水电站中控室发出动作命令，接力器动作，在接力器的推动下控制环(13)运动，控制环(13)通过传动装置(12)带动导叶发生转动。
7.根据权利要求1所述的一种水轮机导叶开度测量方法，其特征在于，所述步骤1中，安装测量装置时，导叶处于全关位置。
8.根据权利要求1所述的一种水轮机导叶开度测量方法，其特征在于，所述步骤2中，专用显示及信号转换仪表(4)根据设置的导叶转角和导叶开度的关系曲线将输入的转动角度信号通过内部解码计算，转换为导叶开度值信号输出。
9.根据权利要求1所述的一种水轮机导叶开度测量方法，其特征在于，所述步骤3中，中控室上机位根据电站需求实时监控导叶开度。
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