CN202596900U - 用于燃气轮机试车的伺服控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于燃气轮机试车的伺服控制系统。伺服控制系统的手柄装置同轴地安装第一旋转编码器。第一旋转编码器顺次连接伺服电机驱动器、伺服电机及平行四边形连杆机构。平行四边形连杆机构可选择地连接油门执行器和/或导向叶片执行器。当手柄装置旋转第一角度时，第一旋转编码器将第一角度的角度信号转换为第一脉冲电信号后发送给伺服电机驱动器。伺服电机驱动器将第一脉冲电信号转换为驱动信号后发送给伺服电机。伺服电机根据收到的驱动信号驱动平行四边形连杆机构带动油门执行器和/或导向叶片执行器分别调节燃气轮机的油门和/或导向叶片。本实用新型可以精确调节油门和/或导向叶片，同时提高燃气轮机试车的可靠性及安全性。

Description

用于燃气轮机试车的伺服控制系统

技术领域

本实用新型涉及燃气轮机领域，特别地，涉及一种用于燃气轮机试车的伺服控制系统。

背景技术

燃气轮机在试车的过程中需对燃调油门进行角度的控制。目前，实现对燃调油门角度的控制主要采用软轴。具体为：软轴的一端连接位于试车现场的燃气轮机的燃调油门，其另一端延伸到控制间后连接于机械式拉杆上，拉杆上均布有很多角度刻盘，试车人员通过操作拉杆以实现对燃调油门的角度的控制。

采用上述方式实现对燃调油门的角度的控制存在如下问题：

1、因控制间与试车现场相距较远，软轴在长距离传递角度行程时，其间隙上的静态误差会因距离增长而增加，角度控制的精度不高，无法做到精确控制；

2、试车人员通过拉杆拉动软轴控制角度，仅能根据拉杆上标示的角度刻度来操纵燃气轮机，而无法知道此时燃气轮机本体上油门的实际机械角度，因而，无法准确判断当前燃气轮机的准确状态。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于燃气轮机试车的伺服控制系统，以解决燃气轮机试车时燃调油门控制精确度不高及无法得知油门的实际机械角度的技术问题。

为实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于燃气轮机试车的伺服控制系统，燃气轮机包括一油门执行器，油门执行器用于调节燃气轮机的油门，燃气轮机还包括一导向叶片执行器，导向叶片执行器用于调节燃气轮机的导向叶片，伺服控制系统包括操纵油门执行器和/或导向叶片执行器的手柄装置，手柄装置同轴地安装有第一旋转编码器，第一旋转编码器顺次地连接有伺服电机驱动器、伺服电机及平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构可选择地连接油门执行器和/或导向叶片执行器，其中，手柄装置可操作地旋转第一角度，第一旋转编码器同轴地与手柄装置旋转第一角度，且将第一角度的角度信号转换为第一脉冲电信号，并将第一脉冲电信号发送给伺服电机驱动器；伺服电机驱动器将第一脉冲电信号转换为驱动信号，并将驱动信号发送给伺服电机；伺服电机根据收到的驱动信号驱动平行四边形连杆机构带动油门执行器和/或导向叶片执行器分别调节油门和/或导向叶片。

进一步地，伺服电机在驱动信号的驱动下使得伺服电机的输出轴旋转第二角度，输出轴带动平行四边形连杆机构使得油门执行器和/或导向叶片执行器旋转第二角度。

进一步地，伺服控制系统还包括第二旋转编码器，第二旋转编码器经伺服电机驱动器连接于一控制装置，其中，第二旋转编码器与伺服电机的输出轴同轴地安装，第二旋转编码器同轴地与输出轴旋转第二角度，且将第二角度的角度信号转换为第二脉冲电信号，并将第二脉冲电信号发送给伺服电机驱动器；伺服电机驱动器根据接收的第二脉冲电信号读取第二角度值，控制装置从伺服电机驱动器采集第二角度值。

进一步地，伺服控制系统还包括一连接控制装置的人机界面，控制装置将第二角度值发送给人机界面，人机界面显示第二角度值。

进一步地，燃气轮机还包括附件装置，控制装置检测并采集附件装置的运行参数，如运行参数达到设定值，则控制装置发出控制信号给伺服电机驱动器，伺服电机驱动器根据控制信号驱动伺服电机的输出轴的输出角度归零，进而输出轴驱动平行四边形连杆机构带动油门执行器关闭油门。

本实用新型具有以下有益效果：

1、采用本实用新型的伺服控制系统对燃气轮机的油门和/或导向叶片进行调节，不需要再设置软轴，从而减少了控制误差，进而达到精确调节油门和/或导向叶片的目的；

2、操作人员通过本实用新型的伺服控制系统的人机界面即得知燃气轮机在试车过程中油门及导向叶片的实际机械角度，提高了燃气轮机试车的可靠性；

3、本实用新型的控制装置对燃气轮机的附件装置进行检测，当附件装置运行异常时，控制装置可以快速关闭油门，从而提高了燃气轮机试车的安全性。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型优选实施例的用于燃气轮机试车的伺服控制系统的结构示意图；以及

图2是本实用新型优选实施例的平行四边形连杆机构的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本实用新型的伺服控制系统在燃气轮机1的试车过程中，用于控制燃气轮机1的油门及导向叶片。本实用新型的伺服控制系统包括一手柄装置2，该手柄装置2同轴地安装有一个第一旋转编码器3。该第一旋转编码器3顺次地连接有伺服电机驱动器4、伺服电机5及平行四边形连杆机构6。平行四边形连杆机构6可选择地连接油门执行器11和/或导向叶片执行器13。

在燃气轮机1试车的过程中，如需对燃气轮机1的油门进行精确调节，通过操作手柄装置2使得油手柄装置2旋转到预定的第一角度。因第一旋转编码器3是与手柄装置2同轴安装的，因此，第一旋转编码器3也旋转了第一角度。同时，第一旋转编码器3采集第一角度的角度信号，并将第一角度的角度信号转换为第一脉冲电信号后发送给伺服电机驱动器4。伺服电机驱动器4将收到的第一脉冲电信号转换为驱动信号，并将驱动信号发送给伺服电机5。伺服电机5根据收到的驱动信号使得伺服电机5的输出轴旋转第二角度。因为伺服电机5的输出轴是连接于平行四边形连杆机构6的，因此平行四边形连杆机构6带动油门执行器11和/或导向叶片执行器13也旋转第二角度。通过改变油门执行器11和/或导向叶片执行器13的旋转角度来调节燃气轮机1的油门和/或导向叶片。

采用上述方式对燃气轮机1的油门和/或导向叶片进行调节，不需要再设置软轴，从而减少了控制误差，进而达到精确调节油门和/或导向叶片的目的。

在上述实施方式中，伺服电机5的输出轴旋转第二角度，输出轴经平行四边形连杆机构6带动油门执行器11和/或导向叶片执行器13也旋转第二角度。伺服电机5的输出轴旋转的第二角度与油门执行器11和/或导向叶片执行器13旋转的第二角度相同，是因为采用了如图2所示的平行四边形连杆机构6。

如图2所示，平行四边形连杆机构6包括第一钢杆a、第二钢杆c及第三钢杆b。第一钢杆a与第二钢杆c通过第一铰链d3连接，第二钢杆c与第三钢杆b通过第二铰链d4连接。其中，第一钢杆a的长度与第三钢杆b的长度相等，第一钢杆a的第一端d1连接于伺服电机5的输出轴，第三钢杆b的第一端d2连接于油门执行器11和/或导向叶片执行器13。第二钢杆c到第一钢杆a的第一端d1及到第三钢杆b的第一端d2距离相等。因此，第一钢杆a、第二钢杆c及第三钢杆b构成平行四边形的平面连杆机构。当伺服电机5的输出轴带动第一钢杆a转到a’位置时，相应地，第二钢杆c在第一铰链d3的带动下转到c’位置，第三钢杆b在第二铰链d4的带动下转到b’位置，同时，第一铰链d3及第二铰链d4分别位于d3’及d4’的位置。此时，油门执行器11在第三钢杆b的带动下也旋转到b’位置。由平行四边形原理可知：∠aa′＝∠bb′，即伺服电机5的输出轴旋转的第二角度等于油门执行器11和/或导向叶片执行器13旋转的第二角度。

优选地，为了能够采集到油门执行器11和/或导向叶片执行器13旋转的第二角度的第二角度值，本实用新型的伺服控制系统还设置有第二旋转编码器7。该第二旋转编码器7同轴地安装于伺服电机5的输出轴，且该第二旋转编码器7经伺服电机驱动器4连接于一控制装置8。当伺服电机5的输出轴旋转第二角度时，第二旋转编码器7同时旋转第二角度。第二旋转编码器7将第二角度的角度信号转换为第二脉冲电信号，并将第二脉冲电信号发送给伺服电机驱动器4。伺服电机驱动器4接收第二脉冲电信号后并从其中读取输出轴旋转第二角度的第二角度值。控制装置8从伺服电机驱动器4中采集第二角度值，并将第二角度值进行存储。

优选地，为了能够将采集的第二角度值进行显示，控制装置8还连接有一人机界面9。控制装置8将已存储的第二角度值发送给人机界面9进行显示。因为油门执行器11和/或导向叶片执行器13旋转的第二角度等于伺服电机5的输出轴旋转的第二角度，因此，在人机界面9显示的第二角度值即为油门执行器11和/或导向叶片执行器13所旋转的实际机械角度。人机界面9对第二角度值进行显示，使得操作人员更直观的了解燃气轮机1在试车过程中的油门执行器11和/或导向叶片执行器13的实际机械角度，进而了解燃气轮机1的油门和/或导向叶片的运行状况。

燃气轮机1还包括多个附件装置15。在燃气轮机1试车的过程中，上述的控制装置8实现对附件装置15的检测，并采集附件装置15的运行参数。控制装置8判断所采集的运行参数是否达到紧急停车的设定值，如果运行参数达到紧急停车的设定值，则控制装置8发出控制信号给上述的伺服电机驱动器4。伺服电机驱动器4根据控制信号驱动伺服电机5的输出轴的输出角度归零，同时输出轴驱动上述的平行四边形连杆机构6带动油门执行器11的旋转角度归零，即：油门执行器11关闭燃气轮机1的油门。从而停止对燃气轮机1供应燃油，使得燃气轮机1在异常状态下可以自动紧急停车，而无需操作人员操作燃气轮机1的停止。

在本实用新型的其它实施方式中，如需对燃气轮机1的油门及导向叶片分别进行调节，一方面可以采用上述的伺服控制系统实现对油门的控制，同时，还可以增设一套相同结构的伺服控制系统实现对导向叶片的调节。

综上，燃气轮机1在试车的过程中，采用本实用新型的伺服控制系统可以实现对油门及导向叶片及时且精确的控制，同时，操作人员通过人机界面9即得知燃气轮机1在试车过程中油门及导向叶片的实际机械角度，提高了燃气轮机1试车的可靠性。同时，控制装置8对燃气轮机1的附件装置10进行检测，当附件装置10运行异常时，控制装置8可以快速关闭油门，从而提高了燃气轮机1试车的安全性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于燃气轮机(1)试车的伺服控制系统，所述燃气轮机(1)包括一油门执行器(11)，所述油门执行器(11)用于调节所述燃气轮机(1)的油门，所述燃气轮机(1)还包括一导向叶片执行器(13)，所述导向叶片执行器(13)用于调节所述燃气轮机(1)的导向叶片，其特征在于，所述伺服控制系统包括操纵所述油门执行器(11)和/或所述导向叶片执行器(13)的手柄装置(2)，所述手柄装置(2)同轴地安装有第一旋转编码器(3)，所述第一旋转编码器(3)顺次地连接有伺服电机驱动器(4)、伺服电机(5)及平行四边形连杆机构(6)，所述平行四边形连杆机构(6)可选择地连接所述油门执行器(11)和/或所述导向叶片执行器(13)，其中，

所述手柄装置(2)可操作地旋转第一角度，所述第一旋转编码器(3)同轴地与所述手柄装置(2)旋转所述第一角度，且将所述第一角度的角度信号转换为第一脉冲电信号，并将所述第一脉冲电信号发送给所述伺服电机驱动器(4)；

所述伺服电机驱动器(4)将所述第一脉冲电信号转换为驱动信号，并将所述驱动信号发送给所述伺服电机(5)；

所述伺服电机(5)根据收到的所述驱动信号驱动所述平行四边形连杆机构(6)带动所述油门执行器(11)和/或所述导向叶片执行器(13)分别调节所述油门和/或所述导向叶片。

2.根据权利要求1所述的用于燃气轮机(1)试车的伺服控制系统，其特征在于，所述伺服电机(5)在所述驱动信号的驱动下使得所述伺服电机(5)的输出轴旋转第二角度，所述输出轴带动所述平行四边形连杆机构(6)使得所述油门执行器(11)和/或所述导向叶片执行器(13)旋转所述第二角度。

3.根据权利要求2所述的用于燃气轮机(1)试车的伺服控制系统，其特征在于，所述伺服控制系统还包括第二旋转编码器(7)，所述第二旋转编码器(7)经所述伺服电机驱动器(4)连接于一控制装置(8)，其中，

所述第二旋转编码器(7)与所述伺服电机(5)的所述输出轴同轴地安装，所述第二旋转编码器(7)同轴地与所述输出轴旋转所述第二角度，且将所述第二角度的角度信号转换为第二脉冲电信号，并将所述第二脉冲电信号发送给所述伺服电机驱动器(4)；

所述伺服电机驱动器(4)根据接收的所述第二脉冲电信号读取第二角度值，所述控制装置(8)从所述伺服电机驱动器(4)采集所述第二角度值。

4.根据权利要求3所述的用于燃气轮机(1)试车的伺服控制系统，其特征在于，所述伺服控制系统还包括一连接所述控制装置(8)的人机界面(9)，所述控制装置(8)将所述第二角度值发送给所述人机界面(9)，所述人机界面(9)显示所述第二角度值。

5.根据权利要求3或4所述的用于燃气轮机(1)试车的伺服控制系统，其特征在于，所述燃气轮机(1)还包括附件装置(15)，所述控制装置(8)检测并采集所述附件装置(15)的运行参数，如所述运行参数达到设定值，则所述控制装置(8)发出控制信号给所述伺服电机驱动器(4)，所述伺服电机驱动器(4)根据所述控制信号驱动所述伺服电机(5)的所述输出轴的输出角度归零，进而所述输出轴驱动所述平行四边形连杆机构(6)带动所述油门执行器(11)关闭所述油门。

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