CN2256609Y - 全数字式发电机组微机调速器 - Google Patents

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商国才
陈惠明
米增强
李彦田
李晋民
梁旭
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North China Electric Power University
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Abstract

一种新型全数字式发电机组微机调速器，由数字—位移控制装置、接力器、微机控制器、单片微机控制器、步进电机、机—液机构和数字—位移传感器构成，新型调速器按自动控制的原理，通过对发电机电压、频率、水轮机的导叶开度三个输入信号的处理，使整个系统实现了闭环控制；在调速器中，产生控制作用的新型机—液机构具有较高的线性度和位移控制量，且消除了机械卡涩和油路堵塞现象，是用于水轮发电机组或其它设备调速的理想装置。

Description

全数字式发电机组微机调速器
一种全数字式微机调速器，适用于发电机组的调速，也可用于其它数字位移控制系统。
目前，微机电调仍延用模拟电液转换器，这类转换器输入的是模拟电量，不能直接响应微机控制器输出的数字信号，需经A/D转换和功率放大后才能推动模拟式电液转换器，这类微机调速器其结构不合理，由于又有功率放大器，使稳定性变差。模拟电液转换器的机械液压部分常出现卡涩和油路堵塞，造成控制失灵，对工作介质油的洁净度要求较高，其输出的机械位移及作用力较小，不能直接推动主配压阀工作，至使机液随动系统结构复杂化。
本实用新型的目的是提供一种基于步进电动机的，将数字量直接变成具有足够机械位移和作用力的数字-位移控制装置。
本实用新型是基于自动控制原理来设计实现的，数字-位移控制装置是一个闭环自动控制系统，其中的机-液机构又是一个采用特殊设计的液压转换阀来推动液压缸中的活塞运动，新型转换阀改善了流量和输入信号的线性关系，降低了对工作介质油洁净度的要求。
调速器是这样实现的，微机控制器(3)将其输入的发电机电压u1、给定频率Fg和水轮机的导叶开度Y三个信号，按控制的要求加工形成表征控制规律的数字输出信号u，把u送入数-位控制装置(1)，由(1)将数字量转换成具有足够作用力的机械位移量L，对于大、中型发电机组，当(1)的输出作用力不足以推动水轮和导叶开度Y时，需加接力器(2)，进行功率放大来控制原动机(4)(水轮机或汽轮机等)，对于小型发电机组，一般不需要(2)就可直接控制(4)来驱动发电机实现调速，调速系统的结构框图见图-1。
数字-位移控制装置(1)是一个闭环的控制系统，装置的结构框图由图-2给出。数字-位移控制装置主要由4部分组成，它将自身输出的机械位移L；用数字-位移传感器(9)把位移量L变成数字量，该数字量同微机控制器的输入u相比较后的差值送给单片微机控制器(6)，由(6)控制步进电机(7)，(7)控制本装置特殊设计的机—液机构(8)，通过(8)获得具有足够作用力的机械位移量L。
数字-位移控制装置(1)中的核心部件机—液机构(8)，主要由转换阀(见图-4)、液压油缸(25)，油泵(26)、油箱(28)及联接管等构成，现结合图-3、图-4说明其技术特征及实施。在转换阀中部垂直于阀体(15)的中心线，每隔90°开一个正方形的孔，四个孔(19)、(20)、(21)、(22)的中心线在同一个横截面内，在(15)的中部离开4个孔一段矩离的适当位置垂直其中心线开两个圆孔(23)、(24)，两孔相隔90°，孔的中心线与孔(19)的中心线要错开45°(见图-4)。油孔(19)、(20)用油管联通后接油缸(25)的一侧，(25)的另一侧接通油孔(21)(22)。(24)为压力油孔，压力油从油箱(28)，经滤油器(27)，由油泵(26)供给。(23)为排油孔，排油入油箱(28)。
阀体内设有阀心轴(14)，(14)中部为一对称的十字形凸肩结构，凸肩的顶部是与阀体内孔相配合的圆弧形，满足一定的公差配合，(14)的中间凹部处相隔一定距离分别开一个通油孔(30)、(31)，两油孔相隔一定距离且垂直于阀心轴的中心线。转换阀通过一些附件与步进电机(7)装配在一个底板上，装配方式及阀的结构由图-4、图-5、图-6给出。
当步进电机启动，且顺时针转动一个角度时，自孔(24)来的压力油进入阀体内，油经孔(19)、(20)进入液压油缸(25)的左侧，并推动活塞产生位移；(25)右侧缸内的油将经(21)、(22)、(23)返回油箱(28)，反之亦然。
说明书附图中：
图-1全数字水轮机调速系统结构框图
图-2数字-位移控制装置结构框图
图-3机—液机构原理图
图-4转换阀装配图
图-5阀体结构图
图-6阀心轴结构图
图中(1)是数字-位移控制装置、(2)接力器、(3)微机控制器、(4)水轮机、(5)发电机、(6)单片微机控制器、(7)步进电机、(8)机—液机构、(9)数字-位移传感器、(10)底板、(11)(16)阀体前、后支架、(12)调整垫、(13)轴承、(14)阀心轴、(15)阀体、(17)联轴节、(18)电机支架、(19)、(20)、(21)、(22)方形油孔、(23)、(24)圆形油孔、(25)液压缸、(26)油泵、(27)滤油器、(28)油箱、(29)溢流阀、(30)、(31)油孔。

Claims (4)

1  一种全数字式发电机组微机调速器，由数字-位移控制装置(1)、接力器(2)、微机控制器(3)、单片微机控制器(6)、步进电机(7)、机-液机构(8)、数字-位移传感器(9)等构成，其特征在于：微机控制器(3)将来自电压互感器的电压信号，给定频率信号和水轮机的导叶开度三个信号按要求形成具有控制规律的数字输入量u，并将u送至数-位控制装置(1)；(1)由单片微机控制器(6)，步进电机(7)、机-液机构(8)、数字-位移传感器(9)按闭环控制形成数字-位移控制装置，(1)的输出机械位移量L经(9)变为数字量，将该数字量同(3)的输出u形成的差值送至单片机控制器(6)，(6)的输出至步进电机(7)，由机-液机构(8)将(7)的电位信号变成机械位移量L。
2  根据权利要求1所述的微机调速器，其特征在于：机-液机构(8)主要由转换阀、液压油缸(25)及附件组成，油孔(19)、(20)用油管联通后接液压缸(25)的一侧，(25)的另一侧接通油孔(21)、(22)，油孔(23)接油箱(28)，油孔(24)接油泵(26)再经滤油器(27)至(28)。
3  根据权利要求1所述的微机调速器，其特征在于：在转换阀中部垂直于阀体(15)的中心线，每隔90°开一个正方形的孔，4个方孔(19)、(20)、(21)、(22)的中心线在同一个横截面内；在(15)的中部，离开4个方孔所在截面一适当位置，垂直其中心线开两个圆孔(23)、(24)，两孔相隔90°，孔的中心线与孔(19)的中心线错开45°。
4  根据权利要求1所述的微机调速器，其特征在于：阀心轴(14)中部为对称的十字形凸肩结构，凸肩的顶部是与阀体内孔相配合的圆弧形，在(14)中间的凹部处设有两个相隔一定距离且中心线垂直的通油孔(30)、(31)。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101260858B (zh) * 2008-04-17 2010-04-21 山东电力研究院 大型水轮机导叶同步性调整与控制方法
CN102097992A (zh) * 2010-12-24 2011-06-15 中国长江三峡集团公司 一种步进电机调速器随动系统液压故障处理方法
CN103192700A (zh) * 2013-04-16 2013-07-10 西北农林科技大学 一种电动拖拉机的遥控变速装置
CN105449698A (zh) * 2015-05-13 2016-03-30 国网河南省电力公司电力科学研究院 一种新型水电机组负荷与频率控制器

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