RU2178087C1

RU2178087C1 - Barring gear

Info

Publication number: RU2178087C1
Application number: RU2000116594A
Authority: RU
Inventors: Л.Л. Балыбердин; В.И. Галанов; Р.В. Евстратов; Б.Н. Куценко; В.А. Мазуров; О.В. Суслова; А.В. Ладыгин
Original assignee: Балыбердин Леонид Леонидович; Галанов Владимир Иванович; Евстратов Руслан Владимирович; Куценко Борис Николаевич; Мазуров Валентин Анатольевич; Суслова Ольга Владимировна; Ладыгин Алексей Валерьевич
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2002-01-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: proposed barring gear designed for rotation of turbomachine rotors has electric motor of barring mechanism, control time forming unit, tachogenerator connected with turbine rotor, and rotor dynamic characteristics analyzer placed in circuit connecting tachogenerator with forming unit. Barring gear has also differential gear train whose input shaft is connected to electric motor of barring mechanism, regulating shaft is connected to regulating electric machine, and output shaft is connected to gear train. Regulating electric machine is connected to output of control unit. One of inputs of control unit is connected to control time forming unit. It has also position setter, speed setter and accelerator setter whose outputs are connected to inputs of control time forming unit, and three adders connected by their outputs to corresponding inputs of control unit. Some inputs of adders are connected to outputs of control time forming unit. Other inputs of three adders are connected, respectively, to outputs of turning angle transmitter, tachogenerator and differentiator, while input of differentiator is connected to one of outputs of tachogenerator and turning angle transmitter is coupled with turbine rotor. Such design of barring gear improved reliability owing to use of differential gear train coupling drive electric motor and turbine rotor and makes it possible to improve accuracy of turning owing to automatic control of speed and acceleration in process of operation of barring gear. EFFECT: improved reliability.

Description

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано для вращения роторов турбомашин. The invention relates to turbine construction and can be used to rotate rotors of turbomachines.

Известно валоповоротное устройство, содержащее электродвигатель, размещенную в корпусе червячную пару и две зубчатые передачи [1] . Known shaft-turning device containing an electric motor located in the housing of a worm pair and two gears [1].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является валоповоротное устройство, содержащее электродвигатель валоповоротного механизма, к которому подсоединен блок включения, связанный с выходом блока формирования продолжительности управления, и тахогенератор, сочлененный с ротором и подсоединенный своим выходом к входу блока формирования, содержащее также анализатор динамических характеристик ротора, включенный в цепь соединения тахогенератора с блоком формирования, и блок торможения, подсоединенный своим выходом к дополнительному выходу блока формирования, а выходом - к электродвигателю [2] . The closest in technical essence and the achieved technical result is a shaft-turning device containing a shaft-turning mechanism electric motor, to which a switching unit connected to the output of the control duration forming unit is connected, and a tachogenerator coupled to the rotor and connected to the input of the forming unit by its output, also containing an analyzer dynamic characteristics of the rotor included in the connection circuit of the tachogenerator with the forming unit, and the braking unit, connected nenny its output to an additional output formation unit and output - to the motor [2].

Недостатками прототипа является трудность обеспечения безударного зацепления червячной пары и значительные осевые нагрузки на вал червяка при аварийном отключении электропривода, что может явиться причиной поломки устройства; кроме того, отсутствует возможность автоматического изменения, регулирования скорости и ускорения при работе устройства, что может ограничивать точность поворота. The disadvantages of the prototype is the difficulty of providing shock-free engagement of the worm pair and significant axial loads on the worm shaft during an emergency shutdown of the electric drive, which can cause a device breakdown; in addition, there is no possibility of automatic change, speed control and acceleration during operation of the device, which may limit the accuracy of rotation.

Задачей изобретения является создание валоповоротного устройства, которое обладает повышенной надежностью за счет наличия зубчатой дифференциальной передачи, связывающей приводной электродвигатель и ротор турбины, а также повышенной точностью поворота за счет автоматического регулирования скорости и ускорения при работе устройства. The objective of the invention is the creation of a shaft-turning device, which has increased reliability due to the presence of a differential gear transmission connecting the drive motor and the turbine rotor, as well as increased turning accuracy due to automatic speed and acceleration control during operation of the device.

Поставленная задача решается тем, что устройство содержит электродвигатель валоповоротного механизма, блок формирования продолжительности управления, тахогенератор, сочлененный с ротором турбины, анализатор динамических характеристик ротора, включенный в цепь соединения тахогенератора с блоком формирования. The problem is solved in that the device comprises a shaft-turning mechanism electric motor, a control duration formation unit, a tachogenerator articulated with a turbine rotor, a rotor dynamic characteristics analyzer included in the connection circuit of the tachogenerator with the forming unit.

Новым по сравнению с прототипом является то, что валоповоротное устройство содержит зубчатую дифференциальную передачу, входной вал которой присоединен к электродвигателю валоповоротного механизма, регулирующий вал - к регулирующей электрической машине, а выходной - к зубчатой передаче, регулирующая электрическая машина подключена к выходу блока управления, один из входов которого подключен к блоку формирования продолжительности управления, задатчик положения, задатчик скорости и задатчик ускорения, выходы которых подключены к входам блока формирования продолжительности управления, три суммирующих элемента, подключенных своими выходами к соответствующим входам блока управления, при этом одни из входов суммирующих элементов подключены к выходам блока формирования продолжительности управления, вторые из входов трех суммирующих элементов присоединены соответственно к выходам датчика угла поворота, тахогенератора и блока дифференцирования, вход блока дифференцирования присоединен к одному из выходов тахогенератора, а датчик угла поворота сочленен с ротором турбины. New in comparison with the prototype is that the shaft-turning device contains a differential gear, the input shaft of which is connected to the electric motor of the shaft-turning mechanism, the control shaft is connected to the regulating electric machine, and the output shaft is connected to the gear transmission, the regulating electric machine is connected to the output of the control unit, one from the inputs of which is connected to the control duration formation unit, a position controller, a speed controller and an acceleration controller, the outputs of which are connected to the input m of the control duration formation unit, three summing elements connected by their outputs to the corresponding inputs of the control unit, while one of the inputs of the summing elements is connected to the outputs of the control duration formation unit, the second of the inputs of the three summing elements are connected respectively to the outputs of the rotation angle sensor, tachogenerator and differentiation unit, the input of the differentiation unit is connected to one of the outputs of the tachogenerator, and the angle sensor is connected to the rotor tour ins.

Новая совокупность указанных признаков необходима и достаточна для получения указанного технического результата, так как введение зубчатой дифференциальной передачи обеспечивает безударное зацепление и увеличивает ресурс устройства, а введение регулирующий электрической машины, блока управления, датчика угла поворота, блока дифференцирования, задатчиков угла поворота, скорости и ускорения, суммирующих элементов и соответствующее их подключение обеспечивает возможность регулирования скорости и ускорения при работе устройства, что увеличивает точность поворота. A new set of these features is necessary and sufficient to obtain the indicated technical result, since the introduction of gear differential transmission provides shockless engagement and increases the device’s life, and the introduction of a regulating electric machine, control unit, rotation angle sensor, differentiation unit, rotation angle, speed and acceleration adjusters summing elements and their corresponding connection provides the ability to control speed and acceleration during operation of the device, th increase swing precision.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства. The invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of the device.

Устройство содержит электродвигатель 1, дифференциальную зубчатую передачу 2, входной вал которой присоединен к электродвигателю 1, регулирующий вал - к регулирующей электрической машине 3, а выходной вал - к зубчатой передаче 4, которая соединена с ротором 5 турбины. На валу ротора 5 турбины расположен тахогенератор 6, два из выходов которого подключены соответственно к входу анализатора 7 динамических характеристик и к входу блока 8 дифференцирования. Выход анализатора 7 динамических характеристик подключен к одному из входов блока 9 формирования продолжительности управления. Устройство также содержит суммирующие элементы 10, 11, 12, одни из входов которых подключены к выходам блока 9 формирования продолжительности управления, вторые входы присоединены соответственно к выходу датчика 13 угла поворота, расположенного на валу ротора 5 турбины, к третьему выходу тахогенератора 6 и к выходу блока 8 дифференцирования. Выходы суммирующих элементов 10, 11, 12 подключены к входам блока 14 управления, четвертый из входов которого подключен к одному из выходов блока 9 формирования продолжительности сигнала управления, а выход блока 14 управления подключен к регулирующей машине 3. Устройство содержит также задатчик 15 угла поворота, задатчик 16 скорости, задатчик 17 ускорения, подключенные своими выходами к входам блока 9 формирования продолжительности управления. The device comprises an electric motor 1, a differential gear 2, the input shaft of which is connected to the electric motor 1, the control shaft to the control electric machine 3, and the output shaft to the gear 4, which is connected to the turbine rotor 5. A tachogenerator 6 is located on the shaft of the turbine rotor 5, two of the outputs of which are connected respectively to the input of the analyzer 7 of dynamic characteristics and to the input of the differentiation unit 8. The output of the analyzer 7 of the dynamic characteristics is connected to one of the inputs of the block 9 forming the duration of the control. The device also contains summing elements 10, 11, 12, one of the inputs of which is connected to the outputs of the control duration generating unit 9, the second inputs are connected respectively to the output of the rotation angle sensor 13 located on the shaft of the turbine rotor 5, to the third output of the tachogenerator 6 and to the output unit 8 of differentiation. The outputs of the summing elements 10, 11, 12 are connected to the inputs of the control unit 14, the fourth of the inputs of which is connected to one of the outputs of the control signal generating unit 9, and the output of the control unit 14 is connected to the control machine 3. The device also includes a rotation angle adjuster 15, speed adjuster 16, acceleration adjuster 17, connected by their outputs to the inputs of the block 9 forming the duration of control.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Работа предложенного устройства может осуществляться в двух режимах: 1) ротор 5 турбины периодически поворачивается на 180^o с определенным интервалом времени (дискретный режим); 2) ротор 5 турбины вращается непрерывно (непрерывный режим).The operation of the proposed device can be carried out in two modes: 1) the turbine rotor 5 is periodically rotated 180 ^o with a certain time interval (discrete mode); 2) the turbine rotor 5 rotates continuously (continuous mode).

Работа устройства в непрерывном режиме осуществляется следующем образом. The operation of the device in continuous mode is as follows.

При поступлении команды на включение валоповоротного устройства включается электродвигатель 1, одновременно подается сигнал на блок 9 формирования продолжительности управления, срабатывает блок 14 управления, подается напряжение на регулирующую электрическую машину 3. When a command is received to turn on the shaft-turning device, the electric motor 1 is turned on, at the same time a signal is sent to the control duration generating unit 9, the control unit 14 is activated, and the voltage is supplied to the control electric machine 3.

Сигнал, пропорциональный заданному значению скорости, с блока 9 формирования продолжительности управления поступает на вход суммирующего элемента 11, на другой вход которого подается сигнал с тахогенератора 6. С выхода суммирующего элемента 11 корректирующий сигнал поступает на вход блока 14 управления, который изменяет напряжение, подаваемое на электрическую регулирующую машину 3, скорость ее вращения изменяется, а следовательно, изменяются и скорости вращения выходного вала дифференциальной зубчатой передачи 2 и ротора 5 турбины. Таким образом, при работе валоповоротного устройства в непрерывном режиме имеется возможность корректировать скорость вращения ротора 5 турбины в автоматическом режиме. A signal proportional to the set speed value is supplied from the summing control unit 9 to the input of the summing element 11, to the other input of which a signal from the tachogenerator 6 is fed. From the output of the summing element 11, the correction signal is supplied to the input of the control unit 14, which changes the voltage applied to an electric control machine 3, its rotation speed changes, and therefore, the rotation speeds of the output shaft of the differential gear 2 and the turbine rotor 5 also change. Thus, when the shaft-turning device is in continuous mode, it is possible to adjust the speed of rotation of the turbine rotor 5 in automatic mode.

Работа валоповоротного устройства в дискретном режиме осуществляется следующим образом. The operation of the shaft-turning device in discrete mode is as follows.

При вращении ротора 5 турбины появляется сигнал от тахогенератора 6, который подается на анализатор 7 динамических характеристик, вычисляющий по переходной функции динамические характеристики турбины (время запаздывания и постоянную времени). Эти вычисленные характеристики подаются на блок 9 формирования, где вырабатываются команды, определяющие продолжительность включения и время торможения регулирующей машины 3. When the rotor 5 of the turbine rotates, a signal appears from the tachogenerator 6, which is supplied to the dynamic characteristics analyzer 7, which calculates the dynamic characteristics of the turbine (delay time and time constant) using the transition function. These calculated characteristics are fed to the forming unit 9, where commands are generated that determine the on-time and braking time of the control machine 3.

По истечение интервала, соответствующего найденной продолжительности включения, на блок 14 управления подается соответствующая команда и блок 14 управления отключает питание от регулирующей электрической машины 3 или осуществляет ее реверсирование. After the interval corresponding to the found on-time has elapsed, the corresponding command is sent to the control unit 14 and the control unit 14 turns off the power from the control electric machine 3 or reverses it.

При отключении питания от регулирующей электрической машины устраняется силовая связь между электродвигателем 1 и ротором 5 турбины, который остановится через определенный блоком 9 формирования интервал времени. When the power is disconnected from the regulating electric machine, the power connection between the electric motor 1 and the turbine rotor 5 is eliminated, which will stop after a time interval determined by the forming unit 9.

Для обеспечения поворота ротора 5 турбины ровно на заданный угол сигнал с датчика 13 угла поворота и сигнал, пропорциональный заданному углу, от блока 9 формирования подается на суммирующий элемент 10, откуда подается команда коррекции на блок 14 управления. To ensure the rotation of the turbine rotor 5 exactly at a predetermined angle, the signal from the rotation angle sensor 13 and a signal proportional to the predetermined angle are supplied from the forming unit 9 to the summing element 10, from where a correction command is sent to the control unit 14.

Для коррекции скорости во время работы валоповоротного устройства сигналы от тахогенератора и от блока 9 формирования поступают на суммирующий элемент 11 и команда коррекции подается на блок 14 управления. To correct the speed during the operation of the shaft-turning device, the signals from the tachogenerator and from the forming unit 9 are fed to the summing element 11 and the correction command is sent to the control unit 14.

Для коррекции ускорения сигнал от тахогенератора 6 поступает на блок 8 дифференцирования, с выхода которого сигнал, пропорциональный ускорению, поступает на сумматор 12, и от блока 9 формирования поступают на суммирующий элемент 11, на другой вход которого подается сигнал от блока 9 формирования, определяющий заданное ускорение, и команда коррекции с суммирующего элемента 11 подается на блок 14 управления. To correct the acceleration, the signal from the tachogenerator 6 is supplied to the differentiation unit 8, from the output of which a signal proportional to the acceleration is supplied to the adder 12, and from the forming unit 9, they are fed to the summing element 11, to the other input of which a signal from the forming unit 9, which determines the specified acceleration, and the correction command from the summing element 11 is supplied to the control unit 14.

Изобретение может быть использовано в системах автоматизации валоповоротных устройств турбоагрегатов. The invention can be used in automation systems of rotary devices of turbine units.

Источники информации
1. Липатова А. И. Конструкции валоповоротных устройств. Энергетическое оборудование. М. : НИИинформтяжмаш, 1974, 33, с. 15-20.Sources of information
1. Lipatova A. I. Design of shaft-turning devices. Power equipment. M.: NIIinformtyazhmash, 1974, 33, p. 15-20.

2. А. с. 638742 на изобретение "Устройство для поворота ротора турбоагрегата". Авторы Куценко Б. Н. и др. Заявка 2485084 от 5.05.1977; опубл. в Бюл. Изобр. 47 25.12.78. 2. A. p. 638742 on the invention "Device for turning the rotor of a turbine unit". The authors Kutsenko B. N. and others. Application 2485084 from 05/05/1977; publ. in bull. Fig. 47 12/25/78.

Claims

A shaft-turning device comprising a shaft-turning mechanism electric motor, a control duration forming unit, a tachogenerator articulated with a turbine rotor, a rotor dynamic performance analyzer included in the connection circuit of the tachogenerator with the forming unit, characterized in that it comprises a gear differential gear, the input shaft of which is connected to the electric motor of the rotary mechanism, the regulating shaft - to the regulating electric machine, and the output - to the gear transmission, adjustable The electric machine is connected to the output of the control unit, one of the inputs of which is connected to the control duration formation unit, a position controller, a speed controller and an acceleration controller, the outputs of which are connected to the inputs of the control duration formation unit, three summing elements connected by their outputs to the corresponding inputs of the unit control, while one of the inputs of the summing elements are connected to the outputs of the unit for forming the duration of control, the second of the inputs of three sums ruyuschih elements are connected respectively to the outputs of the rotation angle sensor, and a tacho differentiation block differentiation input unit is connected to one of the outputs of the tachogenerator and the rotation angle sensor is joined with the turbine rotor.