轉速信號器的製作方法
2023-06-22 12:21:46
專利名稱：轉速信號器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發電機組轉速信號監測裝置，尤其是一種實現水輪發電機組自動控制和機組安全保護的轉速信號器。
為解決上述技術問題，本實用新型所採用的技術方案如下一種轉速信號器，包括外罩、殼體、傳動機構、電氣轉速裝置，其特徵在於；安裝在殼體內的驅動齒輪固定在轉動套上，通過傳動機構與發電機組軸連接，殼體上還安裝有斷開或接通控制電路的機械轉速開關，驅動齒輪與機械轉速開關的小齒輪相嚙合組成齒輪增速機構驅動機械轉速開關。
本實用新型傳動機構為「S」型片彈簧傳動機構，該機構中下驅動盤與水輪發電機組的軸相連接，下驅動盤又通過墊塊、下驅動片、傳動軸、上驅動片、上驅動盤、連接法蘭、轉動套、驅動齒輪和裝在殼體內的軸承相連接。
本實用新型所述上下驅動片為「S」型片彈簧。
本實用新型殼體上設置有用於發電機組過速保護的機械過速開關，其上可安裝水銀開關或微動開關。
本實用新型驅動齒輪上還裝有飛球、飛球臂和彈簧，飛球臂可撥動套在轉動套上的滑動軸套作上、下移動，滑動軸套上端的環形槽可撥動機械過速開關的搖臂偏轉，通過搖臂的偏轉驅動機械過速開關。
本實用新型殼體上還安裝有零轉速傳感器，其感應面與驅動齒輪的齒面之間保持一定間隙，驅動齒輪是由導磁材料製成，它的齒面為零轉速傳感器磁路的組成部分。
本實用新型傳動機構為撥叉傳動機構，發電機組軸與驅動法蘭相連接，驅動法蘭上的傳動銷插入下驅動盤耦合器的兩圓孔內，用於撥動傳動軸隨發電機組軸同步轉動。
如上所述，傳動軸又通過上驅動盤、連接法蘭、轉動套、驅動齒輪和裝在殼體中的軸承相連接。當水輪發電機組軸轉動時，由撥叉傳動機構使驅動齒輪與水輪發電機組軸同步轉動。
本實用新型所述電氣轉速裝置為端子盒或電氣轉速信號裝置。
本實用新型的有益效果及特點在於一、能提供連續的幅值恆定的轉速脈衝信號或兩組連續的相位相差為1/4周期的幅值恆定的轉速脈衝信號；二、能輸出20％～180％機組額定轉速的多達4種不同動作轉速的機械轉速開關量電信號；三、能指示機組所處的狀態；四、適用機組轉速範圍從100～500r/min額定轉速；五、零部件通用性強，為了適用不同的機組轉速僅需配置不同的飛球或彈簧或齒輪。其它零部件都可通用。還可根據用戶需要選擇不同的傳動方式、機械轉速開關數量、頂燈以及PLC型電氣轉速信號裝置；六、採用防塵球軸承，維護工作量很小。
如採用撥叉傳動機構，在該機構中水輪發電機組軸與驅動法蘭15相連接，驅動法蘭15上的傳動銷插入下驅動盤耦合器16的兩圓孔內，用於撥動傳動軸隨水輪發電機組軸同步轉動。傳動軸7又通過上驅動盤17、連接法蘭18、轉動套14、驅動齒輪13和裝在殼體9中的軸承28相連接。當水輪發電機組軸轉動時，由撥叉傳動機構使驅動齒輪13與水輪發電機組軸同步轉動。
若採用「S」型片彈簧傳動機構，在該機構中下驅動盤與水輪發電機組的軸相連接，下驅動盤又通過墊塊、下驅動片(即「S」型片彈簧)、傳動軸、上驅動片(「S」型片彈簧)、上驅動盤、連接法蘭、轉動套、驅動齒輪和裝在殼體內的軸承相連接。
驅動齒輪13與三個機械轉速開關3的小齒輪19相嚙合組成齒輪增速機構，驅動三個機械轉速開關3。可以根據需要，通過選取不同的驅動齒輪13的齒數和小齒輪19的齒數獲得不同的機械轉速開關的轉速。以便設定不同的動作轉速值。殼體9上最多可以安裝三個機械轉速開關3。驅動齒輪13上還裝有另一套飛球20、飛球臂21和彈簧22，飛球臂21可以撥動套在轉動套14上的滑動軸套8作上、下移動。滑動軸套8上端的環形槽用於撥動過速開關2的搖臂偏轉，通過搖臂的偏轉驅動過速開關2。安裝在殼體9上的零轉速傳感器1的感應面與驅動齒輪13的齒面之間保持0.7m左右的間隙。驅動齒輪13是由導磁材料做成的，它的齒面是零轉速傳感器1磁路的組成部分。因此，當水輪發電機組軸轉動時，通過傳動機構使驅動齒輪13與水輪發電機組軸同步轉動。
當水輪發電機組軸轉速上升到機械過速開關2設定的動作轉速時，離心力克服設定的彈簧6預拉力，飛球4和飛球臂5在離心力作用下發生偏轉，滑動軸套8向上移動使過速開關2的搖臂發生偏轉，過速開關2上的水銀開關23觸點發出過速信號。飛球臂5上的緊釘螺釘24用於設定彈簧6的預拉力即動作轉速。同時，由驅動齒輪13與三個機械轉速開關3的小齒輪19相嚙合組成的增速機構驅動三個機械轉速開關3，當轉速分別達到各機械轉速開關3的設定動作轉速時，離心力克服裝在下升降杆25上的彈簧的預拉力，機械轉速開關3上的飛球臂21在離心力作用下發生偏轉，通過上、下升降杆26、25撥動搖臂偏轉，機械轉速開關3上的水銀開關23觸點發出機械轉速開關信號。機械轉速開關3上的調整螺塞27用於設定彈簧22的預拉力即動作轉速。
當驅動齒輪13與水輪發電機組軸同步轉動時，零轉速傳感器1磁路中的磁阻發生變化，它變化的周期是轉速的函數。磁阻的變化使零轉速傳感器1的磁場強度發生變化，通過零轉速傳感器1內部轉換輸出一系列頻率與轉速成正比的、幅值恆定的方波信號。
上述撥叉傳動機構與「S」型片彈簧傳動機構是為了適應不同機型的安裝要求而設計的，除傳動方式不同外，其餘結構和工作原理完全相同。
轉速信號轉速信號是由對著驅動齒輪13面安裝的零轉速傳感器1產生的。由於驅動齒輪13是用導磁材料做成的，它的齒面是零轉速傳感器1磁路的組成部份。當驅動齒輪13旋轉時，零轉速傳感器1磁路中的磁阻發生變化，它變化的周期是轉速的函數。磁阻的變化使零轉速傳感器1的磁場強度發生變化，從而輸出一系列頻率與轉速成正比的方波信號。
輸出信號的幅值恆定，不受轉速變化的影響。零轉速傳感器1輸出的信號頻率由下式確定f=nz60]]>式中f—傳感器輸出信號的頻率(Hz)n—機組軸的轉速(r/min)z—驅動齒輪的齒數零轉速傳感器1的一個明顯的優點是它能在驅動齒輪13與零轉速傳感器1之間的間隙達到0.7mm的情況下使用。在此情況下推薦採用模數為1.5～3的齒輪，齒頂寬度不小於7mm。
轉速信號器傳動軸7與水輪發電機組軸的連接方式考慮了機組振動，軸的正常擺度以及方便安裝和更換備件的要求，安裝時其偏心值允許不大於1mm。此外，為了立式水輪發電機組頂轉子，抽、放推力軸瓦，允許軸向移動量達26mm。
轉速信號器的驅動部份和殼體與機組絕緣，這是為了切斷軸電流的途徑。
機械過速開關機械過速開關的過速動作機構裝在驅動齒輪13的齒盤上。當水輪發電機組軸轉動時，它跟隨驅動齒輪一起轉動。當轉速上升到或超過預先設定的動作轉速時，過速動作機構被離心力驅動，使機械過速開關2動作，水銀開關23觸點發出電信號。它主要用於水輪發電機組的過速保護。如命令機組緊急停機，關閉水輪機進水口閘門等。
機械過速開關2最多可以安裝4隻水銀開關23，或2隻微動開關。水銀開關23觸點常開或常閉由其安放位置而定，由用戶根據實際需要決定。
動作轉速是根據用戶的使用要求在製造廠設定的。最大動作轉速不應超過機組額定轉速的175％。返迴轉速不低於動作轉速以下25％的額定轉速。如在機組額定轉速的150％動作，在額定轉速的125％以上返回。設定點的動作轉速精度≤±3％。
機械轉速開關轉速信號器的殼體上最多可以安裝3個機械轉速開關3。它的小齒輪19與驅動齒輪13嚙合組成齒輪增速機構，以便驅動機械轉速開關3。每一個機械轉速開關3上最多可安裝3隻水銀開23關或1隻微動開關。水銀開關23觸點常開或常閉由其安放位置而定，由用戶根據實際需要決定。這些機械轉速開關3用來斷開或接通控制電路，在預先設定的轉速動作或返回，以便操作發電機制動裝置、自同期裝置、過速保護裝置和其它的自動控制裝置。
機械轉速開關3可以設定為轉速上升時的動作轉速，也可以設定為轉速下降時的返迴轉速，完全根據用戶的實際需要決定。例如，用來控制發電機制動的機械轉速開關需要設定為轉速下降時的返迴轉速，而用來控制機組過速保護的機械轉速開關則需要設定為轉速上升時的動作轉速。轉速上升時，飛球20在離心力的作用下，向外側偏轉，使轉速開關動作，這時的轉速叫做「動作轉速」；轉速下降時，飛球20向內側偏轉，使轉速開關返回，這時的轉速叫做「返迴轉速」。
機械轉速開關3的最小動作轉速在機組額定轉速的20～60％範圍內可調(由機組的額定轉速的高低而定)。而最大動作轉速可以達到機組額定轉速的180％。設定動作轉速的機械轉速開關，其返迴轉速約比動作轉速低10～20％；設定返迴轉速的機械轉速開關，其動作轉速約比返迴轉速高10～25％。無論設定的是動作轉速或返迴轉速，其設定點的轉速精度≤±3％。
頂燈在轉速信號器殼體的上部裝設了一個直徑為240mm圓柱形半透明的燈罩12，其內部安裝了一套電壓為220V，50Hz，單相的燈具，用來指示機組是處於運行狀態或處於停機狀態。頂燈的亮、滅由用戶電路進行控制。
權利要求1.一種轉速信號器，包括外罩(11)、殼體(9)、傳動機構、電氣轉速裝置，其特徵在於；安裝在殼體(9)內的驅動齒輪(13)固定在轉動套(14)上，通過傳動機構與發電機組軸連接，殼體(9)上還安裝有斷開或接通控制電路的機械轉速開關(3)，驅動齒輪(13)與機械轉速開關(3)的小齒輪(19)相嚙合組成齒輪增速機構驅動機械轉速開關(3)。
2.根據權利要求1所述的轉速信號器，其特徵在於殼體(9)上設置有用於發電機組過速保護的機械過速開關(2)。
3.根據權利要求1或2所述的轉速信號器，其特徵在於驅動齒輪(13)上還裝有飛球(4)、飛球臂(5)和彈簧(6)，飛球臂(5)可撥動套在轉動套(14)上的滑動軸套(8)作上、下移動，滑動軸套(8)上端的環形槽可撥動機械過速開關(2)的搖臂偏轉，通過搖臂的偏轉驅動機械過速開關(2)。
4.根據權利要求3所述的轉速信號器，其特徵在於殼體(8)上還安裝有零轉速傳感器(1)，其感應面與驅動齒輪(13)的齒面之間保持一定間隙，驅動齒輪(13)是由導磁材料製成，它的齒面為零轉速傳感器(1)磁路的組成部分。
5.根據權利要求1所述的轉速信號器，其特徵在於傳動機構為「S」型片彈簧傳動機構，該機構中下驅動盤與水輪發電機組的軸相連接，下驅動盤又通過墊塊、下驅動片、傳動軸、上驅動片、上驅動盤、連接法蘭、轉動套、驅動齒輪和裝在殼體內的軸承相連接。
6.根據權利要求1或5所述的轉速信號器，其特徵在於所述上下驅動片為「S」型片彈簧。
7.根據權利要求1所述的轉速信號器，其特徵在於傳動機構為撥叉傳動機構，發電機組軸與驅動法蘭(15)相連接，驅動法蘭(15)上的傳動銷插入下驅動盤耦合器(16)的兩圓孔內，用於撥動傳動軸隨發電機組軸同步轉動。
8.根據權利要求7所述的轉速信號器，其特徵在於傳動軸(7)通過上驅動盤(17)、連接法蘭(18)、轉動套(14)、驅動齒輪(13)和裝在殼體(9)中的軸承(28)相連接。當水輪發電機組軸轉動時，由撥叉傳動機構使驅動齒輪(13)與水輪發電機組軸同步轉動。
9.根據權利要求1所述的轉速信號器，其特徵在於所述電氣轉速裝置為端子盒或電氣轉速信號裝置(10)。
10.根據權利要求1所述的轉速信號器，其特徵在於殼體(9)的上部裝設有一用於指示機組是處於運行狀態或處於停機狀態的頂燈(12)。
專利摘要本實用新型旨在克服現有水輪發電機組轉速信號監測的設備存在的功能單一、可靠性、準確性不高，質量不穩定，不能完全適應自動控制要求的缺陷，提供一種新型轉速信號器。它安裝在水輪發電機組的頂部，主要由零轉速傳感器(1)、機械過速開關(2)，機械轉速開關(3)、飛球(4)、飛球臂(5)、彈簧(6)、滑動軸套(8)、殼體(9)、傳動機構、端子盒或PLC型電氣轉速信號裝置(10)、外罩(11)和頂燈(12)組成。本實用新型能輸出兩組連續的相位差為1/4周期的幅值恆定的轉速脈衝信號，能輸出20－180％機組額定轉速的多達4種不同動作轉速的機械轉速開關量電信號，適用於機組額定轉速為100～500r/min範圍內的水輪發電機組的轉速監測。
文檔編號G01P3/16GK2594794SQ0323276
公開日2003年12月24日 申請日期2003年1月10日 優先權日2003年1月10日
發明者羅景華, 王聲國 申請人:東方電機控制設備有限公司