专利名称：螺杆膨胀动力机转速控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及螺杆膨胀动力机技术领域，尤其涉及一种螺杆膨胀动力机转速控制装置。
背景技术：
螺杆膨胀动力机为近几年在市场上得到良好应用的新型动力机，可以带动旋转设备(如风机、泵、发电机等)做功。特别是可以利用低品质的能量源旋转拖动发电机做功， 将低品质的能量转化为高品质的电能。发出的电能并入电网运行，可达到节能的目的。螺杆膨胀动力机的具体结构请参考中国实用新型专利申请公开说明书 (CN1540139A)，其设有两根相互啮合的阴、阳螺旋转子，它们通过两端的轴承安装在壳体内；在壳体的两端设有前后端盖，在壳体的上部设有进汽道和进汽道口，并通过阴、阳螺旋转子；在螺旋转子的下方设有排汽道；在壳体与阴、阳螺旋转子的轴面之间各装有两对机械密封装置，为一种浮动式双向机械密封装置。该螺杆膨胀动力机的工作过程为具有一定温度和压力的热水、蒸汽和水汽两相流体经汽道进入前壳体的进汽道口 ；在进入阳转子的齿槽内，蒸汽或热液的容腔逐渐增大， 蒸汽或热液降压降温膨胀做功，推动阴、阳转子转动；做完功的蒸汽或热液由排汽道排出； 功率由阳转子的输出端输出，可带动水泵、风机或发电机等设备。当然，阴、阳转子的功能也可以互换，在此不再赘述。针对这种新型的螺杆膨胀动力机，为了保证其安全稳定运行及保证机组的使用寿命，需专门设计螺杆膨胀动力机的转速控制装置。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种螺杆膨胀动力机转速控制装置，可以使螺杆膨胀动力机安全稳定运行。为解决上述技术问题，本实用新型的技术法方案是一种螺杆膨胀动力机转速控制装置，包括升速暖机控制模块，包括多级升速暖机控制子模块，该升速暖机控制子模块接入螺杆膨胀动力机的进汽阀门与螺杆膨胀动力机的转子之间，用于使螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速；PID控制器，输入端接螺杆膨胀动力机的进汽阀门，输出端接螺杆膨胀动力机的转子，用于以螺杆膨胀动力机的进汽阀门开度为输入、螺杆膨胀动力机的转子转速为输出进行PID控制，使螺杆膨胀动力机的转子转速稳定在额定转速；[0011]切换开关，连接升速暖机控制模块与PID控制器，用于在螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速时，将螺杆膨胀动力机从升速暖机状态切换到PID控制状态。较优地，包括独立设置的一级升速暖机控制子模块，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到第一目标转速；二级升速暖机控制子模块，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到第二目标转速；三级升速暖机控制子模块，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速。可选地，所述切换开关为手动切换开关。可选地，所述切换开关为自动切换开关。较优的，包括限幅器，连接PID控制器的输出端，用于对PID控制器的输出进行限幅。与现有技术相比，本实用新型包括多级升速暖机控制子模块，在将螺杆膨胀动力机启动到额定运行过程中，使螺杆膨胀动力机设备整体充分暖机，达到良好的机械性能；由于优化了升速曲线控制，可使螺杆膨胀动力机设备整体运行平稳，保证了设备的安全及系统的稳定，有利于延长机组的使用寿命。
图1为本实用新型螺杆膨胀动力机转速控制装置的组成框图；图2为图1中升速暖机控制模块的组成框图；图3为螺杆膨胀动力机在图1所述型螺杆膨胀动力机转速控制装置控制下的升速特性曲线。
具体实施方式
本实用新型的核心为，设置多级升速暖机控制子模块，在将螺杆膨胀动力机启动到额定运行过程中，使螺杆膨胀动力机设备整体充分暖机。为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。参见图1，示出本实用新型螺杆膨胀动力机转速控制装置原理框图，其包括升速暖机控制模块500、PID控制器300、限幅器400、切换开关200等部件，其中升速暖机控制模块500，包括多级升速暖机控制子模块，该升速暖机控制模块500 通过切换开关200接入螺杆膨胀动力机的进汽阀门100与螺杆膨胀动力机的转子600之间，用于使螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速；PID控制器300，输入端通过切换开关200接螺杆膨胀动力机的进汽阀门100，输出端通过限幅器400接螺杆膨胀动力机的转子600，用于以螺杆膨胀动力机的进汽阀门开度为输入、螺杆膨胀动力机的转子转速为输出进行PID控制，使螺杆膨胀动力机的转子转速稳定在额定转速；切换开关200，为手动切换开关或自动切换开关，其连接升速暖机控制模块500与 PID控制器300，用于在螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速时，将螺杆膨胀动力机从升速暖机状态切换到PID控制状态。限幅器400，连接PID控制器300的输出端，用于对PID控制器的输出进行限幅，从而避免输出控制幅度过大，增强PID控制的稳定性。其中，所谓PID控制是指调节器控制规律为比例、积分、微分控制，又称PID调节。 它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。其中， PID控制器的参数整定为核心内容，它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、 积分时间和微分时间的大小。本实用新型中，即按现有技术的教导整定螺杆膨胀动力机的有关参数，在此不再赘述。参见图2，为图1中升速暖机控制模块的组成框图。该升速暖机控制模块500由多级升速暖机控制子模块构成，本实施例分三级暖速，其中一级升速暖机控制子模块501，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到第一目标转速；二级升速暖机控制子模块502，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到第二目标转速；三级升速暖机控制子模块503，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID 投入点转速。其中，第一目标转速为0. 4 士 0. 05倍额定转速，第二目标转速为0. 8 士 0. 05倍额定转速，预设转速PID投入点转速为0. 95士0. 05倍额定转速；而一级升速暖机时间、二级升速暖机时间、三级暖机时间根据螺杆膨胀动力机的系统情况具体设定，并使各级升速暖机阶段之间分别稳速预设时间，在此不再赘述。参见图3，为螺杆膨胀动力机的升速特性曲线，其中Vn为额定转速；Vpid为转速 PID投入点转速；tl为一级升速暖机时间；t2为二级升速暖机时间；t3为三级升速暖机时间；t4为投入PID控制后，螺杆膨胀动力机稳定在额定转速Vn的时间；Δ tl为一级升速暖机段达到0. 4倍额定转速Vn时的稳速时间；Δ t2为二级升速暖机段达到0. 8倍额定转速 Vn时的稳速时间。由图3可知，整个转速分为三段进行升速暖机，tl、t2、t3时间根据工艺要求设定，以保证机组充分暖机为准。根据图3设定的升速暖机特性曲线，整个螺杆膨胀动力机转速控制过程为(1)在PID控制投入之前(V < Vpid)，不管采用何种方法，只要基本满足图3所示升速曲线即可；(2)在螺杆膨胀动力机的转子转速接近额定转速Vn时，速度达到Vpid，机组投入 PID运行控制，以达到稳定转速的目的。特别地，在PID控制中增加PID输出限制器，以便对 PID控制的输出进行限幅，从而避免输出控制幅度过大，增强PID控制的稳定性。这样，在螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速之后，以螺杆膨胀动力机的进汽阀门开度为输入、螺杆膨胀动力机的转子转速为输出进行PID控制，就可使螺杆膨胀动力机的转子转速稳定在额定转速，从而保证螺杆膨胀动力机整机运行平稳。本实用新型螺杆膨胀动力机转速控制装置的优点是(1)螺杆膨胀动力机机组启动到额定运行过程中，设备整体充分暖机，达到良好的机械性能；[0043](2)以上述设定的升速曲线控制，设备整体运行平稳，保证设备的安全及系统的稳定。以上对本实用新型进行了详细介绍，其中的实施例只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种螺杆膨胀动力机转速控制装置，其特征在于，包括升速暖机控制模块，包括多级升速暖机控制子模块，该升速暖机控制子模块接入螺杆膨胀动力机的进汽阀门与螺杆膨胀动力机的转子之间，用于使螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速；PID控制器，输入端接螺杆膨胀动力机的进汽阀门，输出端接螺杆膨胀动力机的转子， 用于以螺杆膨胀动力机的进汽阀门开度为输入、螺杆膨胀动力机的转子转速为输出进行 PID控制，使螺杆膨胀动力机的转子转速稳定在额定转速；切换开关，连接升速暖机控制模块与PID控制器，用于在螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速时，将螺杆膨胀动力机从升速暖机状态切换到PID控制状态。
2.如权利要求1所述的螺杆膨胀动力机转速控制装置，其特征在于，包括独立设置的 一级升速暖机控制子模块，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到第一目标转速； 二级升速暖机控制子模块，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到第二目标转速； 三级升速暖机控制子模块，使螺杆膨胀动力机的转子转速达到预设转速PID投入点转速。
3.如权利要求1所述的螺杆膨胀动力机转速控制装置，其特征在于，所述切换开关为手动切换开关。
4.如权利要求1所述的螺杆膨胀动力机转速控制装置，其特征在于，所述切换开关为自动切换开关。
5.如权利要求1 4任一项所述的螺杆膨胀动力机转速控制装置，其特征在于，包括限幅器，连接PID控制器的输出端，用于对PID控制器的输出进行限幅。
专利摘要本实用新型公开一种螺杆膨胀动力机转速控制装置，包括升速暖机控制模块，含多级升速暖机控制子模块，该升速暖机控制模块接入螺杆膨胀动力机的进汽阀门与螺杆膨胀动力机的转子之间，使转子转速达到预设转速PID投入点转速；PID控制器，输入端接螺杆膨胀动力机的进汽阀门，输出端接螺杆膨胀动力机的转子，以进汽阀门开度为输入、转子转速为输出进行PID控制，使转子转速稳定在额定转速；切换开关，连接升速暖机控制模块与PID控制器，在转子转速达到预设转速PID投入点转速时，将螺杆膨胀动力机从升速暖机状态切换到PID控制状态。通过多级升速暖机，有助于螺杆膨胀动力机整体运行平稳，保证设备安全及系统稳定，延长机组使用寿命。
文档编号F01C20/00GK201982144SQ20112002435
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月7日
发明者幸向亮, 符乐平, 罗欣, 胡达 申请人:江西华电电力有限责任公司