大流量斜、卧式水泵机组的制动装置及应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水利工程累站技术领域，具体设及大流量斜、邸式水累机组的制动装 置及应用方法，主要用于大流量斜、邸式水累机组停机过程中的制动，防止因水流倒灌造成 水累机组的电动机转子飞逸转速过大而损坏。
【背景技术】
[0002] 大流量斜、邸式水累机组广泛应用于我国平原地区，确保水累机组的电动机转子 在停机过程中不发生飞逸损坏是大流量累站的一项关键技术。大流量水累机组停机后，在 累站上、下游水头差的作用下水流倒灌，水累机组电动机转子的转速、转向会发生一系列变 化：由刚停机时的正向额定转速迅速降低至零，紧接着开始发生反转，若用于断流的大型液 压闽口不能在规定时间内及时关闭，则其反向转速会快速达到最大值且持续长时间反转。 此时所述反向转速的最大值即为飞逸转速；如该飞逸转速超过所述电动机转子的结构强 度所允许的最大值，则将造成该电动机转子的损坏。近些年来，由于大流量斜、邸式水累机 组配备的进、出水流道水力性能显著提高，大大提高了累装置效率，但同时也带来了大流量 斜、邸式水累机组的飞逸转速较大的问题。目前大流量斜、邸式水累机组的飞逸转速大多达 到其额定转速的2倍W上，而国产大型电动机转子允许的最大反向转速普遍为电动机额定 转速的1. 8倍，不能满足大流量水累机组对飞逸转速的要求。为应对运种情况，常用的方法 是通过额外增加大型液压闽口的重量来加快用于断流的液压闽口的下落速度、缩短闭口时 间，但同时又可能因闽口下落速度较快而在其落到底时产生较大的撞击力。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就是针对上述方法的缺陷，提供了大流量斜、邸式水累机组的制动 装置及应用方法。本发明的特征是，采用对大流量斜、邸式水累机组的电动机转子进行制动 的方法防止其在停机过程中因水流倒灌而发生飞逸；大流量斜、邸式水累机组的制动装置 由停机制动器、编码式转速转向检测器和控制回路等3个部分组成，在水累机组电动机的 转速对时间的变化率为负且转速小于其额定转速的0. 05倍时对其进行制动。本发明的斜、 邸式水累机组制动装置具有结构简单、使用方便、制动及时可靠和造价低等优点，可有效消 除水累机组在停机过程中因发生飞逸而带来的安全隐患。
[0004] 为实现本发明的目的，采用如下技术方案： 阳〇化]大流量斜、邸式水累机组的制动装置，其特征是，由停机制动器、编码式转速转向 检测器和控制回路组成；
[0006] 所述停机制动器由铸铁制动轮和一对用于卡紧铸铁制动轮的卡错活塞机构组成， 铸铁制动轮安装在水累机组的电动机轴末端；所述一对卡错活塞机构由左侧卡错活塞机 构和右侧卡错活塞机构组成，两卡错活塞机构左右对称地安装在紧靠电动机轴两侧的地面 上；
[0007] 所述编码式转速转向检测器由编码齿盘、磁电传感器和转速转向测算仪组成；编 码齿盘设置在电动机轴上，沿编码齿盘的圆周布置两组矩形齿，每组矩形齿均按从水累向 所述电动机方向看的逆时针方向布置单齿、双连齿和=连齿；磁电传感器紧靠编码齿盘安 装在电动机的端盖上，用于与编码齿盘的矩形齿配合，通过磁电感应产生脉冲信号；转速转 向测算仪用于接收磁电传感器所感应出的脉冲信号并对其进行整理、运算和判断；
[0008] 所述控制回路分为电路和气路两个部分，其中，电路主要由中间继电器、制动指令 输出触点、复位按钮和二位=通空气阀的励磁线圈组成；气路主要由二位=通空气阀、左侧 压力调节阀、右侧压力调压阀和压缩空气储气罐组成；压缩空气储气罐提供驱动两卡错活 塞机构的动力；转速转向测算仪发出的制动指令通过制动指令输出触点与所述电路联系；
[0009] 所述控制回路的电路采用直流电源供电，当出现事故停电情况时，可自动切换至 备用应急电源W确保水累机组停机过程中的安全；
[0010] 所述左侧卡错活塞机构由左侧橡胶摩擦垫、左侧圆弧形卡错、左侧弹性联轴器、左 侧活塞杆、左侧活塞、左侧复位弹黃、左侧气缸、左侧支座架和左侧压缩空气接管组成；左侧 圆弧形卡错通过左侧弹性联轴器与左侧活塞杆的一端联结，左侧活塞杆的另一端与左侧活 塞连接，左侧复位弹黃、左侧活塞位于左侧气缸内，左侧复位弹黃套在左侧活塞杆上，左侧 橡胶摩擦垫固定于左侧圆弧形卡错的内表面；
[0011] 右侧卡错活塞机构由右侧橡胶摩擦垫、右侧圆弧形卡错、右侧弹性联轴器、右侧活 塞杆、右侧活塞、右侧复位弹黃、右侧气缸、右侧支座架和右侧压缩空气接管组成；右侧圆弧 形卡错通过右侧弹性联轴器与右侧活塞杆的一端联结，右侧活塞杆的另一端与右侧活塞连 接，右侧复位弹黃、右侧活塞位于右侧气缸内，右侧复位弹黃套在右侧活塞杆上，右侧橡胶 摩擦垫固定于右侧圆弧形卡错的内表面；
[0012] 左侧气缸和右侧气缸分别通过左侧支座架和右侧支座架左右对称地安装在紧靠 电动机轴两侧的地面上；
[0013] 所述转速转向测算仪发出制动指令后，中间继电器和二位=通空气阀相继动作， 将压缩空气同时通入左侧气缸和右侧气缸；
[0014] 左侧活塞在压缩空气作用下克服左侧复位弹黃的弹力将左侧圆弧形卡错推向铸 铁制动轮并将其卡紧；右侧活塞在压缩空气作用下克服右侧复位弹黃的弹力将右侧圆弧形 卡错推向铸铁制动轮并将其卡紧；左侧圆弧形卡错和右侧圆弧形卡错同时卡紧铸铁制动 轮，实现对它的制动；
[0015] 所述水累机组停机过程结束后，通过人工操作复位按钮使二位=通空气阀复位， 左侧气缸和右侧气缸内的压缩空气经二位=通空气阀的常闭通道进入大气；左侧圆弧形卡 错和左侧活塞及左侧活塞杆在左侧复位弹黃的作用下复位，右侧圆弧形卡错和右侧活塞及 右侧活塞杆在右侧复位弹黃的作用下复位，解除对电动机轴的制动； 阳016] 所述铸铁制动轮的直径和厚度分别为和0. 为电动机轴的 直径，单位为mm;
[0017] 所述编码齿盘采用导磁率较高的钢板制作，其直径和厚度分别为1.抓和 0. 02D电姗轴；
[0018] 所述各矩形齿的高度和宽度均为0. 0523D齿S，D齿S为编码齿盘的直径，单位为mm; 双连齿和=连齿的齿间距均为0. 〇523D；fis，单齿、双连齿、立连齿之间均相距0. 3663D齿盘。
[0019] 大流量斜、邸式水累机组的制动装置的应用方法，其特征是：
[0020]I)采用对大流量斜、邸式水累机组的电动机转子进行制动的方法防止水累机组在 停机过程中因水流倒灌而发生飞逸；
[OOW。大流量斜、邸式水累机组的制动装置由停机制动器、编码式转速转向检测器和 控制回路组成；
[0022] 3)所述停机制动器由铸铁制动轮和一对用于卡紧铸铁制动轮的卡错活塞机构组 成，铸铁制动轮安装在水累机组的电动机轴的末端；所述一对卡错活塞机构由左侧卡错活 塞机构、右侧卡错活塞机构组成，两卡错活塞机构左右对称地安装在紧靠电动机轴两侧的 地面上；
[0023] 4)所述编码式转速转向检测器由编码齿盘、磁电传感器和转速转向测算仪组成； 编码齿盘采用导磁率较高的钢板制作，设置在电动机轴上；沿编码齿盘的圆周布置两组矩 形齿，每组矩形齿均按从水累向所述电动机方向看的逆时针方向布置单齿、双连齿和=连 齿；磁电传感器紧靠编码齿盘安装在电动机的端盖上，用于与编码齿盘的矩形齿配合，通过 磁电感应产生脉冲信号；转速转向测算仪用于接收磁电传感器所感应出的脉冲信号并对其 进行整理、运算和判断；
[0024] 5)所述编码式转速转向检测器的工作原理如下：
[00巧]在电动机运转过程中，编码齿盘随其转动，当编码齿盘上的矩形齿经过磁电传感 器附近时，由于所述矩形齿对磁电传感器的导磁作用，磁电传感器便产生脉冲信号送至转 速转向测算仪；单齿经过磁电传感器时，转速转向测算仪接收到单脉冲；双连齿经过磁电 传感器时，转速转向测算仪接收到双连脉冲；=连齿经过磁电传感器时，转速转向测算仪接 收到=连脉冲；转速转向测算仪对所接收的脉冲信号进行整理、运算和判断；约定：电动机 正转时，其转速n> 0,反之，n< 0 ;当电动机的转速对时间t的变化率
且转速0 <n < 0. 05ne(n。为所述电动机的额定转速）时，转速转向测算仪输出端的制动指令输出触点闭 合，发出对所述电动机轴进行制动的指令；
[00%] 6)转速转向测算仪对转速、转向脉冲信号进行如下运算处理：
[0027] ①当转速转向测算仪接收到的脉冲信号的循环顺序为单脉冲一双连脉冲一=连 脉冲时，说明所述电动机的转向为正转（n>0);当转速转向测算仪接收到的脉冲信号的循 环顺序为单脉冲一=连脉冲一双连脉冲时，说明所述电动机的转向为反转（n<0);
[0028] ②电动机轴每转动一圈，转速转向测算仪对应地接收到两组完整的脉冲信号，根 据对该两组完整脉冲信号的计时计算所述电动机的转速；
[0029] ③转速转向测算仪根据连续两次电动机转速的计算结果对其转速随时间t的变 化率
进行计算和判断：若
I则说明水累机组处于启动过程；若^
则说明水 累机组处于停机过程；
[0030] ④若判断结果为
且0 <n< 0. 05n。，则转速转向测算仪便发出对电动机轴 进行制动的指令；
[0031] 7)所述左侧卡错活塞机构由左侧橡胶摩擦垫、左侧圆弧形卡错、左侧弹性联轴器、 左侧活塞杆、左侧活塞、左侧复位弹黃、左侧气缸、左侧支座架和左侧压缩空气接管组成；左 侧圆弧形卡错通过左侧弹性联轴器与左侧活塞杆的一端联结，左侧活塞杆的另一端与左侧 活塞连接，左侧复位弹黃、左侧活塞位于左侧气缸内，左侧复位弹黃套在左侧活塞杆上，左 侧橡胶摩擦垫固定于左侧圆弧形卡错的内表面；
[0032] 所述右侧卡错活塞机构由右侧橡胶摩擦垫、右侧圆弧形卡错、右侧弹性联轴器、右