一种水轮机测速校验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种水轮机测速校验装置。其特征在于水轮机测速校验装置由电源（1）、变频器（2）、电动机（3）、旋转编码器（4）、接近开关（5）、调速信号器（6）、测速计（7）和电气控制柜（8）组成，通过变频器控制电机转速，依照给定转速值，调节频率，达到相应的给定转速（频率）。将和机组齿盘同齿数的小型齿盘固定在电动机的转子上，并在相应位置加装待检测的转速信号器以及接近开关。结合给定转速，通过转速信号器和接近开关在电气控制柜端反馈的转速信号判断两者的准确性。
【专利说明】一种水轮机测速校验装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种水轮机测速校验装置。
【背景技术】
[0002]目前，市场上并没有成型的测量装置用于水轮机测速部件准确性的校验。众所周知，水轮机的测速，即对电动机转子转速的测量。在水轮机调速系统中，这是一个至关重要的环节。测量的准确与否直接关系到调速系统能否正常工作，能否可靠地运行。现阶段，我国水轮机微机调速器的测频方法采取残压测频、齿盘测频相结合的方法。而残压测频法、齿盘测频法所依赖的主要硬件为转速信号器和接近开关。所以对转速信号器和接近开关准确性的检测就显得尤为重要。采集的信号准确度不仅直接影响到调频的准确度，而且还也会影响到产出的电能质量，更甚会威胁到整个系统的安全运行。
[0003]转速信号器和接近开关属于机组主要设备的附属设备和辅助设备。此类设备的检修是根据设备状态监测以及评估结果和制造商的要求来确定检修等级、检修间隔，并穿插在机组各级检修中执行。结合小水电检修的实际情况，对此类设备的检测、维修是完全依赖于制造商的技术支持。从而不能及时有效的发现此类设备的问题，并在短时间内对出现问题的设备进行维修或者是设备的更换。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供了 一种水轮机测速校验装置。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种水轮机测速校验装置，其特征在于水轮机测速校验装置由电源(I)、变频器(2)、电动机(3)、旋转编码器(4)、接近开关(5)、调速信号器
[6]、测速计(7)和电气控制柜(8)组成，电动机(3)由电源(I)供电，电动机(3)的转速由变频器(2)控制；旋转编码器(4)分别连接电动机(3)和测速计(7);电动机(3)的定子绕组采用星形连接，电动机(3)转子的转速通过旋转编码器(4)输出的电信号在测速计(7)上实时的反应出；接近开关(5)和调速信号器(6)为待检测器件，接近开关(5)和调速信号器
(6)在电动机(3)直接安装，接近开关(5)与电动机(3)转子上的齿盘安装在同一水平面上，当转子转动时，接近开关(5)捕捉齿盘的高低电频信号，通过水电厂的配套设施电气控制柜
(8)得到相应的转子转速；调速信号器(6)是与电动机(3)同轴安装，当转子转动时，调速信号器(6 )将转子转速信号送到电气控制柜(8 )进行相应的反应，电气控制柜(8 )为水轮机调速控制柜，电气控制柜(8)起到监视电机转速功能。
[0006]本实用新型一种水轮机测速校验装置，其特征在于所述的电源(I)为380V交流电。
[0007]本实用新型一种水轮机测速校验装置，其特征在于所述的电源(I)三相电源三个绕组的末端连接在一起，成为一公共点，从始端A、B、C引出三条端线，三相电源是由频率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三个正弦电源以一定方式连接向外供电的系统。
[0008]本实用新型一种水轮机测速校验装置，其特征在于所述的测速计(7)为四位七段数码管。
[0009]本实用新型提供了一种结构简单的便携式、可靠性强的水轮机测速校验装置。本实用新型主要用于对转速信号器和接近开关准确性的检测，降低了检修成本，提高了检修质量、检修周期。
[0010]鉴于测频环节在水轮机调速系统中的重要性，本实用新型提供的检测装置，可以同时对转速信号器和接近开关的准确性进行检测，无论机组是在运行之初的低频段还是在系统稳定后的高频段(相对于机组运行之初的频率)，本实用新型都可以对其进行准确的检测。从而保证测频系统的准确性、可靠性。
[0011]本实用新型所采用的技术方案是:通过变频器控制电机转速，依照给定转速值，调节频率，达到相应的给定转速(频率)。将和机组齿盘同齿数的小型齿盘固定在电动机的转子上，并在相应位置加装待检测的转速信号器以及接近开关。结合给定转速，通过转速信号器和接近开关在电气控制柜端反馈的转速信号判断两者的准确性。
[0012]本实用新型接近开关5、调速信号器6为待检测器件，它们与本实用新型是无电路的直接安装。其中接近开关5与电动机3转子上的齿盘安装在同一水平面上，当转子转动时，接近开关5捕捉齿盘的高低电频信号，通过水电厂的配套设施电气控制柜8的到相应的转子转速。调速信号器6是与电动机3同轴安装，当转子转动时，调速信号器6将转子转速信号(信号源)送到电气控制柜8进行相应的处理。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图1是一种水轮机测速校验装置流程示意图；
[0014]附图2是水轮机测速校验装置变频器硬件接线的结构示意图；
[0015]附图3是水轮机测速校验装置电动机定子绕组星形接线示意图；
[0016]附图4是水轮机测速校验装置测速计显示电路的结构示意图；
[0017]附图5是水轮机测速校验装置旋转编码器原理示意图；
[0018]附图中:1-为电源；2_为变频器；3_为电动机；4_为旋转编码器；5_为接近开关；6-为调速信号器；7_为测速计；8_为电气控制柜。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0020]实施例1:一种水轮机测速校验装置，水轮机测速校验装置由电源1、变频器2、电动机3、旋转编码器4、接近开关5、调速信号器6、测速计7和电气控制柜8组成，电动机3由电源I供电，电动机3的转速由变频器2控制；电动机3的定子绕组采用星形连接，测速计7通过旋转编码器4输出的电信号，实时的反应出电动机3转子的转速；旋转编码器4分别连接电动机3和测速计7 ；电动机3转子的转速通过旋转编码器4输出的电信号在测速计7上实时的反应出；接近开关5和调速信号器6为待检测器件，接近开关5和调速信号器6在电动机3直接安装，接近开关5与电动机3转子上的齿盘安装在同一水平面上，当转子转动时，接近开关5捕捉齿盘的高低电频信号，通过水电厂的配套设施电气控制柜8的到相应的转子转速；调速信号器6是与电动机3同轴安装，当转子转动时，调速信号器6将转子转速信号送到电气控制柜8进行相应的反应，电气控制柜8为水轮机调速控制柜，电气控制柜8起到监视电机转速功能。电源I为380V交流电。电源I三相电源三个绕组的末端连接在一起，成为一公共点，从始端A、B、C引出三条端线，三相电源是由频率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三个正弦电源以一定方式连接向外供电的系统。测速计7为四位七段数码管。变频器(Variable-frequency Drive,VFD)主要由整流、滤波、逆变、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。本项目设计采用西门子变频器MM420-0.75kW。电机采用上海德东电机YS小功率三相铝壳电动机YS8024 (0.75kw)0旋转编码器:通过光电转换，可将输出轴的角位移转换成相应的电脉冲以数字量输出(REP)。测速计:将旋转编码器的电信号转换为电动机转子的转速，并用AT89C2051高性能CMOS8位单片机为控制核心的电路将其显示在四位七段数码管的屏幕上。
[0021]接近开关5和调速信号器6为待检测器件，电气控制柜8为水轮机调速控制柜，能够起到监视电机转速等功能。变频器硬件接线图以及电动机定子绕组星形接线。输电线路采用三相四线制，电源I为380V交流电。当变频器2工作前，先对其进行缺省的参数进行设置，其中主要包括:电动机额定数据，电压、电流、频率，线性V/f，50Hz时最大转速，斜坡上升/下降时间等。参数设置完后，通过改变频率控制电动机3转动的转速，电动机3的定子绕组采用星形连接。测速计7可以通过旋转编码器4输出的电信号，实时的反应出电动机转子的转速。系统上电后，由变频器调节频率改变电机转速，当电动机的转子达到额定转速的115%时，即到达系统的报警状态。此时，调速信号器6和接近开关5通过电气控制柜8同时给上位机发送报警信号；当电动机的转子达到额定转速的140%时，即到达系统的事故停机状态，此时，调速信号器6和接近开关5通过电气控制柜8同时给上位机发送事故停机信号。如若在调节转速的过程中，测速计7显示的转速达到了报警状态或者是事故停机状态的转速，但是调速信号器6和接近开关5没有发出相应的动作信号，电气控制柜8没有正确的给出信号，说明调速信号器6和接近开关5有待校正。
[0022]整个控制系统，采用开环控制，作用时间短，能够迅速的调节转子的转速达到理想值。所以本实用新型能够快速、准确的对调速信号器和接近开关进行检测。
[0023]变频器接线R/S/T为变频器电源的进线端子(50Hz)，U/V/W为电动机端子即为变频器的输出端子。
[0024]电动机定子绕组星形接线图。把三相电源三个绕组的末端连接在一起，成为一公共点，从始端A、B、C引出三条端线，这种接法称为“星形接法”。三相电源是由频率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三个正弦电源以一定方式连接向外供电的系统。
[0025]本实用新型测速计显示电路图。测速计为四位七段数码管。该电路是以AT89C2051高性能CM0S8位单片机为控制核心的电路。片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单
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[0026]本实用新型测速计是旋转编码器原理图。旋转编码器是集光机电技术于一体的速度位移传感器。当旋转编码器轴带动光栅盘旋转时，经发光元件发出的光被光栅盘狭缝切割成断续光线，并被接收元件接收产生初始信号。该信号经后继电路处理后，输出脉冲。
[0027]接近开关5、调速信号器6为待检测器件，他们与本实用新型是无电路的直接安装。其中接近开关5与电动机3转子上的齿盘安装在同一水平面上，当转子转动时，接近开关5捕捉齿盘的高低电频信号，通过水电厂的配套设施电气控制柜8的到相应的转子转速。调速信号器6是与电动机3同轴安装，当转子转动时，调速信号器6将转子转速信号(信号源)送到电气控制柜8进行相应的处理。
【权利要求】
1.一种水轮机测速校验装置，其特征在于水轮机测速校验装置由电源(I)、变频器(2)、电动机(3)、旋转编码器(4)、接近开关(5)、调速信号器(6)、测速计(7)和电气控制柜⑶组成，电动机⑶由电源⑴供电，电动机⑶的转速由变频器⑵控制；旋转编码器(4)分别连接电动机(3)和测速计(7);电动机(3)的定子绕组采用星形连接，电动机(3)转子的转速通过旋转编码器(4)输出的电信号在测速计(7)上实时的反应出；接近开关(5)和调速信号器(6)为待检测器件，接近开关(5)和调速信号器(6)在电动机(3)直接安装，接近开关(5)与电动机(3)转子上的齿盘安装在同一水平面上，当转子转动时，接近开关(5)捕捉齿盘的高低电频信号，通过水电厂的配套设施电气控制柜(8)得到相应的转子转速；调速信号器(6)是与电动机(3)同轴安装，当转子转动时，调速信号器(6)将转子转速信号送到电气控制柜(8)进行相应的反应，电气控制柜(8)为水轮机调速控制柜，电气控制柜(8)起到监视电机转速功能。
2.按照权利要求1所述的一种水轮机测速校验装置，其特征在于所述的电源(I)为380V交流电。
3.按照权利要求2所述的一种水轮机测速校验装置，其特征在于所述的电源(I)三相电源三个绕组的末端连接在一起，成为一公共点，从始端A、B、C引出三条端线，三相电源是由频率相同、振幅相等而相位依次相差120°的三个正弦电源以一定方式连接向外供电的系统。
【文档编号】G01P21/02GK203732561SQ201420082678
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月26日 优先权日:2014年2月26日
【发明者】龙洋, 钟建伟, 方贤辉, 龚德州, 郎建勋, 陈洪, 李绍林, 朱波 申请人:湖北翔奥电力科技有限公司