大型水轮机便携式齿盘测速探头信号实验模拟器的制造方法
【专利摘要】一种大型水轮机便携式齿盘测速探头信号实验模拟器，包括壳体、设在壳体内的变频电机、与变频电机输出轴连接的转动头；转动头包括旋转杆、能套在旋转杆前端的固定套的，固定套上设有固定孔，变频电机旋转杆上设有固定弹性弹子，通过弹子卡在固定孔上进行连接。通过该装置可以简化必须在机组有水真实转动的情况下才能检查齿盘测速装置的缺陷，节约了大量的发电蓄水。试验过程方便简单、可以准确模拟机组的启动过程，并且可以调整极对数和转速，适用于不同容量大小和类型的水电。
【专利说明】大型水轮机便携式齿盘测速探头信号实验模拟器
【技术领域】 [0001]
[0002] -种大型水轮机便携式齿盘测速探头信号模拟校装实验置，具体涉及一种应用于 发电机组静止的情况下检查机组启动、停机以及运行动态过程的齿盘转速信号模拟装置。
【背景技术】
[0003] 现有的发电机组转速测量方式主要为齿盘信号测速和机端PT信号测速两种方 式。齿盘测速方式利用测量水轮机主轴上高低齿带的变化来反推算大轴的转速，机端PT信 号测速的方式采用检测机端残余电压来反推算大轴的转速。
[0004] 目前齿盘测速主要研究如何冗余测量齿盘信号，但尚无一种设备模拟在无水情况 下发电机启动、停机以及转速变化动态过程的齿盘转速信号装置。在检修中电气二次联合 配合试验需要验证在各标定转速15% (投风闸系统)、50% (投电气制动系统)、90% (投励磁系 统动作)、1〇〇% (正常运行)、115%、147% (电气过速)、150% (机械过速）时各二次系统的动作 配合情况，试验过程要不断变换转速模拟各种工况，而对于齿盘信号做这种检查，需要真实 启动机组使得齿带转动并检查机械部件，控制动态过程复杂并浪费大量的发电用水。
【发明内容】
[0005]
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述的不足而提供的一种大型水轮机便 携式发电机组齿盘测速探头实验模拟器，模拟各转速下齿带的转动和工况。
[0007] 本实用新型的目的是这样实现的：一种大型水轮机便携式水轮机齿盘测速探头模 拟器包括壳体、设在壳体内的变频电机、与变频电机动力输出轴连接的转动头；
[0008] 转动头包括旋转杆、能套在旋转杆前端的固定套的，固定套上设有固定孔，变频电 机旋转杆上设有固定弹性弹子，通过弹子卡在固定孔上进行连接。
[0009] 旋转杆由多颗齿组成，相邻齿之间的夹角相等。
[0010] 一种发电机组转速测量的方法包括模拟大型水轮机各种工作状态步骤、采集数据 步骤、数据分析步骤；
[0011] 所述模拟大型水轮机各种工作状态步骤，包括用大型水轮机便携式齿盘测速探头 信号实验模拟器和信号发生器靠近大型水轮机内部大轴，启动大型水轮机便携式齿盘测速 探头信号实验模拟器模拟大型水轮机50%以下转速的工作状态，用信号发生器模拟大型水 轮机模拟大型水轮机50%以上转速的工作状态；
[0012] 所述采集数据步骤，包括利用大型水轮机内部靠近大轴探头收集大型水轮机便携 式齿盘测速探头信号实验模拟器不同工作状态下的数据参数；
[0013] 所述数据分析步骤，将收集的数据进行分析完成水轮发电机转速测量。
[0014] 大型水轮机便携式水轮机齿盘测速探头模拟器的核心部件为可精确控制变频旋 转电机。通过增减转速按钮来调节转速的变化，并需要在一段时间保持转速恒定来配合控 制系统试验。
[0015] 根据公式n=60f/p，（η为机组转速、f为发电机频率50HZ、p为极对数)，p为发电 机极对数，设计可调整P值旋钮，适应不同种类和容量极对数的水轮机使用。通过f和P，可 以获得发电机额定转速。设计转速百分比旋钮，模拟输出额定转速的百分比，并设有液晶窗 显示目前的转速实际值、百分值。通过按动转速增减按钮控制转动头的转速，并在旋钮上标 示 15%、50%、90%、100%、115%、150% 转速整定提示值。
[0016] 由于某些水轮机极对数少而转速高，设计有倍频更换转动头。这样可以在旋转电 机转速较低的情况下模拟小型水轮机或者火电机组的高速转动。目前设计的转动头有3倍 (由3颗齿组成)、5倍（由5颗齿组成)、7倍（由7颗齿组成)、10倍（由10颗齿组成)，当使用 3倍频转动头时，实际转速为电机转速的3倍。
[0017] 试验过程中，将转动头与试验器相互连接，设置好相关参数后，单手操作将转动头 靠近磁致齿盘探头，观察液晶显示窗通过按动顶部按钮来控制转速，模拟大轴齿带的转动。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
[0019] 图1为本实用新型的结构示意图。
[0020] 图2为3倍频旋转杆结构示意图。
[0021] 图3为5倍频旋转杆结构示意图。
[0022] 如图中，壳体1、变频电机2、动力输出轴3、转动头4、固定套5、旋转杆6。 具体实施例
[0023] 如图1中，一种大型水轮机便携式齿盘测速探头无水模拟器包括壳体1、设在壳体 内的变频电机2、与变频电机2动力输出轴3连接的转动头4,壳体1外表面上设有手把便 于手持，壳体1外表面上设有可以控制变频电机2开启或关闭、极对数设置旋钮、转动头匹 配旋钮；转动头4匹配旋钮用来选择不同的转动头(例如：选择了 3倍频的旋转杆，实际的 转速为电机转速的3倍，在手持试验器液晶上显示的转速为电机输出转速的3倍）
[0024] 转动头4包括旋转杆6、能套在旋转杆6前端的固定套5的，固定套5上设有固定 孔，变频电机旋转杆上设有固定弹性弹子，通过弹子卡在固定孔上进行连接。
[0025] 如图2中，旋转杆6由三颗齿组成，相邻齿之间的夹角均为120度，以适用于喷嘴 式高转速水轮机使用或者火电机组(火电机组转速高)。
[0026] 如图3中，旋转杆6由五颗齿组成，相邻齿之间的夹角均为72度，以适用于喷嘴 式高转速水轮机使用或者火电机组。（例：对于某700MW大型水轮机，其额定转速为75转/ min，使用低齿数旋转头即可，对于喷嘴或者火电机组等高转速机组如750转/min，由于试 验装置变频电机最大转速有限，使用10倍频高齿数的转动头即可满足要求)。
[0027] 水轮发电机组转速测量方式主要为"齿盘信号测速"和"机端PT信号测速"两种方 式。"齿盘测速"方式利用测量主轴上高低凹凸齿带的变化来反推算大轴的转速，"机端PT 信号测速"的方式采用检测发电机出口机端电压值来反推算大轴的转速。两路信号通过冗 余接入同一个转速测量装置，由转速测量装置对信号进行冗余和切换。一般的，在低转速和 发电机静止很久，机端电压剩磁消失的情况下使用"齿盘信号测速"，而到了高转速机组运 行稳定，机端电压稳定的情况下使用"机端PT信号测速"，因为"齿盘信号测速"牵涉到齿带 等机械装置，在高转速时"机端PT信号测速"方式更稳定。
[0028] 在检修完成后，需要分别验证"齿盘信号测速"和"机端PT信号测速"两种方式独 立工作的正确性。所以我们采用实验模拟器来检查"齿盘信号测速"，使用信号发生器来模 拟电压频率变化检查"机端PT信号测速"。电气二次系统联合检查试验需要验证在各标定 转速各二次系统的动作配合情况，试验过程要不断增加或减少转速来模拟各种工况，而对 于"齿盘信号"做这种检查，需要真实启动发电机组使得齿带转动并检查机械部件，控制动 态过程复杂并浪费大量的发电用水，实际操作极为不便。
[0029] 本实用新型中的水轮发电机组转速测量方法，克服了现有实验中需要真实启动发 电机所带来的诸多不便。
[0030] 采使用信号发生器发生频率0-75HZ信号(对应0%-150%大型发电转速的信号)，进 行机端PT信号测速。
[0031] 使用大型水轮机便携式齿盘测速探头无水模拟器来模拟机组真实转动，由于探头 安装位置靠近大轴且位置狭窄，故设计成长柄便携式，便于进行齿盘信号测量。
[0032] 以三峡电站700MW机组为例，一种发电机组转速测量的方法包括模拟大型水轮机 各种工作状态步骤、采集数据步骤、数据分析步骤；
[0033] 1模拟大型水轮机开机过程，用大型水轮机便携式齿盘测速探头信号实验模拟器 模拟转速逐渐升高50%，用信号发生器模拟转速90% (投励磁系统动作)、用信号发生器模拟 转速100% (正常运行）；
[0034] 1模拟大型水轮机非正常工作状态，用信号发生器模拟转速100% (正常运行）逐 渐升高发生过速至飞逸，例如115%、147% (电气过速保护动作)、150% (机械过速动作)，机械 保护比电气保护整定值高；
[0035] 1模拟大型水轮机关机过程，用信号发生器模拟转速逐渐降低100% (正常运行)、 用信号发生器模拟转速90% (投励磁系统动作)、用大型水轮机便携式齿盘测速探头信号实 验模拟器模拟转速50% (投电气制动系统)、用大型水轮机便携式齿盘测速探头信号实验模 拟器模拟转速15% (投风闸机械制动系统）；
[0036] 采集数据步骤，利用大型水轮机内部靠近大轴探头收集大型水轮机便携式齿盘测 速探头信号实验模拟器开机过程、非正常工作状态、关机过程的数据参数；
[0037] 数据分析步骤，将收集的数据参数进行分析完成水轮发电机组转速测量。
[0038] 采用本实用新型的水轮发电机组转速测量方法时，优选方案包括预先检测，预选 检测包括在模拟大型水轮机各种工作状态步骤前，分别对"齿盘信号测速"和"机端PT信 号测速"两者单独的情况下进行检测，检测转速测量值是否正确可靠，及可按照实验要求在 某个特定的转速保持一段时间来检查是否正确触发了各个二次系统和机组保护系统的正 确动作。预先检测方案还可以包括检查水轮发电机组静止的情况下，探头传感器在特定转 速是否准确没有零点漂移、线性度是否正确。
【权利要求】
1. 一种大型水轮机便携式齿盘测速探头信号实验模拟器，其特征是：所述模拟器包括 壳体（1)、设在壳体内的变频电机（2)、与变频电机⑵动力输出轴（3)连接的转动头（4); 所述的转动头（4)包括能套在动力输出轴（3)前端的固定套（5)、固定在固定套（5)上的旋 转杆￠)，固定套（5)上设有第一固定孔，动力输出轴（3)上设有第二固定孔，固定销穿过第 一固定孔与第二固定孔将固定套（5)与动力输出轴（3)连接。
2. 根据权利要求1所述的大型水轮机便携式齿盘测速探头信号实验模拟器，其特征 是：所述旋转杆（6)由多颗齿组成，相邻齿之间的夹角相等。
【文档编号】G01P21/02GK203909068SQ201420356679
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】徐亮, 罗莹超, 陈智超 申请人:中国长江电力股份有限公司