立式水轮发电机组自动顶转子系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于电力【技术领域】。立式水轮发电机组自动顶转子系统，其特征在于包括制动块总成、顶转子压力油源系统、电气控制装置；所述的顶转子压力油源系统包括回油箱以及安装在回油箱上的高压往复泵、逆止阀、电磁阀、第一高压软管和第二高压软管；高压往复泵的进口由第一高压软管与回油箱相连通，高压往复泵的出口由第二高压软管与制动块总成的顶转子腔相连，第二高压软管上设有逆止阀、电磁阀；高压往复泵的电机由电源线与电气控制装置的KC1继电器相连，电磁阀由电源线与电气控制装置的KC2继电器相连；所述的电气控制装置包括可编程序控制器、KC1继电器、KC2继电器、KC3继电器、24V直流稳压电源。该系统具有操作简单、实用、自动、安全的特点。
【专利说明】立式水轮发电机组自动顶转子系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力【技术领域】，具体涉及一种立式水轮发电机组自动顶转子系统。
【背景技术】
[0002]立式水轮发电机在停机备用达到一定期限后，为了防止机组转动时发电机推力瓦与镜板之间发生干摩擦，出现烧瓦事故，在开机前利用油泵向转子下方的制动闸中注入高压油，使发电机转子向上升起一定距离，并保持一段时间，使推力瓦与镜板脱开，让润滑油进入形成油膜，以保证轴瓦在机组转动时不至于磨坏。这一过程就是水电行业所说的“顶转子”。
[0003]立式水轮发电机组原顶转子系统，制动闸块总成(制动块总成)一般采用两腔结构，顶转子及制动共用一腔，顶转子或机组制动时需要人工分别手动切换油路气路，操作不方便，容易油气混合，气管路混入油，影响运行效果。顶起高度和保持时间由操作人员凭经验进行判断，由于转子顶起过程时间特别短，所以人工检测到的顶起高度不准确，且存在较大安全隐患。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种立式水轮发电机组自动顶转子系统，该系统具有操作简单、实用、自动的特点。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是:立式水轮发电机组自动顶转子系统，其特征在于包括制动块总成、顶转子压力油源系统、电气控制装置；
[0006]所述的顶转子压力油源系统包括回油箱以及安装在回油箱上的高压往复泵、逆止阀、电磁阀、第一高压软管和第二高压软管；高压往复泵的进口由第一高压软管与回油箱相连通，第一高压软管上设有滤油器，高压往复泵的出口由第二高压软管与制动块总成的顶转子腔相连，第二高压软管上设有逆止阀、电磁阀；高压往复泵的电机由电源线与电气控制装置的KCl继电器相连，电磁阀由电源线与电气控制装置的KC2继电器相连；
[0007]所述的电气控制装置包括可编程序控制器、KCl继电器、KC2继电器、KC3继电器、24V直流稳压电源、液晶触摸显示屏；KC1继电器、KC2继电器、KC3继电器的线圈正极分别对应与可编程序控制器的Q0.0输出口、Q0.1输出口、Q0.2输出口相连，KCl继电器、KC2继电器、KC3继电器的线圈负极分别与24V直流稳压电源的负极相连；可编程序控制器的IL端口、2L端口、3L端口均与24V直流稳压电源的正极相连；液晶触摸显示屏与可编程序控制器的串口 portO的3脚、8脚相连；顶转子复位及机组正常停机制动退出时，压缩空气经电磁空气阀由第一管道与制动块总成的复位腔相通，KC3继电器由控制线与所述电磁空气阀相连；机组正常停机制动投入时，压缩空气经机组自动化回路的制动投入继电器控制制动投入电磁空气阀由第二管道与制动块总成的制动腔相通。
[0008]所述的制动块总成采用油、气各自独立的单缸双活塞结构，制动块总成的缸体被双活塞及密封件隔离成互相独立的复位腔、制动腔及顶转子腔；复位腔位于缸体的上部，制动腔位于缸体的中部，顶转子腔位于缸体的底部。
[0009]所述的制动块总成有4个:第一制动块总成、第二制动块总成、第三制动块总成、第四制动块总成。
[0010]本实用新型的有益效果是:该系统具有操作简单、实用、自动、安全的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本实用新型电气控制装置的结构示意图。
[0012]图2是本实用新型顶转子压力油源系统的结构示意图。
[0013]图3是本实用新型制动块总成的结构示意图。
[0014]图4是图3的左视图。
[0015]图5是图3的俯视图。
[0016]图2中标号:1-电磁阀，2-回油箱，3-滤油器，4-电动机，5-高压往复泵，6_逆止阀，7-第一制动块总成，8-第二制动块总成，9-第三制动块总成，10-第四制动块总成。
[0017]图3-5中标号:1-0型密封圈,2-底座(缸体)，3-第一活塞,4_孔用方形圈,5_复位进气口，6-第二活塞，7-螺母，8-衬套，9-0型密封圈，10-制动板，11-环键，12-制动块，13-压环，14-螺钉，15-螺栓，16-夹板，17-定位销，18-板，19-行程开关，20-行程开关座，21-制动进气口，22-螺塞，22-螺塞，23-第一管道，24-底座与制动板配合面，25-高压顶起进油口，26-第二管道，27-复位腔(上腔)，28-制动腔(中腔)，29-顶转子腔(下腔)。
【具体实施方式】
[0018]如图1-图5所示，立式水轮发电机组自动顶转子系统，包括制动块总成、顶转子压力油源系统、电气控制装置。
[0019]如图3-图5所不，制动块总成米用油、气各自独立的单缸双活塞结构，制动块总成的缸体被双活塞及密封件(如O型密封圈)隔离成三个互相独立的工作腔，即复位腔(上腔)、制动腔(中腔)及顶转子腔(下腔)；复位腔位于缸体的上部，制动腔位于缸体的中部，顶转子腔位于缸体的底部，三腔分离。
[0020]机组需要制动时，压缩空气经制动进气口 21进入制动腔28 (中腔)，第二活塞6向上运动，带动与之相连的制动板10及制动块12向上顶起摩擦机组制动环,使机组制动；制动复位时，压缩空气经复位进气口 5进入复位腔27 (上腔)，第二活塞6向下运动，带动与之相连的制动板10及制动块12脱离机组制动环，复位机组制动；顶转子时，压力油经高压顶起进油口 25进入顶转子腔29 (下腔)，第一活塞3向上运动，带动第二活塞6及与之相连的制动板10、制动块12向上通过制动环顶起转子，使发电机转子向上升起一定距离，建立油膜；顶转子复位时，压缩空气经复位进气口 5进入复位腔27 (上腔)，第二活塞6及与之相连的制动板10及制动块12向下运动，挤压第一活塞3向下移动，使制动板10及制动块12脱离机组制动环，转子复位。
[0021]如图3-图5所示的制动块总成,双活塞动作灵活,密封良好,能保证顶转子的油介质和制动/复位的气体介质在各种工况下，不相互渗漏混合；制动块采用环保型无石棉磨阻材料，防止制动时产生粉尘污染机组及环境。[0022]如图2所示，顶转子压力油源系统，包括回油箱2以及安装在回油箱上的高压往复泵5 (带电机4)、逆止阀6、电磁阀(电磁泄压阀)1、控制箱和高压软管等组成；高压往复泵5的进口由第一高压软管与回油箱2相连通，第一高压软管上设有滤油器3，高压往复泵5的出口由第二高压软管分别与第一制动块总成7、第二制动块总成8、第三制动块总成9、第四制动块总成10的顶转子腔(下腔，即油腔)相连，第二高压软管上设有逆止阀6、电磁阀(电磁泄压阀)I ;高压往复泵5的电机4由电源线与电气控制装置的KCl继电器相连；电磁阀(电磁泄压阀)I由电源线与电气控制装置的KC2继电器相连。
[0023]如图2所示，当需要顶起转子时，图1中电气控制装置的KCl继电器动作，启动电机4工作，高压往复泵5由第一高压软管从回油箱2经过滤油器3吸油并加压，压力油通过逆止阀6及第二高压软管，分别进入第一制动块总成7、第二制动块总成8、第三制动块总成
9、第四制动块总成10的顶转子腔(下腔)将转子顶起。当转子顶到预定高度时，图1中电气控制装置的KCl继电器失电，电机4停止，高压往复泵5停止工作；同时电气控制装置的KC2继电器动作，作用于泄压电磁阀1,KC3继电器动作，第一制动块总成7、第二制动块总成8、第三制动块总成9、第四制动块总成10的复位腔(上腔)通压缩空气，第一制动块总成
7、第二制动块总成8、第三制动块总成9、第四制动块总成10的顶转子腔(下腔)压力油回流到回油箱，转子回复原位，顶转子过程结束。
[0024]如图1所示，电气控制装置，包括可编程序控制器S7-224【以西门子PLC为控制核心，由西门子可编程CPU模块S7-224】、八个扩展中间继电器(包括KCl继电器、KC2继电器、KC3继电器)、24V直流稳压电源、液晶触摸显示屏、应用程序等构成；KC1继电器、KC2继电器、KC3继电器的线圈正极分别对应与可编程序控制器S7-224的Q0.0输出口、Q0.1输出口、Q0.2输出口相连，KCl继电器、KC2继电器、KC3继电器的线圈负极分别与24V直流稳压电源的负极相连；可编程序控制器S7-224的IL端口、2L端口、3L端口均与24V直流稳压电源的正极相连；液晶触摸显示屏与可编程序控制器S7-224的串口 portO的3脚、8脚相连；KC3继电器由控制线与制动块总成的复位腔电磁空气阀相连，顶转子复位及机组正常停机制动退出时，压缩空气经电磁空气阀由第一管道23与第一制动块总成7、第二制动块总成
8、第三制动块总成9、第四制动块总成10的复位腔(上腔，设有制动退出供气口)相通，机组正常停机制动投入时，压缩空气经机组自动化回路的制动投入继电器(即继电器)控制制动投入电磁空气阀(即电磁空气阀)，由第二管道26与第一制动块总成7、第二制动块总成8、第三制动块总成9、第四制动块总成10的制动腔(中腔，设有制动投入供气口)相通。KC4继电器作为备用继电器。
[0025]如图1所示，可编程序控制器S7-224的输入口 10.0收到顶转子信号时，输出口Q0.0输出信号控制KCl继电器动作，使顶转子压力油源系统向制动块的顶转子腔(下腔)输入压力油，转子顶起，当可 编程序控制器S7-224的输入口 10.3检测到转子顶起信号后，输出口 Q0.1、Q0.2输出信号控制KC2、KC3继电器动作，使顶转子压力油源系统停止输入压力油，制动块的压力油回到回油箱，转子回复到原位。因工作需要，加压过程中，输入口 10.1收到手动停止信号时，可手动停止转子顶起过程。输入口 10.2收到手动开放油阀信号时，可手动控制泄压电磁阀动作，使转子回复。可编程CPU模块模拟量输入口输入压力油源系统顶转子压力信号，可在液晶显示屏上显示其实时工作压力，并可辅助作为停泵判断信号。压力信号通过可编程模拟量输出口输出可用于其它系统监视。液晶触摸屏用于显示顶转子系统的工作状态及运行参数，也可通过液晶触摸屏进行各定值设置，手动控制顶转子系统工作。
[0026]本实用新型的系统主要原理为借助高压往复泵(带电机)的配合，通过高压软管向机组制动总成的顶转子腔(下腔)输入压力油，当转子顶到预定高度或油腔中的压力达到设定压力值或时间达到设定值，自动停止加压，保持制动块总成的顶转子腔(下腔)中的压力，当到达保压时间后，开启电磁阀(电磁泄压阀)1，并对制动块总成的复位腔(上腔)通气压，卸除顶转子腔(下腔，即油腔)中的压力，完成顶转子操作。
【权利要求】
1.立式水轮发电机组自动顶转子系统，其特征在于包括制动块总成、顶转子压力油源系统、电气控制装置； 所述的顶转子压力油源系统包括回油箱以及安装在回油箱上的高压往复泵、逆止阀、电磁阀、第一高压软管和第二高压软管；高压往复泵的进口由第一高压软管与回油箱相连通，第一高压软管上设有滤油器，高压往复泵的出口由第二高压软管与制动块总成的顶转子腔相连，第二高压软管上设有逆止阀、电磁阀；高压往复泵的电机由电源线与电气控制装置的KCl继电器相连，电磁阀由电源线与电气控制装置的KC2继电器相连； 所述的电气控制装置包括可编程序控制器、KCl继电器、KC2继电器、KC3继电器、24V直流稳压电源、液晶触摸显示屏；KC1继电器、KC2继电器、KC3继电器的线圈正极分别对应与可编程序控制器的Q0.0输出口、Q0.1输出口、Q0.2输出口相连，KCl继电器、KC2继电器、KC3继电器的线圈负极分别与24V直流稳压电源的负极相连；可编程序控制器的IL端口、2L端口、3L端口均与24V直流稳压电源的正极相连；液晶触摸显示屏与可编程序控制器的串口 portO的3脚、8脚相连；顶转子复位及机组正常停机制动退出时，压缩空气经电磁空气阀由第一管道与制动块总成的复位腔相通，KC3继电器由控制线与所述电磁空气阀相连；机组正常停机制动投入时，压缩空气经机组自动化回路的制动投入继电器控制制动投入电磁空气阀由第二管道与制动块总成的制动腔相通。
2.根据权利要求1所述的立式水轮发电机组自动顶转子系统，其特征在于，所述的制动块总成采用油、气各自独立的单缸双活塞结构，制动块总成的缸体被双活塞及密封件隔离成互相独立的复位腔、制动腔及顶转子腔；复位腔位于缸体的上部，制动腔位于缸体的中部，顶转子腔位于缸体的底部。
3.根据权利要求1或2所述的立式水轮发电机组自动顶转子系统，其特征在于，所述的制动块总成有4个:第一制动块总成、第二制动块总成、第三制动块总成、第四制动块总成。
【文档编号】F03B11/00GK203614308SQ201320815201
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】张勇平, 李华, 汪家梅, 屈波, 范葵 申请人:国家电网公司, 湖北宜昌东山电力股份有限公司