专利名称:小汽轮机的微机步进电机控制装置的制作方法
本发明涉及一种用微机实现的汽轮机控制装置，用于小汽轮机的控制系统上。
现有的小汽轮机的控制系统有机械式和液动的系统。这些系统多数是用离心调速器作敏感元件，用滑阀油动机作执行机构，用油泵向控制系统供应调节用压力油，产生驱动调节汽门的提升力。现在一些先进国家已开始在汽轮机上使用数字式控制系统，见美国《西屋公司工程师》杂志，1974年1月，第34卷，第1期Westing house Engineer，January，1974，volume 34，Number 1)汽轮机数字式控制系统中主要环节中的电气部分，是通过磁阻发讯器(8)将汽轮机(9)转速信号变成交流电压信号，由频率电压转换器(6)将交流信号变成直流电压信号，经过模数转换器把模拟量变成数字量，并输入计算机；由测功装置(7)把发电机(10)功率信号变成电压信号，经过模数转换器把模拟量变成数字量输入计算机。在数字式控制系统中，用数字机代替机械式调速，其缺点是仍然保留了滑阀油动机及调节用油系统。
本发明的任务是用步进电机(3)及其它一些必要的机械传动部件来取代原有控制系统中的调速器，滑阀油动机及调节用油系统。
解决任务的办法是用微机(1)按调节规律计算出脉冲信号，由驱动电源(2)放大后输入步进电机(3)，步进电机(3)带动凸轮(4)同轴转动，通过汽门传动机构(5)控制汽门开度，改变了进汽量，从而使汽轮机(9)可在不同工况下运行。
凸轮(4)的型线是根据工程技术人员熟知的调节系统静态特性线而制做的，为了保证系统稳定，在汽门刚刚开启时凸轮(4)的曲率半径要小些，即凸轮(4)曲线变化平滑一些，在汽门接近全开时凸轮(4)曲线变化陡些。
为了防止凸轮(4)转角超过极限值，在凸轮(4)上有两个限位触点(11)，而且两个限位触点的位置可以调整。触点开关可根据实际需要选用工程上常用两触点式的触点开关，触点开关安装位置可根据实际情况而定。这是工程技术人员能够实现的。
汽门传动机构是由滚珠(12)、杆(13)、套筒(14)、柔性垫圈(15)、弹簧(16)、汽门杆(17)、滑动轴套(18)、螺母(19)组成。滚珠(12)用螺帽镶嵌在杆(13)顶端，杆(13)与套筒(14)以螺纹的形式连接，螺母(19)用以进一步紧固杆(13)与套筒(14)的连接。为了减小传动过程中的摩擦力，在小滚珠上涂有润滑剂铅粉或黄干油，为了消除凸轮(4)作用在杆(13)上的力矩传到汽门杆(17)上，在套筒(14)与汽门杆(17)之间用柔性垫圈(15)实现柔性连接。弹簧(16)永远处于被压缩状态，即弹簧力图把汽门开启，主要原因是步进电机移动力较小，步进电机移动力增大后，弹簧力应总是使汽门关小。
本发明与现有技术已经解决的微机(1)及其它电气环节构成的汽轮机控制系统，可以实现汽轮机(9)的自动启动和停机，实现闭环自动控制。可按照给定升速率升速，按给定升负荷率升负荷，发生甩负荷时可以保持转速为给定值。按照本发明做成的小汽轮机控制装置，使汽轮机的控制系统大大简化，减少了设备投资，仅取消滑阀油动机一项至少可节省投资两三万元。由于取消了调节供油系统，简化了维护检修工作。用步进电机(3)取代原来的控制系统中的滑阀油动机，在汽轮机的发展史上是一次革命。
图1小汽轮机的微机步进电机控制装置；图2凸轮正视图；图3凸轮侧视图；图4汽门传动机构剖视图。
见图1所示的控制装置，微机(1)采用Z80型微型计算机，按调节规律算出的脉冲信号输入驱动电源(2)(BQD1－004型，功率W＝300W，体积V＝360×160×210毫米3，重量G＝10公斤)，由驱动电源(2)输出信号输入步进电机(3)(110BF02－J型，力矩为4公斤·米，步距0.75°／1.5°)中，步进电机(3)带动同轴凸轮(4)(直径d＝80－100毫米)，由凸轮(4)推动汽门传动机构(5)，改变汽门开度，从而达到控制汽轮机(9)转速和负荷的目的。
见图2、图3所示的凸轮(4)，其型线是根据调节系统静态特性曲线形状而制定的，凸轮(4)是用45＃钢或高于45＃钢材强度的其它合金材料制成的。为了保证调节过程稳定，在汽门刚刚开启时凸轮(4)的曲率半径小些，而在汽门接近全开位置时凸轮(4)曲率半径大些。为了使凸轮(4)的工作区域不超过极限位置，在凸轮(4)的两个极限位置各设置一个限位触点(11)，两个限位触点(11)之间为死区，死区角度为90°，当限位触点(11)与触点开关相接触时切断驱动电源(2)输出电流，使步进电机(3)停止驱动。
见图4所示的汽门传动机构(5)，在弹簧(16)的作用下，凸轮(4)紧紧压在滚珠(12)上，滚珠(12)的直径d＝3－5毫米。为了使滚珠(12)灵活些，经常用铅粉或黄干油添入滚珠(12)外表面上。杆(13)与套筒(14)之间用螺纹形式连接，为进一步紧固杆(13)与套筒(14)的连接在杆(13)上装有一个螺母(19)。套筒(14)支持在滑动轴套(18)上，滑动轴套(18)可以固定在同步电机(3)的底座上，还可以固定在汽轮机(9)的相应位置上，视实际情况而定，滑动轴套(18)内附有铜轴瓦套在套筒(14)上，是为了支持整体的汽门传动机构(5)，并且套筒(14)在滑动轴套(18)中可以轴向滑动。为了防止凸轮(4)推动滚珠(12)时产生的力矩传到汽门杆(17)上，在套筒(14)与汽门杆(17)之间用柔性垫圈(15)实现柔性连接，柔性垫圈(15)是用橡胶制成的。弹簧(16)是在套筒(14)与门口(20)之间，经常处于被压缩状态，弹簧力总是力图把汽门开启。
权利要求
1.一种由微机实现的，具有数字式控制系统的汽轮机控制装置，包括有磁阻发讯器(8)、频率电压转换器(6)、测功装置(7)、模数转换器，本发明的特征在于具有一个步进电机(3)，该步进电机(3)的驱动轴上安装一个凸轮(4)，凸轮(4)与汽门传动机构(5)的滚珠(12)相接触，滚珠(12)镶嵌在杆(13)的顶端，杆(13)以螺纹的形式与套筒(14)相连接，套筒(14)支持在滑动轴套(18)上，可以轴向滑动，滑动轴套(18)支持着整体的汽门传动机构(5)，套筒(14)与汽门杆(17)之间用柔性垫圈(15)连接，弹簧(16)安装在套筒(14)与门口(20)之间，处于被压缩状态。
2.根据权利要求
1所述的装置，其特征是步进电机(3)驱动的凸轮(4)的型线是根据调节系统的静态特性线的形状决定的，凸轮(4)的特性要保证控制系统的稳定。
3.根据权利要求
2所述的装置，其特征是在凸轮(4)上有两个限位触点(11)，用以限制凸轮(4)的转角超过极限值，限位触点(11)的位置可以调整。
4.根据权利要求
1所述的装置，其特征是汽门传动机构(5)中用以防止凸轮(4)作用在杆(13)上的力矩传动汽门杆(17)上的柔性垫圈(15)是用橡胶制成的。
专利摘要
本实用新型是涉及一种用微机实现的汽轮机控制装置，用于小汽轮机控制系统上。本装置的任务是微机步进电机代替原来控制系统中的调速器、滑阀油动机和调节用油系统。本发明的技术特点是由微机按调节规律算出脉冲信号，经过驱动电源控制步进电机转动。步进电机通过偏心轮推动汽门传动机构，改变调节汽门的开度。根据计算机中软件程序可以实现汽轮机的自动启停，在正常运行时可以自动调节。
文档编号F01D17/24GK86202649SQ86202649
公开日1987年4月8日 申请日期1986年4月28日
发明者叶荣学, 尚家尧, 徐伟勇 申请人:东北电力学院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan