专利名称：转速信号器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发电机组转速信号监测装置，尤其是一种实现水轮发电机组自动控制和机组安全保护的转速信号器。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下一种转速信号器，包括外罩、壳体、传动机构、电气转速装置，其特征在于；安装在壳体内的驱动齿轮固定在转动套上，通过传动机构与发电机组轴连接，壳体上还安装有断开或接通控制电路的机械转速开关，驱动齿轮与机械转速开关的小齿轮相啮合组成齿轮增速机构驱动机械转速开关。
本实用新型传动机构为“S”型片弹簧传动机构，该机构中下驱动盘与水轮发电机组的轴相连接，下驱动盘又通过垫块、下驱动片、传动轴、上驱动片、上驱动盘、连接法兰、转动套、驱动齿轮和装在壳体内的轴承相连接。
本实用新型所述上下驱动片为“S”型片弹簧。
本实用新型壳体上设置有用于发电机组过速保护的机械过速开关，其上可安装水银开关或微动开关。
本实用新型驱动齿轮上还装有飞球、飞球臂和弹簧，飞球臂可拨动套在转动套上的滑动轴套作上、下移动，滑动轴套上端的环形槽可拨动机械过速开关的摇臂偏转，通过摇臂的偏转驱动机械过速开关。
本实用新型壳体上还安装有零转速传感器，其感应面与驱动齿轮的齿面之间保持一定间隙，驱动齿轮是由导磁材料制成，它的齿面为零转速传感器磁路的组成部分。
本实用新型传动机构为拨叉传动机构，发电机组轴与驱动法兰相连接，驱动法兰上的传动销插入下驱动盘耦合器的两圆孔内，用于拨动传动轴随发电机组轴同步转动。
如上所述，传动轴又通过上驱动盘、连接法兰、转动套、驱动齿轮和装在壳体中的轴承相连接。当水轮发电机组轴转动时，由拨叉传动机构使驱动齿轮与水轮发电机组轴同步转动。
本实用新型所述电气转速装置为端子盒或电气转速信号装置。
本实用新型的有益效果及特点在于一、能提供连续的幅值恒定的转速脉冲信号或两组连续的相位相差为1/4周期的幅值恒定的转速脉冲信号；二、能输出20％～180％机组额定转速的多达4种不同动作转速的机械转速开关量电信号；三、能指示机组所处的状态；四、适用机组转速范围从100～500r/min额定转速；五、零部件通用性强，为了适用不同的机组转速仅需配置不同的飞球或弹簧或齿轮。其它零部件都可通用。还可根据用户需要选择不同的传动方式、机械转速开关数量、顶灯以及PLC型电气转速信号装置；六、采用防尘球轴承，维护工作量很小。
如采用拨叉传动机构，在该机构中水轮发电机组轴与驱动法兰15相连接，驱动法兰15上的传动销插入下驱动盘耦合器16的两圆孔内，用于拨动传动轴随水轮发电机组轴同步转动。传动轴7又通过上驱动盘17、连接法兰18、转动套14、驱动齿轮13和装在壳体9中的轴承28相连接。当水轮发电机组轴转动时，由拨叉传动机构使驱动齿轮13与水轮发电机组轴同步转动。
若采用“S”型片弹簧传动机构，在该机构中下驱动盘与水轮发电机组的轴相连接，下驱动盘又通过垫块、下驱动片(即“S”型片弹簧)、传动轴、上驱动片(“S”型片弹簧)、上驱动盘、连接法兰、转动套、驱动齿轮和装在壳体内的轴承相连接。
驱动齿轮13与三个机械转速开关3的小齿轮19相啮合组成齿轮增速机构，驱动三个机械转速开关3。可以根据需要，通过选取不同的驱动齿轮13的齿数和小齿轮19的齿数获得不同的机械转速开关的转速。以便设定不同的动作转速值。壳体9上最多可以安装三个机械转速开关3。驱动齿轮13上还装有另一套飞球20、飞球臂21和弹簧22，飞球臂21可以拨动套在转动套14上的滑动轴套8作上、下移动。滑动轴套8上端的环形槽用于拨动过速开关2的摇臂偏转，通过摇臂的偏转驱动过速开关2。安装在壳体9上的零转速传感器1的感应面与驱动齿轮13的齿面之间保持0.7m左右的间隙。驱动齿轮13是由导磁材料做成的，它的齿面是零转速传感器1磁路的组成部分。因此，当水轮发电机组轴转动时，通过传动机构使驱动齿轮13与水轮发电机组轴同步转动。
当水轮发电机组轴转速上升到机械过速开关2设定的动作转速时，离心力克服设定的弹簧6预拉力，飞球4和飞球臂5在离心力作用下发生偏转，滑动轴套8向上移动使过速开关2的摇臂发生偏转，过速开关2上的水银开关23触点发出过速信号。飞球臂5上的紧钉螺钉24用于设定弹簧6的预拉力即动作转速。同时，由驱动齿轮13与三个机械转速开关3的小齿轮19相啮合组成的增速机构驱动三个机械转速开关3，当转速分别达到各机械转速开关3的设定动作转速时，离心力克服装在下升降杆25上的弹簧的预拉力，机械转速开关3上的飞球臂21在离心力作用下发生偏转，通过上、下升降杆26、25拨动摇臂偏转，机械转速开关3上的水银开关23触点发出机械转速开关信号。机械转速开关3上的调整螺塞27用于设定弹簧22的预拉力即动作转速。
当驱动齿轮13与水轮发电机组轴同步转动时，零转速传感器1磁路中的磁阻发生变化，它变化的周期是转速的函数。磁阻的变化使零转速传感器1的磁场强度发生变化，通过零转速传感器1内部转换输出一系列频率与转速成正比的、幅值恒定的方波信号。
上述拨叉传动机构与“S”型片弹簧传动机构是为了适应不同机型的安装要求而设计的，除传动方式不同外，其余结构和工作原理完全相同。
转速信号转速信号是由对着驱动齿轮13面安装的零转速传感器1产生的。由于驱动齿轮13是用导磁材料做成的，它的齿面是零转速传感器1磁路的组成部份。当驱动齿轮13旋转时，零转速传感器1磁路中的磁阻发生变化，它变化的周期是转速的函数。磁阻的变化使零转速传感器1的磁场强度发生变化，从而输出一系列频率与转速成正比的方波信号。
输出信号的幅值恒定，不受转速变化的影响。零转速传感器1输出的信号频率由下式确定f=n×z60]]>式中f—传感器输出信号的频率(Hz)n—机组轴的转速(r/min)z—驱动齿轮的齿数零转速传感器1的一个明显的优点是它能在驱动齿轮13与零转速传感器1之间的间隙达到0.7mm的情况下使用。在此情况下推荐采用模数为1.5～3的齿轮，齿顶宽度不小于7mm。
转速信号器传动轴7与水轮发电机组轴的连接方式考虑了机组振动，轴的正常摆度以及方便安装和更换备件的要求，安装时其偏心值允许不大于1mm。此外，为了立式水轮发电机组顶转子，抽、放推力轴瓦，允许轴向移动量达26mm。
转速信号器的驱动部份和壳体与机组绝缘，这是为了切断轴电流的途径。
机械过速开关机械过速开关的过速动作机构装在驱动齿轮13的齿盘上。当水轮发电机组轴转动时，它跟随驱动齿轮一起转动。当转速上升到或超过预先设定的动作转速时，过速动作机构被离心力驱动，使机械过速开关2动作，水银开关23触点发出电信号。它主要用于水轮发电机组的过速保护。如命令机组紧急停机，关闭水轮机进水口闸门等。
机械过速开关2最多可以安装4只水银开关23，或2只微动开关。水银开关23触点常开或常闭由其安放位置而定，由用户根据实际需要决定。
动作转速是根据用户的使用要求在制造厂设定的。最大动作转速不应超过机组额定转速的175％。返回转速不低于动作转速以下25％的额定转速。如在机组额定转速的150％动作，在额定转速的125％以上返回。设定点的动作转速精度≤±3％。
机械转速开关转速信号器的壳体上最多可以安装3个机械转速开关3。它的小齿轮19与驱动齿轮13啮合组成齿轮增速机构，以便驱动机械转速开关3。每一个机械转速开关3上最多可安装3只水银开23关或1只微动开关。水银开关23触点常开或常闭由其安放位置而定，由用户根据实际需要决定。这些机械转速开关3用来断开或接通控制电路，在预先设定的转速动作或返回，以便操作发电机制动装置、自同期装置、过速保护装置和其它的自动控制装置。
机械转速开关3可以设定为转速上升时的动作转速，也可以设定为转速下降时的返回转速，完全根据用户的实际需要决定。例如，用来控制发电机制动的机械转速开关需要设定为转速下降时的返回转速，而用来控制机组过速保护的机械转速开关则需要设定为转速上升时的动作转速。转速上升时，飞球20在离心力的作用下，向外侧偏转，使转速开关动作，这时的转速叫做“动作转速”；转速下降时，飞球20向内侧偏转，使转速开关返回，这时的转速叫做“返回转速”。
机械转速开关3的最小动作转速在机组额定转速的20～60％范围内可调(由机组的额定转速的高低而定)。而最大动作转速可以达到机组额定转速的180％。设定动作转速的机械转速开关，其返回转速约比动作转速低10～20％；设定返回转速的机械转速开关，其动作转速约比返回转速高10～25％。无论设定的是动作转速或返回转速，其设定点的转速精度≤±3％。
顶灯在转速信号器壳体的上部装设了一个直径为240mm圆柱形半透明的灯罩12，其内部安装了一套电压为220V，50Hz，单相的灯具，用来指示机组是处于运行状态或处于停机状态。顶灯的亮、灭由用户电路进行控制。
权利要求1.一种转速信号器，包括外罩(11)、壳体(9)、传动机构、电气转速装置，其特征在于；安装在壳体(9)内的驱动齿轮(13)固定在转动套(14)上，通过传动机构与发电机组轴连接，壳体(9)上还安装有断开或接通控制电路的机械转速开关(3)，驱动齿轮(13)与机械转速开关(3)的小齿轮(19)相啮合组成齿轮增速机构驱动机械转速开关(3)。
2.根据权利要求1所述的转速信号器，其特征在于壳体(9)上设置有用于发电机组过速保护的机械过速开关(2)。
3.根据权利要求1或2所述的转速信号器，其特征在于驱动齿轮(13)上还装有飞球(4)、飞球臂(5)和弹簧(6)，飞球臂(5)可拨动套在转动套(14)上的滑动轴套(8)作上、下移动，滑动轴套(8)上端的环形槽可拨动机械过速开关(2)的摇臂偏转，通过摇臂的偏转驱动机械过速开关(2)。
4.根据权利要求3所述的转速信号器，其特征在于壳体(8)上还安装有零转速传感器(1)，其感应面与驱动齿轮(13)的齿面之间保持一定间隙，驱动齿轮(13)是由导磁材料制成，它的齿面为零转速传感器(1)磁路的组成部分。
5.根据权利要求1所述的转速信号器，其特征在于传动机构为“S”型片弹簧传动机构，该机构中下驱动盘与水轮发电机组的轴相连接，下驱动盘又通过垫块、下驱动片、传动轴、上驱动片、上驱动盘、连接法兰、转动套、驱动齿轮和装在壳体内的轴承相连接。
6.根据权利要求1或5所述的转速信号器，其特征在于所述上下驱动片为“S”型片弹簧。
7.根据权利要求1所述的转速信号器，其特征在于传动机构为拨叉传动机构，发电机组轴与驱动法兰(15)相连接，驱动法兰(15)上的传动销插入下驱动盘耦合器(16)的两圆孔内，用于拨动传动轴随发电机组轴同步转动。
8.根据权利要求7所述的转速信号器，其特征在于传动轴(7)通过上驱动盘(17)、连接法兰(18)、转动套(14)、驱动齿轮(13)和装在壳体(9)中的轴承(28)相连接。当水轮发电机组轴转动时，由拨叉传动机构使驱动齿轮(13)与水轮发电机组轴同步转动。
9.根据权利要求1所述的转速信号器，其特征在于所述电气转速装置为端子盒或电气转速信号装置(10)。
10.根据权利要求1所述的转速信号器，其特征在于壳体(9)的上部装设有一用于指示机组是处于运行状态或处于停机状态的顶灯(12)。
专利摘要本实用新型旨在克服现有水轮发电机组转速信号监测的设备存在的功能单一、可靠性、准确性不高，质量不稳定，不能完全适应自动控制要求的缺陷，提供一种新型转速信号器。它安装在水轮发电机组的顶部，主要由零转速传感器(1)、机械过速开关(2)，机械转速开关(3)、飞球(4)、飞球臂(5)、弹簧(6)、滑动轴套(8)、壳体(9)、传动机构、端子盒或PLC型电气转速信号装置(10)、外罩(11)和顶灯(12)组成。本实用新型能输出两组连续的相位差为1/4周期的幅值恒定的转速脉冲信号，能输出20－180％机组额定转速的多达4种不同动作转速的机械转速开关量电信号，适用于机组额定转速为100～500r/min范围内的水轮发电机组的转速监测。
文档编号G01P3/16GK2594794SQ0323276
公开日2003年12月24日 申请日期2003年1月10日 优先权日2003年1月10日
发明者罗景华, 王声国 申请人:东方电机控制设备有限公司