水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器，包括伺服電機、伺服電動缸、推拉桿和底座，伺服電機驅(qū)動伺服電動缸；推拉桿一端設(shè)于伺服電動缸的內(nèi)設(shè)活塞上，其另一端穿出伺服電動缸外，推拉桿位于伺服電動缸外的一端連接拐臂，拐臂另一端連接控制環(huán)；伺服電動缸底部設(shè)有豎向軸，伺服電動缸通過徑向止推軸承置于底座上，底座上與豎向軸對應(yīng)位置開有與豎向軸尺寸匹配的弧形槽，豎向軸穿過弧形槽。本發(fā)明集成度高、結(jié)構(gòu)簡單、工作效率高，控制精密，便于整合現(xiàn)代運動控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及總線（網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，實現(xiàn)程序化、總線（網(wǎng)絡(luò)）化控制，可有效的完成水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的啟閉控制工作，適用于大中小型常規(guī)水電站機組和抽水蓄能電站機組。
【專利說明】水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于水輪機【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器。

【背景技術(shù)】
[0003]接力器作為水輪機導(dǎo)水機構(gòu)傳動系統(tǒng)中的動力部件，是調(diào)速器的執(zhí)行機構(gòu)，其工作性能的優(yōu)劣關(guān)系到水電站機組的安全穩(wěn)定可靠運行。傳統(tǒng)接力器是一種由單個直缸和活塞構(gòu)成，簡稱直缸接力器。當(dāng)水輪機負(fù)荷發(fā)生變化時，由調(diào)速器主配壓閥控制的壓力油進(jìn)入接力器的油缸推動接力器活塞；當(dāng)活塞移動時，通過推拉桿轉(zhuǎn)動控制環(huán)；控制環(huán)再通過連桿、轉(zhuǎn)臂達(dá)到控制導(dǎo)葉(或噴針、槳葉、折向器)的目的。
[0004]傳統(tǒng)直缸接力器存在如下缺陷與不足:(I)活塞在缸體內(nèi)作直線運動，推拉桿繞活塞相對轉(zhuǎn)動而實現(xiàn)活塞的直線運動與控制環(huán)的圓弧運動的銜接。由于推拉桿在缸體內(nèi)的擺動，使得活塞作用在推拉桿上的推/拉力與推拉桿直線運動不在同一方向上，即活塞的輸出功率只有一部分施加在了導(dǎo)葉上，另有一部分功率被自身消耗掉。這一方面會降低接力器的效率，增加能耗；另一方面使活塞受力不合理，容易致其產(chǎn)生變形、卡塞、漏油等問題；(2)采用液壓伺服系統(tǒng)，此系統(tǒng)難于實現(xiàn)對推力、速度和位置的精密控制，同時也不便于同現(xiàn)代運動控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及總線(網(wǎng)絡(luò))技術(shù)集成聯(lián)合，實現(xiàn)接力器的程序化、總線(網(wǎng)絡(luò))化控制；(3)由于(1)、(2)兩點缺陷與不足，致使接力器行程的測量較為困難，所以傳統(tǒng)接力器上一般不安放行程測量與反饋裝置，不便于調(diào)速器對于機組運行的調(diào)節(jié)。
[0005]傳統(tǒng)接力器的以上缺陷與不足，制約了調(diào)速器功能的發(fā)揮。因此，為實現(xiàn)水輪機導(dǎo)水機構(gòu)安全、可靠、快速、靈敏的控制，有必要克服以上缺陷與不足，設(shè)計更先進(jìn)、更實用和更高效的接力器。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器，該接力器在保證控制環(huán)的圓弧運動與推拉桿的直線運動合理銜接的前提下，還可以明顯提高接力器效率，改善推拉桿受力條件，提高接力器的控制精密度。
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器，包括伺服電機、伺服電動缸、推拉桿和底座，伺服電機驅(qū)動伺服電動缸；推拉桿一端設(shè)于伺服電動缸的內(nèi)設(shè)活塞上，其另一端穿出伺服電動缸外，推拉桿位于伺服電動缸外的一端連接拐臂，拐臂另一端連接控制環(huán)；伺服電動缸底部設(shè)有豎向軸，伺服電動缸通過徑向止推軸承置于底座上，底座上與豎向軸對應(yīng)位置開有與豎向軸尺寸匹配的弧形槽，豎向軸穿過弧形槽。
[0008]上述推拉桿位于伺服電動缸外的一端通過叉頭及匹配的叉頭銷與拐臂相連。
[0009]上述拐臂或控制環(huán)上設(shè)有限位銷和限位傳感器。
[0010]為實現(xiàn)接力器行程的精密測量與反饋，本發(fā)明的優(yōu)選方案中還包括行程傳感器，所述的行程傳感器包括行程傳感器缸體和設(shè)于行程傳感器缸體端頭的行程桿，行程傳感器缸體設(shè)于伺服電動缸上，行程桿與推拉桿同步運動。
[0011]上述行程桿與推拉桿平行，且行程桿未與行程傳感器缸體連接的端頭與推拉桿固定連接。
[0012]和傳統(tǒng)直缸接力器相比，本發(fā)明具有如下特點和有益效果:
1、本發(fā)明接力器中推拉桿受到的推力和拉力始終與推拉桿直線運動方向一致，一方面可降低能耗，提高接力器效率；另一方面，使得推拉桿具有良好的受力條件，避免了由于受理不合理導(dǎo)致的活塞變形、卡塞、漏油等現(xiàn)象。
[0013]2、采用電動伺服系統(tǒng)，可實現(xiàn)對推拉桿的推拉力、速度和位置的精密控制。
[0014]3、采用行程傳感器實現(xiàn)接力器行程的實時測量，便于根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)調(diào)速器。
[0015]4、結(jié)構(gòu)簡單，集成度高，工作效率高，控制精密，便于整合現(xiàn)代運動控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及總線(網(wǎng)絡(luò))技術(shù)，實現(xiàn)程序化、總線(網(wǎng)絡(luò))化控制，可有效地完成水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的啟閉控制工作，適用于大中小型常規(guī)水電站機組和抽水蓄能電站機組。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明接力器的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中接力器的俯視圖；
圖3為圖1中接力器的側(cè)視圖；
圖4為圖1中接力器的底視圖。
[0017]圖中，1-伺服電機，2-伺服電動缸，3-推拉桿，4-行程傳感器缸體，5-行程桿，
6-叉頭，7-叉頭銷，8-拐臂，9-限位銷，10-控制環(huán)，11-底座，12-豎向軸，13-弧形槽，14-徑向止推軸承，15-信號線，16-限位傳感器。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明技術(shù)方案。
[0019]見圖f 4，本具體實施中，接力器包括伺服電機(I)、伺服電動缸(2)、推拉桿(3)、行程傳感器和底座(11)，行程傳感器包括行程傳感器缸體(4)和設(shè)于行程傳感器缸體(4)端頭的行程桿(5)。伺服電機(I)、伺服電動缸(2)、推拉桿(3)順次連接，且三者中心軸線共線。伺服電機(I)位于接力器后部，推拉桿(3)位于接力器前部，伺服電動缸(2)居中，其兩端分別連接伺服電機(I)和推拉桿(3)，伺服電機(I)用來驅(qū)動伺服電動缸(2)，推拉桿(3)一端設(shè)于伺服電動缸(2)的內(nèi)設(shè)活塞上，另一端穿出伺服電動缸(2)外。
[0020]行程傳感器缸體(4)固定于伺服電動缸(2)頂部，行程桿(5)未與行程傳感器缸體
(4)連接的一端固定于推拉桿(3)位于伺服電動缸(2)外的一端，當(dāng)推拉桿(3)直線運動時，行程桿(5)隨推拉桿(3)同步運動，行程桿(5)行程即推拉桿(3)行程。接力器工作時，伺服電機(I)和伺服電動缸(2)的位置相對固定，推拉桿(3)則相對伺服電機(I)和伺服電動缸(2)做直線伸縮運動。
[0021 ] 伺服電動缸(2 )底部末端設(shè)有豎向軸(12 )，底座(11)上與豎向軸(12 )對應(yīng)位置開設(shè)有弧形槽(13)，弧形槽(13)略大于豎向軸(12)直徑，伺服電動缸(2)通過徑向止推軸承(14)置于底座(11)上,徑向止推軸承(14)位于伺服電動缸(2)底部前端,設(shè)于伺服電動缸(2 )底座末端的豎向軸(12 )穿過弧形槽(13 )。伺服電動缸(2 )可繞徑向止推軸承(14)相對底座(11)擺動，弧形槽(13)用來規(guī)整接力器繞徑向止推軸承(14)的整體擺動。
[0022]推拉桿(3)末端通過叉頭(6)及匹配的叉頭銷(7)連接拐臂(8)，拐臂(8)另一端連接控制環(huán)(10),控制環(huán)(10)還連接連桿和轉(zhuǎn)臂,通過連桿和轉(zhuǎn)臂帶動導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動。
[0023]行程傳感器通過信號線(15)將采集數(shù)據(jù)反饋至控制器，基于反饋數(shù)據(jù)獲得實時行程，并可根據(jù)反饋數(shù)據(jù)調(diào)整調(diào)速器命令。
[0024]作為優(yōu)選，可在拐臂(8 )或控制環(huán)(10 )上設(shè)置限位銷(9 )和限位傳感器(16 )，以避免接力器的過推和過拉，從而導(dǎo)致導(dǎo)葉的損壞。
[0025]本發(fā)明接力器的工作原理如下:
水輪機負(fù)荷發(fā)生變化時，由調(diào)速器向行程傳感器下達(dá)推拉桿的運動規(guī)律，即行程與時間的關(guān)系。伺服電機根據(jù)推拉桿的運動規(guī)律，通過伺服電動缸中的電動驅(qū)動系統(tǒng)和直線執(zhí)行器，將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動通過絲桿和絲桿副的機械運動轉(zhuǎn)換為推拉桿的直線運動，再利用伺服電機的閉環(huán)控制特性，對推力、速度和位置進(jìn)行精密控制。推拉桿相對伺服電動缸作直線運動推動拐臂作圓弧運動的同時，伺服電動缸會自動繞徑向止推軸承擺動，以實現(xiàn)推拉桿的直線運動向拐臂圓弧運動的轉(zhuǎn)化和推拉力的傳遞。
[0026]上述過程中，推拉桿受到的推力和拉力始終與推拉桿直線運動方向一致，故推拉桿受力條件良好，可提高伺服電機工作效率，降低能耗。
【權(quán)利要求】
1.水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器，其特征在于，包括: 伺服電機、伺服電動缸、推拉桿和底座，伺服電機驅(qū)動伺服電動缸；推拉桿一端設(shè)于伺服電動缸的內(nèi)設(shè)活塞上，其另一端穿出伺服電動缸外，推拉桿位于伺服電動缸外的一端連接拐臂，拐臂另一端連接控制環(huán)；伺服電動缸底部設(shè)有豎向軸，伺服電動缸通過徑向止推軸承置于底座上，底座上與豎向軸對應(yīng)位置開有與豎向軸尺寸匹配的弧形槽，豎向軸穿過弧形槽。
2.如權(quán)利要求1所述的水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器，其特征在于: 所述的推拉桿位于伺服電動缸外的一端通過叉頭及匹配的叉頭銷與拐臂相連。
3.如權(quán)利要求1所述的水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器，其特征在于: 所述的拐臂或控制環(huán)上設(shè)有限位銷和限位傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器，其特征在于: 還包括行程傳感器，所述的行程傳感器包括行程傳感器缸體和設(shè)于行程傳感器缸體端頭的行程桿，行程傳感器缸體設(shè)于伺服電動缸上，行程桿與推拉桿同步運動。
5.如權(quán)利要求4所述的水輪機導(dǎo)水機構(gòu)整體擺動式接力器，其特征在于: 所述的行程桿與推拉桿平行，且行程桿未與行程傳感器缸體連接的端頭與推拉桿固定連接。
【文檔編號】F03B3/18GK104265545SQ201410477177
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】楊建東, 郭文成, 王學(xué)武, 王炳豹, 曾威, 劉兵 申請人:武漢大學(xué)