本發(fā)明屬抽水蓄能電站調速器測控技術領域，具體涉及一種水泵水輪機導葉位置測量裝置及方法。
背景技術：
調速器是抽水蓄能電站最重要的測控設備之一，其主要功能是調節(jié)機組的頻率和負荷，使其滿足電力系統(tǒng)要求或設定值，承擔機組啟停、并網(wǎng)、負荷和頻率調節(jié)等操作，同時是電站與機組安全控制的執(zhí)行裝置之一，在故障情況下，關閉水泵水輪機導葉，防止事態(tài)擴大。導葉是水泵水輪機控制水流的核心機械執(zhí)行部件，其位置測量的準確性和可靠性直接關系機組頻率和負荷的調節(jié)品質。
目前抽水蓄能機組導葉位置測量多采用常規(guī)位移傳感器，抗振動、抗干擾能力差，可靠性較低。
技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明針對目前抽水蓄能電站中調速器在測控過程存在的問題和不足，提供一種水泵水輪機導葉位置測量裝置及方法。
采用的技術方案：一種水泵水輪機導葉位置測量裝置，包括底環(huán)、控制環(huán)、接力器和導葉，所述底環(huán)固定在機架上，底環(huán)上均布設置有多個軸套；所述控制環(huán)的下端設置有下緣外翻邊，在下緣外翻邊上均布有軸孔，軸孔數(shù)量與軸座數(shù)量相同，并在每個軸孔內分別安裝有根轉軸，每根根轉軸上分別鉸接有驅動板，驅動板的另一端通過中轉軸鉸接有從動板，各從動板的末端鉸接有導葉軸，各導葉軸的下端安裝在底環(huán)的對應軸套內；各導葉軸上分布有平板導葉；一對平行設置安裝在機架上的接力器，其活塞桿的端部通過銷軸鉸接在控制環(huán)的上端；在所述接力器的外殼上固定有高精度激光測距傳感器，并在所述活塞桿的端部固定有導葉位置基準板；所述高精度激光測距傳感器與導葉位置基準板的正面中心對應，高精度激光測距傳感器通過光纖或雙絞線與調速控制器連接。
在所述控制環(huán)的上端兩側對稱位置設置有向下扣的平板式連接耳，平板式連接耳的端面與驅動環(huán)表面平行，兩者之間形成間隙；所述接力器的活塞桿末端連接有連接片，連接片匹配套裝于該間隙內并鉸接在銷軸上，連接片被約束只能沿轉軸水平轉動。
另外，還可以在各導葉軸的上端也通過對應軸座安裝于機架上，從而對各導葉軸起到更好約束，提高穩(wěn)定性。
一種水泵水輪機導葉位置測量方法，首先設置一套水泵水輪機導葉位置測量裝置，該測量裝置包括固定的底環(huán)和能夠被控制轉動的控制環(huán)，控制環(huán)的下端設置有下緣外翻邊，在下緣外翻邊上均布有軸孔，軸孔數(shù)量與軸座數(shù)量相同，并在每個軸孔內分別安裝有根轉軸，每根根轉軸上分別鉸接有驅動板，驅動板的另一端通過中轉軸鉸接有從動板，各從動板的末端鉸接有導葉軸，各導葉軸的下端安裝在底環(huán)的對應軸套內；各導葉軸上分布有平板導葉；所述驅動環(huán)轉動時能夠同步帶動各導葉軸旋轉相同角度，從而實現(xiàn)控制導葉同步開度；平行設置的接力器的活塞桿端部通過銷軸鉸接在控制環(huán)的上端；并在接力器的外殼上固定有高精度激光測距傳感器，又在活塞桿的端部固定有導葉位置基準板；
所述高精度激光測距傳感器與導葉位置基準板的正面中心對應，高精度激光測距傳感器通過光纖或雙絞線與調速器控制器連接；當控制驅動接力器的活塞桿伸縮時，兩個高精度激光測距傳感器將檢測到的活塞行程變化信號△d1和△d2傳遞給調速控制器，調速控制器根據(jù)△d1和△d2計算出各導葉開度，進而計算開閉通量。
另外，還可以在部分驅動板和從動板之間安裝有角度傳感器，通過角度傳感器采集驅動板和從動板之間的角度變化來作為輔助信息發(fā)送給調速控制器。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用高精度激光測距的方法來測量導葉接力器行程從而計得到導葉位置，具有抗電磁干擾能力強、精度高、體積小等優(yōu)點，可用于控制環(huán)控制方式的導葉位置測量，也可用于單導葉控制方式的導葉位置測量。
附圖說明：
圖1是本發(fā)明的結構示意圖。
圖中標號，1為底環(huán)，2為控制環(huán)，3為下緣外翻邊，4為連接耳，5為接力器，6為活塞桿，7為傳感器固定座，8為高精度激光測距傳感器，9為導葉位置基準板，10為銷軸，11為連接片，12為驅動板，13為從動板，14為根轉軸，15為中轉軸，16為導葉軸，17為導葉。
具體實施方式：
實施例1：如圖1所述的水泵水輪機導葉位置測量裝置，底環(huán)1是一個固定環(huán)，控制環(huán)2是一個能夠左右轉動的活動環(huán)?？梢詫⒌篆h(huán)1固定在機架上。
底環(huán)1上均布設置有多個軸套，用于安裝多根導葉軸16。
控制環(huán)2的下端設置有下緣外翻邊3，在下緣外翻邊3上均布有軸孔，軸孔數(shù)量與軸座數(shù)量相同，并在每個軸孔內分別安裝有根轉軸，每根根轉軸上分別鉸接有驅動板，驅動板的另一端通過中轉軸鉸接有從動板，各從動板的末端鉸接有導葉軸16，各導葉軸16的下端安裝在底環(huán)1的對應軸套內。各導葉軸16上分布有平板導葉。
一對平行設置安裝在機架上的接力器5，其活塞桿6的端部通過銷軸鉸接在控制環(huán)2的上端。在接力器5的外殼上固定有高精度激光測距傳感器8，并在活塞桿6的端部固定有導葉位置基準板9。高精度激光測距傳感器8與導葉位置基準板9的正面中心對應，高精度激光測距傳感器8通過光纖或雙絞線與調速控制器連接。
另外，在控制環(huán)2的上端兩側對稱位置設置有向下扣的平板式連接耳4，平板式連接耳4的端面與驅動環(huán)表面平行，兩者之間形成間隙；所述接力器5的活塞桿6末端連接有連接片，連接片匹配套裝于該間隙內并鉸接在銷軸上，連接片被約束只能沿轉軸水平轉動。
同時，還可以考慮在各導葉軸16的上端也通過對應軸座安裝于機架上，從而對各導葉軸16起到更好約束，提高穩(wěn)定性。
實施例2：一種水泵水輪機導葉位置測量方法，首先設置一套水泵水輪機導葉位置測量裝置，該測量裝置包括固定的底環(huán)1和能夠被控制轉動的控制環(huán)2，控制環(huán)2的下端設置有下緣外翻邊，在下緣外翻邊上均布有軸孔，軸孔數(shù)量與軸座數(shù)量相同，并在每個軸孔內分別安裝有根轉軸，每根根轉軸上分別鉸接有驅動板，驅動板的另一端通過中轉軸鉸接有從動板，各從動板的末端鉸接有導葉軸16，各導葉軸16的下端安裝在底環(huán)1的對應軸套內；各導葉軸16上分布有平板導葉；所述驅動環(huán)轉動時能夠同步帶動各導葉軸16旋轉相同角度，從而實現(xiàn)控制導葉同步開度；平行設置的接力器5的活塞桿6端部通過銷軸鉸接在控制環(huán)2的上端；并在接力器5的外殼上固定有高精度激光測距傳感器8，又在活塞桿6的端部固定有導葉位置基準板9。
高精度激光測距傳感器8與導葉位置基準板9的正面中心對應，高精度激光測距傳感器8通過光纖或雙絞線與調速器控制器連接；當控制驅動接力器5的活塞桿6伸縮時，兩個高精度激光測距傳感器8將檢測到的活塞行程變化信號△d1和△d2傳遞給調速控制器，調速控制器根據(jù)△d1和△d2計算出各導葉開度，進而計算開閉通量。
另外，還可以在部分驅動板和從動板之間安裝有角度傳感器，通過角度傳感器采集驅動板和從動板之間的角度變化來作為輔助信息發(fā)送給調速控制器。
導葉位置基準板9提供導葉位置測量的基準參考位置。高精度激光測距傳感器8具有光信號輸出或4—20ma模擬量輸出，工作時測量其和基準板之間的距離，并通過光纖或雙絞線與調速器控制器相連接，把激光測距信號送至調速器控制器進行計算，得出導葉位置，進而實現(xiàn)機組頻率和負荷調節(jié)。
導葉位置測量方法如下：
圖1中，導葉為控制環(huán)2控制方式，在控制環(huán)2的兩個接力器5上各安裝一套測量裝置。單導葉控制方式與此類似，在每個導葉接力器5上各安裝一套測量裝置。
基準板采用剛度較高的材質固定在導葉接力器5活塞桿6的端部。
高精度激光測距傳感器8固定在導葉接力器5的缸體前端部。
導葉全關位置時，激光測距傳感器測量出一個最小距離，把此最小距離在調速器控制器內標定為零點。
導葉全開位置時，激光測距傳感器測量出一個最大距離，把此最小距離在調速器控制器內標定為100%導葉開度。
導葉在開啟和關閉過程中，激光測距傳感器測量出一個距離，此距離送至調速器控制器后，在調速器控制器內根據(jù)標定的量程按線性關系換算成導葉開度值，用于機組的頻率和負荷調節(jié)。
控制環(huán)2上兩個接力器5對應的導葉位置測量值偏差大于設定值1時，調速器控制器發(fā)出報警信號。
控制環(huán)2上兩個接力器5對應的導葉位置測量值偏差大于設定值2時，調速器控制器發(fā)出報警信號并停機。