水轮机调速系统机械零位调整装置及方法与流程

本发明涉及水电，特别涉及一种水轮机调速系统机械零位调整装置及方法。

背景技术：

1、调速系统作为水轮机的控制系统，通过调整水轮机活动导叶的开度，进而控制水轮机的输出功率。在调速系统将水轮机活动导叶调整到预设开度后，水轮机调速系统的主配压阀活塞将回到中位，即机械零位，此时调速器将保持在中位，既不使导叶向开方向运动，也不使导叶向关方向运动，但为了保证水轮机的运行安全，其机械零位需略微调整至偏关位置，接力器向偏关方向运行，偏关量不超过100μm/5min，以防止水轮机超速运行。

2、目前，在现场进行试验调整时，通常需要一人在调速系统主配处调整调节螺栓，另一人在调速系统接力器处架设百分表来测量行程，通过两人配合，确保在不同开度下的调速系统机械零位均在规定范围内。在实际试验场景下，受大型水轮机的结构以及厂房布局等因素影响，水轮机调速系统主配与调速系统接力器不在同一位置，进行试验的两人需要通过对讲机进行联系。

3、因此在现场进行试验时存在以下问题：首先，由于水轮机附近存在较大噪音，影响双方通信质量；其次，由于调速系统主配调节螺栓处的人员无法实时读数，难以对螺栓进行精密调整，导致常发生过调或欠调，严重影响工作效率与质量；最后，为保证不损伤设备，且保持精确测量，每次在进行螺栓调整或改变接力器行程前，都需安排专人拆除架设的百分表，在完成调整螺栓或改变接力器行程后，方能再次架设百分表，造成人力资源浪费。

技术实现思路

1、针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种水轮机调速系统机械零位调整装置及方法，解决了现有技术中在对水轮机调速系统进行机械零位调整时耗费人力，工作效率低且调整精度差的技术问题。

2、本发明一方面提供了一种水轮机调速系统机械零位调整装置，应用于水轮机调速系统，所述装置包括：红外测距单元、无线通信单元、计数单元、控制单元和零位调节单元；

3、所述红外测距单元设置在所述水轮机调速系统的接力器上，用于测量所述接力器的伸缩杆的运动距离；

4、所述红外测距单元通过所述无线通信单元与所述计数单元连接，所述计数单元用于采集所述红外测距单元的测量数据；

5、所述控制单元分别与所述计数单元和所述零位调节单元连接，所述零位调节单元与所述水轮机调速系统主配压阀处的调节螺栓配合连接，所述控制单元用于获取所述计数单元采集的测量数据，并根据所述测量数据控制所述零位调节单元对所述调节螺栓进行调节。

6、可选地，所述红外测距单元包括测距器和反射板；

7、所述测距器设置在所述接力器的伸缩杆上，所述反射板设置在所述接力器靠近所述伸缩杆的一侧上，所述反射板与所述测距器相对设置。

8、可选地，所述测距器和所述反射板均包括磁性底座；

9、所述测距器通过所述磁性底座与所述伸缩杆磁性连接，所述反射板通过所述磁性底座与所述接力器磁性连接。

10、可选地，所述无线通信单元包括无线传感器，所述无线传感器设置在所述伸缩杆上；

11、所述计数单元包括相连接的计数器和通信模块，所述无线传感器与所述通信模块无线通信连接，所述计数器通过所述通信模块采集所述红外测距单元的测量数据。

12、可选地，所述计数单元还包括显示模块，所述显示模块与所述计数器连接，用于显示所述测量数据。

13、可选地，所述控制单元包括相连接的数据计算模块和数据比对模块；

14、所述数据计算模块用于获取所述测量数据，根据所述测量数据计算实时距离变化率，并将所述实时距离变化率传递至所述数据比对模块；

15、所述数据比对模块基于预设距离变化率与所述实时距离变化率进行比对，得到比对结果；

16、当所述实时距离变化率与所述预设距离变化率不一致时，所述控制单元控制所述零位调节单元对所述调节螺栓进行调节，直至所述实时距离变化率与所述预设距离变化率一致。

17、可选地，所述零位调节单元包括步进电机、传动齿轮和螺栓卡扣；

18、所述步进电机的输入端与所述控制单元连接，所述步进电机的输出端上套设有所述传动齿轮，所述传动齿轮与所述螺栓卡扣啮合，所述螺栓卡扣套设在所述调节螺栓上，且与所述调节螺栓配合连接。

19、可选地，所述螺栓卡扣为对半式卡扣结构，包括两个大小一致的卡扣体，两个所述卡扣体之间可拆卸连接。

20、可选地，所述螺栓卡扣的数量为多个，多个所述螺栓卡扣的内六角孔的尺寸各不相同，多个所述螺栓卡扣的外壁齿轮的直径相同。

21、本发明另一方面提供了一种水轮机调速系统机械零位调整方法，具体应用于上述中任一项所述的水轮机调速系统机械零位调整装置中，所述方法包括：

22、所述红外测距单元测量所述水轮机调速系统的接力器的伸缩杆的运动距离；

23、所述计数单元通过所述无线通信单元采集所述红外测距单元的测量数据，并将所述测量数据传送至所述控制单元；

24、所述控制单元根据所述测量数据计算所述伸缩杆的实时距离变化率，并基于预设距离变化率与所述实时距离变化率进行比对，得到比对结果；

25、当所述实时距离变化率与所述预设距离变化率不一致时，所述控制单元控制所述零位调节单元对所述水轮机调速系统主配压阀处的调节螺栓进行调节，直至所述实时距离变化率与所述预设距离变化率一致。

26、本发明提供的水轮机调速系统机械零位调整装置及方法，利用红外测距单元进行测量，可以准确地获取接力器伸缩杆的运动距离，从而实现对调速系统的精准调节，调节精度高；采用红外测距单元与无线通信单元结合，能够实时监测接力器伸缩杆的运动情况，并通过无线通信将数据传输给计数单元，从而及时获取接力器的运行状态信息，响应速度快；而通过控制单元与零位调节单元配合使用，可以根据计数单元采集的测量数据自动对调节螺栓进行调节，进而实现对水轮机调速系统的机械零位调整，无需人工干预，提高了调节的精确度和效率，有效节省了人力资源。

27、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

28、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，应用于水轮机调速系统，所述装置包括：红外测距单元、无线通信单元、计数单元、控制单元和零位调节单元；

2.根据权利要求1所述的水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，所述红外测距单元包括测距器和反射板；

3.根据权利要求2所述的水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，所述测距器和所述反射板均包括磁性底座；

4.根据权利要求1所述的水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，所述无线通信单元包括无线传感器，所述无线传感器设置在所述伸缩杆上；

5.根据权利要求4所述的水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，所述计数单元还包括显示模块，所述显示模块与所述计数器连接，用于显示所述测量数据。

6.根据权利要求1所述的水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，所述控制单元包括相连接的数据计算模块和数据比对模块；

7.根据权利要求1所述的水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，所述零位调节单元包括步进电机、传动齿轮和螺栓卡扣；

8.根据权利要求7所述的水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，所述螺栓卡扣为对半式卡扣结构，包括两个大小一致的卡扣体，两个所述卡扣体之间可拆卸连接。

9.根据权利要求7所述的水轮机调速系统机械零位调整装置，其特征在于，所述螺栓卡扣的数量为多个，多个所述螺栓卡扣的内六角孔的尺寸各不相同，多个所述螺栓卡扣的外壁齿轮的直径相同。

10.一种水轮机调速系统机械零位调整方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1至9中任一项所述的水轮机调速系统机械零位调整装置中，所述方法包括：

技术总结本发明涉及水电技术领域，提供了一种水轮机调速系统机械零位调整装置及方法，其中装置包括红外测距单元、无线通信单元、计数单元、控制单元和零位调节单元，红外测距单元设在水轮机调速系统的接力器上，用于测量接力器的伸缩杆的运动距离；红外测距单元通过无线通信单元与计数单元连接，计数单元用于采集红外测距单元的测量数据；控制单元分别与计数单元和零位调节单元连接，零位调节单元与水轮机调速系统主配压阀处的调节螺栓配合连接，控制单元用于获取计数单元采集的测量数据，并根据测量数据控制零位调节单元对调节螺栓进行调节。上述装置响应速度快，能够自动对调节螺栓进行调节，提高了调节的精确度和效率，有效节省了人力资源。技术研发人员：向富权,訾进甲,李霄,宗蔷雯,陈顺武,张拯寰,吴桂明,向科,贺宝国,唐秋受保护的技术使用者：华电西藏能源有限公司巴玉分公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4