ВАЛОПОВОРОТНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2002 года по МПК F01D25/36 

Изобретение относится к турбостроению и может быть использовано для вращения роторов турбомашин.

Известно валоповоротное устройство, содержащее электродвигатель, размещенную в корпусе червячную пару и две зубчатые передачи [1] .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является валоповоротное устройство, содержащее электродвигатель валоповоротного механизма, к которому подсоединен блок включения, связанный с выходом блока формирования продолжительности управления, и тахогенератор, сочлененный с ротором и подсоединенный своим выходом к входу блока формирования, содержащее также анализатор динамических характеристик ротора, включенный в цепь соединения тахогенератора с блоком формирования, и блок торможения, подсоединенный своим выходом к дополнительному выходу блока формирования, а выходом - к электродвигателю [2] .

Недостатками прототипа является трудность обеспечения безударного зацепления червячной пары и значительные осевые нагрузки на вал червяка при аварийном отключении электропривода, что может явиться причиной поломки устройства; кроме того, отсутствует возможность автоматического изменения, регулирования скорости и ускорения при работе устройства, что может ограничивать точность поворота.

Задачей изобретения является создание валоповоротного устройства, которое обладает повышенной надежностью за счет наличия зубчатой дифференциальной передачи, связывающей приводной электродвигатель и ротор турбины, а также повышенной точностью поворота за счет автоматического регулирования скорости и ускорения при работе устройства.

Поставленная задача решается тем, что устройство содержит электродвигатель валоповоротного механизма, блок формирования продолжительности управления, тахогенератор, сочлененный с ротором турбины, анализатор динамических характеристик ротора, включенный в цепь соединения тахогенератора с блоком формирования.

Новым по сравнению с прототипом является то, что валоповоротное устройство содержит зубчатую дифференциальную передачу, входной вал которой присоединен к электродвигателю валоповоротного механизма, регулирующий вал - к регулирующей электрической машине, а выходной - к зубчатой передаче, регулирующая электрическая машина подключена к выходу блока управления, один из входов которого подключен к блоку формирования продолжительности управления, задатчик положения, задатчик скорости и задатчик ускорения, выходы которых подключены к входам блока формирования продолжительности управления, три суммирующих элемента, подключенных своими выходами к соответствующим входам блока управления, при этом одни из входов суммирующих элементов подключены к выходам блока формирования продолжительности управления, вторые из входов трех суммирующих элементов присоединены соответственно к выходам датчика угла поворота, тахогенератора и блока дифференцирования, вход блока дифференцирования присоединен к одному из выходов тахогенератора, а датчик угла поворота сочленен с ротором турбины.

Новая совокупность указанных признаков необходима и достаточна для получения указанного технического результата, так как введение зубчатой дифференциальной передачи обеспечивает безударное зацепление и увеличивает ресурс устройства, а введение регулирующий электрической машины, блока управления, датчика угла поворота, блока дифференцирования, задатчиков угла поворота, скорости и ускорения, суммирующих элементов и соответствующее их подключение обеспечивает возможность регулирования скорости и ускорения при работе устройства, что увеличивает точность поворота.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит электродвигатель 1, дифференциальную зубчатую передачу 2, входной вал которой присоединен к электродвигателю 1, регулирующий вал - к регулирующей электрической машине 3, а выходной вал - к зубчатой передаче 4, которая соединена с ротором 5 турбины. На валу ротора 5 турбины расположен тахогенератор 6, два из выходов которого подключены соответственно к входу анализатора 7 динамических характеристик и к входу блока 8 дифференцирования. Выход анализатора 7 динамических характеристик подключен к одному из входов блока 9 формирования продолжительности управления. Устройство также содержит суммирующие элементы 10, 11, 12, одни из входов которых подключены к выходам блока 9 формирования продолжительности управления, вторые входы присоединены соответственно к выходу датчика 13 угла поворота, расположенного на валу ротора 5 турбины, к третьему выходу тахогенератора 6 и к выходу блока 8 дифференцирования. Выходы суммирующих элементов 10, 11, 12 подключены к входам блока 14 управления, четвертый из входов которого подключен к одному из выходов блока 9 формирования продолжительности сигнала управления, а выход блока 14 управления подключен к регулирующей машине 3. Устройство содержит также задатчик 15 угла поворота, задатчик 16 скорости, задатчик 17 ускорения, подключенные своими выходами к входам блока 9 формирования продолжительности управления.

Устройство работает следующим образом.

Работа предложенного устройства может осуществляться в двух режимах: 1) ротор 5 турбины периодически поворачивается на 180^o с определенным интервалом времени (дискретный режим); 2) ротор 5 турбины вращается непрерывно (непрерывный режим).

Работа устройства в непрерывном режиме осуществляется следующем образом.

При поступлении команды на включение валоповоротного устройства включается электродвигатель 1, одновременно подается сигнал на блок 9 формирования продолжительности управления, срабатывает блок 14 управления, подается напряжение на регулирующую электрическую машину 3.

Сигнал, пропорциональный заданному значению скорости, с блока 9 формирования продолжительности управления поступает на вход суммирующего элемента 11, на другой вход которого подается сигнал с тахогенератора 6. С выхода суммирующего элемента 11 корректирующий сигнал поступает на вход блока 14 управления, который изменяет напряжение, подаваемое на электрическую регулирующую машину 3, скорость ее вращения изменяется, а следовательно, изменяются и скорости вращения выходного вала дифференциальной зубчатой передачи 2 и ротора 5 турбины. Таким образом, при работе валоповоротного устройства в непрерывном режиме имеется возможность корректировать скорость вращения ротора 5 турбины в автоматическом режиме.

Работа валоповоротного устройства в дискретном режиме осуществляется следующим образом.

При вращении ротора 5 турбины появляется сигнал от тахогенератора 6, который подается на анализатор 7 динамических характеристик, вычисляющий по переходной функции динамические характеристики турбины (время запаздывания и постоянную времени). Эти вычисленные характеристики подаются на блок 9 формирования, где вырабатываются команды, определяющие продолжительность включения и время торможения регулирующей машины 3.

По истечение интервала, соответствующего найденной продолжительности включения, на блок 14 управления подается соответствующая команда и блок 14 управления отключает питание от регулирующей электрической машины 3 или осуществляет ее реверсирование.

При отключении питания от регулирующей электрической машины устраняется силовая связь между электродвигателем 1 и ротором 5 турбины, который остановится через определенный блоком 9 формирования интервал времени.

Для обеспечения поворота ротора 5 турбины ровно на заданный угол сигнал с датчика 13 угла поворота и сигнал, пропорциональный заданному углу, от блока 9 формирования подается на суммирующий элемент 10, откуда подается команда коррекции на блок 14 управления.

Для коррекции скорости во время работы валоповоротного устройства сигналы от тахогенератора и от блока 9 формирования поступают на суммирующий элемент 11 и команда коррекции подается на блок 14 управления.

Для коррекции ускорения сигнал от тахогенератора 6 поступает на блок 8 дифференцирования, с выхода которого сигнал, пропорциональный ускорению, поступает на сумматор 12, и от блока 9 формирования поступают на суммирующий элемент 11, на другой вход которого подается сигнал от блока 9 формирования, определяющий заданное ускорение, и команда коррекции с суммирующего элемента 11 подается на блок 14 управления.

Изобретение может быть использовано в системах автоматизации валоповоротных устройств турбоагрегатов.

Источники информации
1. Липатова А. И. Конструкции валоповоротных устройств. Энергетическое оборудование. М. : НИИинформтяжмаш, 1974, 33, с. 15-20.

2. А. с. 638742 на изобретение "Устройство для поворота ротора турбоагрегата". Авторы Куценко Б. Н. и др. Заявка 2485084 от 5.05.1977; опубл. в Бюл. Изобр. 47 25.12.78.

Валоповоротное устройство предназначено для вращения роторов турбомашин. Устройство содержит электродвигатель валоповоротного механизма, блок формирования продолжительности управления, тахогенератор, сочлененный с ротором турбины, анализатор динамических характеристик ротора, включенный в цепь соединения тахогенератора с блоком формирования. Валоповоротное устройство содержит также зубчатую дифференциальную передачу, входной вал которой присоединен к электродвигателю валоповоротного механизма, регулирующий вал - к регулирующей электрической машине, а выходной - к зубчатой передаче, регулирующая электрическая машина подключена к выходу блока управления, один из входов которого подключен к блоку формирования продолжительности управления, задатчик положения, задатчик скорости и задатчик ускорения, выходы которых подключены к входам блока формирования продолжительности управления, три суммирующих элемента, подключенных своими выходами к соответствующим входам блока управления, при этом одни из входов суммирующих элементов подключены к выходам блока формирования продолжительности управления, вторые из входов трех суммирующих элементов присоединены соответственно к выходам датчика угла поворота, тахогенератора и блока дифференцирования, вход блока дифференцирования присоединен к одному из выходов тахогенератора, а датчик угла поворота сочленен с ротором турбины. Такое выполнение валоповоротного устройства позволит повысить его надежность за счет наличия зубчатой дифференциальной передачи, связывающей приводной электродвигатель и ротор турбины, а также повысить точность поворота за счет автоматического регулирования скорости и ускорения при работе устройства. 1 ил.

Валоповоротное устройство, содержащее электродвигатель валоповоротного механизма, блок формирования продолжительности управления, тахогенератор, сочлененный с ротором турбины, анализатор динамических характеристик ротора, включенный в цепь соединения тахогенератора с блоком формирования, отличающееся тем, что оно содержит зубчатую дифференциальную передачу, входной вал которой присоединен к электродвигателю валоповоротного механизма, регулирующий вал - к регулирующей электрической машине, а выходной - к зубчатой передаче, регулирующая электрическая машина подключена к выходу блока управления, одни из входов которого подключен к блоку формирования продолжительности управления, задатчик положения, задатчик скорости и задатчик ускорения, выходы которых подключены ко входам блока формирования продолжительности управления, три суммирующих элемента, подключенных своими выходами к соответствующим входам блока управления, при этом один из входов суммирующих элементов подключены к выходам блока формирования продолжительности управления, вторые из входов трех суммирующих элементов присоединены соответственно к выходам датчика угла поворота, тахогенератора и блока дифференцирования, вход блока дифференцирования присоединен к одному из выходов тахогенератора, а датчик угла поворота сочленен с ротором турбины.