УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЕМ ЛОПАСТЕЙ

Изобретение относится к энергетике, а именно, к устройствам, позволяющим регулировать положение лопастей насосов.
Известно «Устройство управления лопастями рабочего колеса гидротурбины» (см. патент РФ №2106522 МПК (6) F03В 15/08, опубл. БИ №7, 1998 г., с.267), которое предназначено для работы в составе электрогидравлического регулятора поворотно-лопастной гидротурбины и выполнено без использования механических и кинематических передач. Устройство содержит электрогидравлический преобразователь, главный золотник, исполнительный сервомотор, электрически связанный обратной связью с преобразователем, отсечной золотник, установленный в гидравлическом тракте между главным золотником и сервомотором; золотник переключения режимов, золотник ручного управления, подключенный своими управляющими линиями к гидравлическому тракту между отсечным золотником и сервомотором, и индикаторный прибор для указания положения последнего. Отсечной золотник выполнен трехпозиционным с двумя концевыми управляющими полостями и дополнительными окнами. По меньшей мере одним из своих окон отсечной золотник в одном из положений, соответствующем аварийному режиму, связан со сливной магистралью для сообщения с ней полостей сервомотора. Золотник переключения режимов также выполнен трехпозиционным и соединен одной из своих управляющих линий, соответствующих аварийному режиму, с одной из концевых управляющих полостей отсечного золотника. Устройство обладает компактностью, высокой надежностью и позволяет предотвратить разрывы в узлах соединений сервомотора и присоединительных трубопроводов при аварийной ситуации, сопровождающейся скачком давления в полости закрытия сервомотора.
Известно устройство управления положением лопастей, описанное в патенте РФ №2183290 «Регулируемый вентилятор аппарата воздушного охлаждения (МПК 7 F04D 25/08, опубл. 2002.06.10). Изобретение относится к вентиляторным установкам переменной производительности и обеспечивает надежное и жесткое позиционирование лопастей рабочего колеса, простоту регулировки, возможность местного дистанционного и автоматического управления положением лопастей за счет изменения угла их наклона при остановке вентилятора или во время вращения.
Известные из уровня техники устройства относятся к механическим, которые, как правило, не обеспечивают требуемой точности поворота лопастей.
Однако, на гидроэлектростанциях мощные циркуляционные насосы для охлаждения парогенераторов, перекачивающие значительные объемы воды, либо вообще не снабжались упомянутыми устройствами для управления положением лопастей, либо такими, которые не обеспечивали надежного управления, что реально не позволяло регулировать расход воды с целью экономии.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является «Система управления положением лопастей», действующая на циркуляционных насосах Ставропольской ГРЭС с 1990 года (см. кн. «Ставропольская ГРЭС - 25 лет. Ставрополь, Юркит», 1999 г., цв. вклейка). Система управления положением лопастей, принятая за прототип (см. дополнительные материалы), показана на фиг.1 и включает следующие основные элементы: вал 1 циркуляционного насоса, лопасти 2, блок поворота лопастей 3, состоящий из двигателя 4 и редуктора 5, механически связанного с датчиком положения лопастей 6; контактные кольца 7, 10; контактные щетки 8, 9; цифровой измерительный прибор 11.
При вращении вала 1 циркуляционного насоса напряжение 380 В подается на двигатель 4 блока поворота лопастей 3 с помощью контактных пар «контактная щетка 8-контактное кольцо 7». Двигатель 4 через редуктор 5 поворачивает лопасти 2 на заданный угол. Информация об угле поворота лопастей 2 через датчик положения лопастей 6, механически связанный с редуктором 5, передается через контактные пары «контактное кольцо 10-контактная щетка 9» на цифровой измерительный прибор 11, который показывает положение поворота лопастей в
градусах. Напряжение на датчике положения лопастей 6 пропорционально углу поворота лопастей. Это напряжение и является измеряемым сигналом.
Однако, действующая «Система управления положением лопастей», принятая за прототип, обладает существенными недостатками. Во-первых, пара «контактное кольцо - контактная щетка», передающая информацию о положении лопастей, является нестабильной, имеющей большие погрешности по температуре, вибрации и материалам.
Во-вторых, не позволяет измерять и управлять положением лопастей с необходимой точностью, что в конечном итоге ведет к необоснованному перерасходу воды и может привести к заклиниванию лопастей и к поломке циркуляционного насоса.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является обеспечение точности и надежности управления положением лопастей.
Поставленная цель достигается тем, что в устройстве управления положением лопастей, включающем вал, лопасти, блок поворота лопастей, состоящий из двигателя, который питается от источника промышленного переменного тока, и редуктора, при этом датчик положения лопастей, механически связанный с редуктором, передает информацию о положении лопастей на измерительный прибор через оптический излучатель и оптический приемник, причем оптический излучатель установлен на торце вала и его ось совмещена с осью этого вала и осью оптического приемника, а источником питания датчика положения лопастей является высокочастотный (ВЧ) генератор.
Потребление воды, которую прокачивает насос, существенно зависит от угла поворота лопастей. Наличие оптического канала связи, в котором оптический излучатель и оптический приемник установлены на торце вала с соблюдением строгой соосности, расположенного между датчиком положения лопастей и измерительным прибором позволяет с высокой точностью регулировать необходимый расход воды, связанный с энергопотреблением сети.
Заявляемая полезная модель «Устройство управления положением лопастей» представлена на Фиг.2 и включает вал 1 циркуляционного насоса, лопасти 2, блок поворота лопастей 3, состоящий из двигателя 4 и редуктора 5, механически связанного с
датчиком положения лопастей 6; преобразователи 7 и 8, катушку приемника высокочастотной (ВЧ) энергии 9, оптический излучатель 10, оптический приемник 11, передающую катушку ВЧ генератора 12, ВЧ генератор 13, нормирующий преобразователь 14, измерительный прибор 15.
Заявляемая полезная модель «Устройство управления положением лопастей» работает следующим образом:
при вращении вала 1 циркуляционного насоса генератор ВЧ - энергии 15 через передающую катушку 14 передает ВЧ-энергию на приемную катушку 11, которая вращается вместе с валом 1. ВЧ - энергия с катушки 11 в преобразователе 9 преобразуется в постоянный ток, питающий датчик положения лопастей 6. Напряжение с датчика 6, пропорциональное положению лопастей, поступает на преобразователь 8, генерирующий частоту для питания оптического излучателя 10. Частота, с которой работает оптический излучатель 10, пропорциональна углу поворота лопастей. Оптический сигнал с излучателя 10 принимается оптическим приемником 11 через воздушный зазор и передается на нормирующий преобразователь 14, сигнал с которого в цифровом или аналоговом виде поступает на измерительный прибор 15, который показывает положение лопастей в градусах.
Использование заявляемого «Устройства управления положением лопастей» позволяет сократить расход воды в процессе производства электроэнергии минимум на 50% по сравнению с нерегулируемым циклом.