專利名稱：螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及螺桿膨脹動力機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置。
背景技術(shù)：
螺桿膨脹動力機(jī)為近幾年在市場上得到良好應(yīng)用的新型動力機(jī)，可以帶動旋轉(zhuǎn)設(shè)備(如風(fēng)機(jī)、泵、發(fā)電機(jī)等)做功。特別是可以利用低品質(zhì)的能量源旋轉(zhuǎn)拖動發(fā)電機(jī)做功， 將低品質(zhì)的能量轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的電能。發(fā)出的電能并入電網(wǎng)運(yùn)行，可達(dá)到節(jié)能的目的。螺桿膨脹動力機(jī)的具體結(jié)構(gòu)請參考中國實用新型專利申請公開說明書 (CN1540139A)，其設(shè)有兩根相互嚙合的陰、陽螺旋轉(zhuǎn)子，它們通過兩端的軸承安裝在殼體內(nèi)；在殼體的兩端設(shè)有前后端蓋，在殼體的上部設(shè)有進(jìn)汽道和進(jìn)汽道口，并通過陰、陽螺旋轉(zhuǎn)子；在螺旋轉(zhuǎn)子的下方設(shè)有排汽道；在殼體與陰、陽螺旋轉(zhuǎn)子的軸面之間各裝有兩對機(jī)械密封裝置，為一種浮動式雙向機(jī)械密封裝置。該螺桿膨脹動力機(jī)的工作過程為具有一定溫度和壓力的熱水、蒸汽和水汽兩相流體經(jīng)汽道進(jìn)入前殼體的進(jìn)汽道口 ；在進(jìn)入陽轉(zhuǎn)子的齒槽內(nèi)，蒸汽或熱液的容腔逐漸增大， 蒸汽或熱液降壓降溫膨脹做功，推動陰、陽轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；做完功的蒸汽或熱液由排汽道排出； 功率由陽轉(zhuǎn)子的輸出端輸出，可帶動水泵、風(fēng)機(jī)或發(fā)電機(jī)等設(shè)備。當(dāng)然，陰、陽轉(zhuǎn)子的功能也可以互換，在此不再贅述。針對這種新型的螺桿膨脹動力機(jī)，為了保證其安全穩(wěn)定運(yùn)行及保證機(jī)組的使用壽命，需專門設(shè)計螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)速控制裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，可以使螺桿膨脹動力機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)法方案是一種螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，包括升速暖機(jī)控制模塊，包括多級升速暖機(jī)控制子模塊，該升速暖機(jī)控制子模塊接入螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門與螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子之間，用于使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速；PID控制器，輸入端接螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門，輸出端接螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子，用于以螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為輸出進(jìn)行PID控制，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速；[0011]切換開關(guān)，連接升速暖機(jī)控制模塊與PID控制器，用于在螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速時，將螺桿膨脹動力機(jī)從升速暖機(jī)狀態(tài)切換到PID控制狀態(tài)。較優(yōu)地，包括獨立設(shè)置的一級升速暖機(jī)控制子模塊，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速；二級升速暖機(jī)控制子模塊，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)速；三級升速暖機(jī)控制子模塊，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速?？蛇x地，所述切換開關(guān)為手動切換開關(guān)?？蛇x地，所述切換開關(guān)為自動切換開關(guān)。較優(yōu)的，包括限幅器，連接PID控制器的輸出端，用于對PID控制器的輸出進(jìn)行限幅。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型包括多級升速暖機(jī)控制子模塊，在將螺桿膨脹動力機(jī)啟動到額定運(yùn)行過程中，使螺桿膨脹動力機(jī)設(shè)備整體充分暖機(jī)，達(dá)到良好的機(jī)械性能；由于優(yōu)化了升速曲線控制，可使螺桿膨脹動力機(jī)設(shè)備整體運(yùn)行平穩(wěn)，保證了設(shè)備的安全及系統(tǒng)的穩(wěn)定，有利于延長機(jī)組的使用壽命。

圖1為本實用新型螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置的組成框圖；圖2為圖1中升速暖機(jī)控制模塊的組成框圖；圖3為螺桿膨脹動力機(jī)在圖1所述型螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置控制下的升速特性曲線。
具體實施方式
本實用新型的核心為，設(shè)置多級升速暖機(jī)控制子模塊，在將螺桿膨脹動力機(jī)啟動到額定運(yùn)行過程中，使螺桿膨脹動力機(jī)設(shè)備整體充分暖機(jī)。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本實用新型的技術(shù)方案，
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。參見圖1，示出本實用新型螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置原理框圖，其包括升速暖機(jī)控制模塊500、PID控制器300、限幅器400、切換開關(guān)200等部件，其中升速暖機(jī)控制模塊500，包括多級升速暖機(jī)控制子模塊，該升速暖機(jī)控制模塊500 通過切換開關(guān)200接入螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門100與螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子600之間，用于使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速；PID控制器300，輸入端通過切換開關(guān)200接螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門100，輸出端通過限幅器400接螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子600，用于以螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為輸出進(jìn)行PID控制，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速；切換開關(guān)200，為手動切換開關(guān)或自動切換開關(guān)，其連接升速暖機(jī)控制模塊500與 PID控制器300，用于在螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速時，將螺桿膨脹動力機(jī)從升速暖機(jī)狀態(tài)切換到PID控制狀態(tài)。限幅器400，連接PID控制器300的輸出端，用于對PID控制器的輸出進(jìn)行限幅，從而避免輸出控制幅度過大，增強(qiáng)PID控制的穩(wěn)定性。其中，所謂PID控制是指調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，又稱PID調(diào)節(jié)。 它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。其中， PID控制器的參數(shù)整定為核心內(nèi)容，它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、 積分時間和微分時間的大小。本實用新型中，即按現(xiàn)有技術(shù)的教導(dǎo)整定螺桿膨脹動力機(jī)的有關(guān)參數(shù)，在此不再贅述。參見圖2，為圖1中升速暖機(jī)控制模塊的組成框圖。該升速暖機(jī)控制模塊500由多級升速暖機(jī)控制子模塊構(gòu)成，本實施例分三級暖速，其中一級升速暖機(jī)控制子模塊501，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速；二級升速暖機(jī)控制子模塊502，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)速；三級升速暖機(jī)控制子模塊503，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID 投入點轉(zhuǎn)速。其中，第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速為0. 4 士 0. 05倍額定轉(zhuǎn)速，第二目標(biāo)轉(zhuǎn)速為0. 8 士 0. 05倍額定轉(zhuǎn)速，預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速為0. 95士0. 05倍額定轉(zhuǎn)速；而一級升速暖機(jī)時間、二級升速暖機(jī)時間、三級暖機(jī)時間根據(jù)螺桿膨脹動力機(jī)的系統(tǒng)情況具體設(shè)定，并使各級升速暖機(jī)階段之間分別穩(wěn)速預(yù)設(shè)時間，在此不再贅述。參見圖3，為螺桿膨脹動力機(jī)的升速特性曲線，其中Vn為額定轉(zhuǎn)速；Vpid為轉(zhuǎn)速 PID投入點轉(zhuǎn)速；tl為一級升速暖機(jī)時間；t2為二級升速暖機(jī)時間；t3為三級升速暖機(jī)時間；t4為投入PID控制后，螺桿膨脹動力機(jī)穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速Vn的時間；Δ tl為一級升速暖機(jī)段達(dá)到0. 4倍額定轉(zhuǎn)速Vn時的穩(wěn)速時間；Δ t2為二級升速暖機(jī)段達(dá)到0. 8倍額定轉(zhuǎn)速 Vn時的穩(wěn)速時間。由圖3可知，整個轉(zhuǎn)速分為三段進(jìn)行升速暖機(jī)，tl、t2、t3時間根據(jù)工藝要求設(shè)定，以保證機(jī)組充分暖機(jī)為準(zhǔn)。根據(jù)圖3設(shè)定的升速暖機(jī)特性曲線，整個螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制過程為(1)在PID控制投入之前(V < Vpid)，不管采用何種方法，只要基本滿足圖3所示升速曲線即可；(2)在螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速Vn時，速度達(dá)到Vpid，機(jī)組投入 PID運(yùn)行控制，以達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的目的。特別地，在PID控制中增加PID輸出限制器，以便對 PID控制的輸出進(jìn)行限幅，從而避免輸出控制幅度過大，增強(qiáng)PID控制的穩(wěn)定性。這樣，在螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速之后，以螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為輸出進(jìn)行PID控制，就可使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速，從而保證螺桿膨脹動力機(jī)整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。本實用新型螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置的優(yōu)點是(1)螺桿膨脹動力機(jī)機(jī)組啟動到額定運(yùn)行過程中，設(shè)備整體充分暖機(jī)，達(dá)到良好的機(jī)械性能；[0043](2)以上述設(shè)定的升速曲線控制，設(shè)備整體運(yùn)行平穩(wěn)，保證設(shè)備的安全及系統(tǒng)的穩(wěn)定。以上對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)介紹，其中的實施例只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征在于，包括升速暖機(jī)控制模塊，包括多級升速暖機(jī)控制子模塊，該升速暖機(jī)控制子模塊接入螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門與螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子之間，用于使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速；PID控制器，輸入端接螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門，輸出端接螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子， 用于以螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門開度為輸入、螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為輸出進(jìn)行 PID控制，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速；切換開關(guān)，連接升速暖機(jī)控制模塊與PID控制器，用于在螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速時，將螺桿膨脹動力機(jī)從升速暖機(jī)狀態(tài)切換到PID控制狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征在于，包括獨立設(shè)置的 一級升速暖機(jī)控制子模塊，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到第一目標(biāo)轉(zhuǎn)速； 二級升速暖機(jī)控制子模塊，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到第二目標(biāo)轉(zhuǎn)速； 三級升速暖機(jī)控制子模塊，使螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速。
3.如權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征在于，所述切換開關(guān)為手動切換開關(guān)。
4.如權(quán)利要求1所述的螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征在于，所述切換開關(guān)為自動切換開關(guān)。
5.如權(quán)利要求1 4任一項所述的螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，其特征在于，包括限幅器，連接PID控制器的輸出端，用于對PID控制器的輸出進(jìn)行限幅。
專利摘要本實用新型公開一種螺桿膨脹動力機(jī)轉(zhuǎn)速控制裝置，包括升速暖機(jī)控制模塊，含多級升速暖機(jī)控制子模塊，該升速暖機(jī)控制模塊接入螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門與螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子之間，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速；PID控制器，輸入端接螺桿膨脹動力機(jī)的進(jìn)汽閥門，輸出端接螺桿膨脹動力機(jī)的轉(zhuǎn)子，以進(jìn)汽閥門開度為輸入、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為輸出進(jìn)行PID控制，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速；切換開關(guān)，連接升速暖機(jī)控制模塊與PID控制器，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速PID投入點轉(zhuǎn)速時，將螺桿膨脹動力機(jī)從升速暖機(jī)狀態(tài)切換到PID控制狀態(tài)。通過多級升速暖機(jī)，有助于螺桿膨脹動力機(jī)整體運(yùn)行平穩(wěn)，保證設(shè)備安全及系統(tǒng)穩(wěn)定，延長機(jī)組使用壽命。
文檔編號F01C20/00GK201982144SQ20112002435
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者幸向亮, 符樂平, 羅欣, 胡達(dá) 申請人:江西華電電力有限責(zé)任公司