[发明专利]大流量斜、卧式水泵机组的制动装置及应用方法

说明书

技术领域

本发明属于水利工程泵站技术领域，具体涉及大流量斜、卧式水泵机组的制动装置及应用方法，主要用于大流量斜、卧式水泵机组停机过程中的制动，防止因水流倒灌造成水泵机组的电动机转子飞逸转速过大而损坏。

背景技术

大流量斜、卧式水泵机组广泛应用于我国平原地区，确保水泵机组的电动机转子在停机过程中不发生飞逸损坏是大流量泵站的一项关键技术。大流量水泵机组停机后，在泵站上、下游水头差的作用下水流倒灌，水泵机组电动机转子的转速、转向会发生一系列变化：由刚停机时的正向额定转速迅速降低至零，紧接着开始发生反转，若用于断流的大型液压闸门不能在规定时间内及时关闭，则其反向转速会快速达到最大值且持续长时间反转。此时所述反向转速的最大值即为飞逸转速；如该飞逸转速超过所述电动机转子的结构强度所允许的最大值，则将造成该电动机转子的损坏。近些年来，由于大流量斜、卧式水泵机组配备的进、出水流道水力性能显著提高，大大提高了泵装置效率，但同时也带来了大流量斜、卧式水泵机组的飞逸转速较大的问题。目前大流量斜、卧式水泵机组的飞逸转速大多达到其额定转速的2倍以上，而国产大型电动机转子允许的最大反向转速普遍为电动机额定转速的1.8倍，不能满足大流量水泵机组对飞逸转速的要求。为应对这种情况，常用的方法是通过额外增加大型液压闸门的重量来加快用于断流的液压闸门的下落速度、缩短闭门时间，但同时又可能因闸门下落速度较快而在其落到底时产生较大的撞击力。

发明内容

本发明的目的就是针对上述方法的缺陷，提供了大流量斜、卧式水泵机组的制动装置及应用方法。本发明的特征是，采用对大流量斜、卧式水泵机组的电动机转子进行制动的方法防止其在停机过程中因水流倒灌而发生飞逸；大流量斜、卧式水泵机组的制动装置由停机制动器、编码式转速转向检测器和控制回路等3个部分组成，在水泵机组电动机的转速对时间的变化率为负且转速小于其额定转速的0.05倍时对其进行制动。本发明的斜、卧式水泵机组制动装置具有结构简单、使用方便、制动及时可靠和造价低等优点，可有效消除水泵机组在停机过程中因发生飞逸而带来的安全隐患。

为实现本发明的目的，采用如下技术方案：

大流量斜、卧式水泵机组的制动装置，其特征是，由停机制动器、编码式转速转向检测器和控制回路组成；

所述停机制动器由铸铁制动轮和一对用于卡紧铸铁制动轮的卡钳活塞机构组成，铸铁制动轮安装在水泵机组的电动机轴末端；所述一对卡钳活塞机构由左侧卡钳活塞机构和右侧卡钳活塞机构组成，两卡钳活塞机构左右对称地安装在紧靠电动机轴两侧的地面上；

所述编码式转速转向检测器由编码齿盘、磁电传感器和转速转向测算仪组成；编码齿盘设置在电动机轴上，沿编码齿盘的圆周布置两组矩形齿，每组矩形齿均按从水泵向所述电动机方向看的逆时针方向布置单齿、双连齿和三连齿；磁电传感器紧靠编码齿盘安装在电动机的端盖上，用于与编码齿盘的矩形齿配合，通过磁电感应产生脉冲信号；转速转向测算仪用于接收磁电传感器所感应出的脉冲信号并对其进行整理、运算和判断；

所述控制回路分为电路和气路两个部分，其中，电路主要由中间继电器、制动指令输出触点、复位按钮和二位三通空气阀的励磁线圈组成；气路主要由二位三通空气阀、左侧压力调节阀、右侧压力调压阀和压缩空气储气罐组成；压缩空气储气罐提供驱动两卡钳活塞机构的动力；转速转向测算仪发出的制动指令通过制动指令输出触点与所述电路联系；

所述控制回路的电路采用直流电源供电，当出现事故停电情况时，可自动切换至备用应急电源以确保水泵机组停机过程中的安全；

所述左侧卡钳活塞机构由左侧橡胶摩擦垫、左侧圆弧形卡钳、左侧弹性联轴器、左侧活塞杆、左侧活塞、左侧复位弹簧、左侧气缸、左侧支座架和左侧压缩空气接管组成；左侧圆弧形卡钳通过左侧弹性联轴器与左侧活塞杆的一端联结，左侧活塞杆的另一端与左侧活塞连接，左侧复位弹簧、左侧活塞位于左侧气缸内，左侧复位弹簧套在左侧活塞杆上，左侧橡胶摩擦垫固定于左侧圆弧形卡钳的内表面；

右侧卡钳活塞机构由右侧橡胶摩擦垫、右侧圆弧形卡钳、右侧弹性联轴器、右侧活塞杆、右侧活塞、右侧复位弹簧、右侧气缸、右侧支座架和右侧压缩空气接管组成；右侧圆弧形卡钳通过右侧弹性联轴器与右侧活塞杆的一端联结，右侧活塞杆的另一端与右侧活塞连接，右侧复位弹簧、右侧活塞位于右侧气缸内，右侧复位弹簧套在右侧活塞杆上，右侧橡胶摩擦垫固定于右侧圆弧形卡钳的内表面；

左侧气缸和右侧气缸分别通过左侧支座架和右侧支座架左右对称地安装在紧靠电动机轴两侧的地面上；