CN106549473B - 管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置 - Google Patents

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Abstract

一种管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置，发电装置包括交流发电机、电压调节器和整流滤波器，交流发电机输出端与可调负载电阻和电压调节器连接；电压调节器与整流滤波器连接，交流发电机转子前端连接主动皮带轮，主动皮带轮与转子转轴固定连接，主动皮带轮与放线轮安装轴上被动皮带轮通过三角带传动；蓄电装置上设有蓄电池和逆变器，蓄电池输入端与整流滤波器输出端连接，蓄电池的输出端与逆变器相连接；逆变器分别与电压调节器、张力检测及控制装置连接，交流发电机输出端也与电压调节器连接；电压调节器的输出端和张力检测及控制装置输入端连接。本发明能够有效回收损失能量，并且很方便的加以存储并利用、节能性良好。

Description

管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置
技术领域
本发明属于管式捻股机钢丝绳张力控制设备的领域，尤其是涉及一种管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置。
背景技术
随着社会的发展，能源问题逐渐成为人们关注的问题。目前钢丝绳生产过程中钢丝绳放线张力控制方面，普遍采用摩擦阻尼式方法提供制动力矩，由于这种制动方式通常为常闭制动，对于大型粗钢缆捻制而言会导致大量能量浪费，设法将其收集回用具有重要的意义；另外，放线过程张力控制装置整体随机体运动不便于提供电力，这也是中型、小型钢丝绳捻制设备放线轮张力控制中普遍没有采用电气控制或气动控制的一个重要原因。
发明内容
为了克服已有管式捻股机的制动能量损失与张力检测与控制不便于提供电力、节能性较差的不足，本发明提供一种能够有效回收损失能量，并且很方便的加以存储并利用、节能性良好的管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置，包括发电装置和蓄电装置，所述发电装置包括交流发电机、电压调节器和整流滤波器，所述交流发电机输出端与可调负载电阻和电压调节器连接；所述电压调节器与整流滤波器连接，所述交流发电机转子前端连接主动皮带轮，主动皮带轮与转子转轴固定连接，所述主动皮带轮与放线轮安装轴上被动皮带轮通过三角带传动；
所述蓄电装置上设有蓄电池和逆变器，所述蓄电池输入端与整流滤波器输出端连接，所述蓄电池的输出端与逆变器相连接；
所述逆变器分别与电压调节器、张力检测及控制装置连接，所述交流发电机输出端也与电压调节器连接；两者的输出经过电压调节器的比较，选择其一和张力检测及控制装置输入端连接。
进一步，所述电压调节器包括三个继电器，第一个负责调节发电机输出电压，通过继电器触头接通和分离将发电机的磁场激励接于不同的回路上，从而控制发电机的励磁电流，从而使发电机输出的电压稳定；另一个负责防止充电电流过大，当充电电流过大时，电压调节继电器和电流限制继电器同时动作，断开发电机的励磁电路，发电机停止工作；最后一个负责在产生逆流时切断充电电路，在发生逆流时，继电器动作切断充电回路。
再进一步，所述阻力能量回收与利用的装置还包括可调负载电阻，所述整理滤波器的输出端与所述可调负载电阻连接，所述可调负载电阻与所述蓄电池的输入端连接。
更进一步，所述交流发电机包括外壳、前后端盖、风扇、定子、转子、滚珠轴承、导电滑环和电刷，该交流发电机的前后端盖和外壳组成的腔体中，通过一对滚珠轴承支撑转子转轴；定子由定子铁心和定子绕组组成；转子内部由爪极、磁场绕组和导电滑环组成；所述交流发电机的导电滑环与电刷相连接，电刷通过导线连接接线柱与整流滤波器连接。
所述蓄电装置还包括导线、接线柱及相应的固定壳体，固定壳体上设有螺纹孔。
本发明的技术构思为：交流发电机起到了将原有直接制动损失的能量转化为电能进行储存及利用，并且能达到提供阻力的作用，解决了现有设备的制动能量损失与张力检测与控制不便于提供电力的问题。提供的一种能把钢丝绳放线过程制动控制能量损失和能量回收利用结合在一起的装置，当交流发电机发电量大于张力检测及控制设备的需求电量时，多余的电能以直流电形式进入蓄电池充电回路给蓄电池充电，当阻力发动机发电量小于张力检测及控制设备的需求电量时，不足的电能由蓄电池输出的直流电提供，使整个设备能够正常工作。
进一步给发电装置的输出端连接可调负载电阻，当交流发电机由钢丝绳放线轮带动时，可通过调节可调负载电阻控制交流发电机的负载大小，从而实现控制交流发电机的输出功率的效果；同时能够达到控制钢丝绳放线轮阻力的作用，这种控制阻力的大小相当于张力控制装置的辅助机构，由于阻力要实时提供，一定功率的交流发电机恰巧解决了这一问题，在此条件下，张力控制机构提供的钢丝绳放线轮阻力大大减小，便于实现更精确的控制。
再进一步发电装置、可调负载电阻和蓄电装置固定在钢丝绳放线轮一侧横梁上，通过皮带传动与钢丝绳放线轮保持运动的一致性；将交流发电机与蓄电池连接好，交流发电机的转子线圈通过蓄电池提供的预励磁电流，交流发电机的定子磁芯产生磁场，转子的转动切割磁场，产生感应电动势，通过接线端子将产生的电流引出存储在蓄电池中。钢丝绳放线轮通过皮带传动带动交流发电机转子运动，发电机即开始发电，同时提供钢丝绳放线轮的阻力。
更进一步，所述钢丝绳放线轮转速较低，加入了一个皮带传动装置，来带动交流发电机的转子转动，加大了传动比，提高了交流发电机转动速度，使其满足发电机转子转动速度的要求，此时交流发电机转子在其带动下转动而发出电压、频率脉动的交流电。由于钢丝绳放线轮放线过程速度不均、多次起停等问题的存在，其运动是不规律的，导致交流发电机在转动的过程中具有不稳定性，进而导致交流发电机运动所产生的电流不稳定，输出的电能不是理想的正弦波，由于其电压和频率的异常波动以及由于波动而形成的波形畸变都有可能使设备的运行状态恶化。以确保交流输入电源出现异常波动或者断电时，仍然能够向用电设备正常供电，同时保证良好的供电质量，使用电设备不至于受到影响，所以在***中必须引入稳压及相应的保护电路对电路中的不稳定因素进行控制。
所述由于蓄电池的引入，避免了由于钢丝绳放线轮需要长时间提供阻尼不加以利用而浪费的能量并存储下来应用于控制其阻力。即使发电机停止工作，蓄电池能够在一定时间内给张力检测及控制装置供电，用电设备仍然能够获得恒定频率和电压的交流电而正常运行，避免了电能浪费和断电现象的发生。
本发明的有益效果主要表现在：能够把钢丝绳放线过程制动控制能量损失和能量回收结合在一起，有效回收损失能量的同时很方便的加以存储并利用，提升了生产现代化的节能效果。
附图说明
图1是管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置示意图。
图2是管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置工作原理导向示意图。
图3是交流发电机结构图。
图4是电压调节器工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4，一种管式捻股机钢丝绳放线过程制动损失的能量回收与利用的装置，包括发电装置A、蓄电装置C、可调负载电阻B、接线柱D、导线E、带轮G和皮带H。
所述发电装置A包括交流发电机1、电压调节器1.3、整流滤波器1.2；其中交流发电机1包括外壳1.4、前后端盖1.7与1.15、风扇1.13、定子1.16、转子1.8、滚珠轴承1.14、导电滑环1.6、电刷1.5等组成。交流发电机1的前后端盖1.7与1.15和外壳1.4组成的腔体中，通过一对滚珠轴承1.14支撑转子1.8；转子1.8内部由爪极1.10、转子线圈1.11、导电滑环1.6组成；交流发电机1上设有整流滤波器1.2，导电滑环1.6与电刷1.5相连接，转子1.8前端通过键槽1.9连接皮带轮G，皮带轮G通过三角带H与钢丝绳放线轮I来传动，由此钢丝绳放线轮I可以带动交流发电机1转动。
所述蓄电装置C上设有蓄电池2、逆变器2.1、导线E、接线柱D及相应的固定壳体；固定壳体应使用便于散热、绝缘材料，壳体上应设有螺纹孔；蓄电池2输入端与整流滤波器1.2输出端连接；蓄电池2的输出端与逆变器2.1相连接，之后与电压调节器1.3连接，交流发电机1输出端也与电压调节器1.3连接；两者的输出经过电压调节器的比较，选择其一和张力检测及控制装置输入端连接，为其提供电能。
进一步，所述发电装置A的输出端连接可调负载电阻B，当交流发电机1由钢丝绳放线轮I带动时，可通过调节可调负载电阻B控制交流发电机的负载大小，从而实现控制交流发电机的输出功率的效果，同时能够提供给钢丝绳放线轮一定阻力的作用。
再进一步，发电装置A、可调负载电阻B和蓄电装置C固定在钢丝绳放线轮一侧横梁上，交流发电机1通过皮带传动与钢丝绳放线轮I保持运动的一致性；将发电装置A、可调负载电阻B、蓄电装置C与张力检测及控制装置F连接好，交流发电机的转子线圈1.11通过蓄电池2提供的预励磁电流，交流发电机的定子1.16磁芯产生磁场，转子1.8的转动切割磁场，产生感应电动势，通过接线端子将产生的电流引出存储在蓄电池中。钢丝绳放线轮I通过皮带H带动交流发电机转子1.8运动，发电机即开始发电，同时提供钢丝绳放线轮的阻力。
优选的，所述交流发电机1输出的交流电经整流滤波器1.2整流滤波及稳压后变为电压稳定直流电。发电装置A输出的直流电及蓄电装置C输出的直流电经过电压调节器1.3比对，确定是否由发电装置发出的电能给张力检测及控制装置供电。电压调节器的功能具体表现如下：将大功率三极管VT2作为一只开关串联在发电机的励磁电路中，根据发电机输出电压的高低，控制VT2导通与截止来调节发电机的励磁电流，使发电机输出电压稳定在一定范围内。发电机起动后，其输出电压就不断升高。当交流发电机输出电压低于蓄电池所提供的电压，稳压管VS处于截止状态，VT1处于截止状态，蓄电池向三极管VT2提供基极电流，VT2导通，此过程由蓄电池供给励磁电流；当交流发电机的输出电压与蓄电池电压相等时，表示交流发电机已经正常工作，稳压管VS与三极管VT1仍截止，VT2保持导通，励磁电流由交流发电机自己供给；当交流发电机电压随转速升高到调节电压上限时，稳压管VS反向击穿，三极管VT1导通，VT2截止，励磁电流切断，磁通迅速减小，发电机电压迅速下降；当发电机电压降低到调节电压下限时，稳压管VS截止，三极管VT1截止，VT1集电极电位升高，交流发电机1向VT2提供基极电流，VT2导通，励磁电流接通，发电机电压又重新升高。通过以上过程，将交流发电机输出电压控制在某一均值不变，以上过程中张力检测及控制所需的电压电流与蓄电池的输出电能匹配。从蓄电池2输出的幅值稳定的直流电再经过逆变器2.1的逆变，转化为电压规律变化、频率稳定的交流电，供给指定的张力检测及张力控制的用电设备，或者经过电压调节器1.3比较发电装置电压与蓄电装置电压之后选择性的供给张力检测及张力控制的用电设备。
本实施例的管式捻股机钢丝绳放线过程制动损失的能量回收与利用的装置的实施过程为：
(1)、确定交流发电机的定位，在放线轮横梁上打孔，发电机端皮带轮与钢丝绳放线轮的皮带轮对齐；
(2)、调节三角带的张紧程度，并固定交流发电机位置；
(3)、在远离钢丝绳放线轮的一侧安装可调负载电阻，并用螺栓紧固；
(4)、在同侧安装蓄电装置，用螺栓固定壳体；
(5)、发电装置内交流发电机输出端与可调负载电阻和电压调节器连接；电刷通过导线连接接线柱与整流滤波器连接；
(6)、交流发电机转子前端连接皮带轮，皮带轮与转子转轴通过键槽保证同步旋转，皮带轮与放线轮安装轴上皮带轮通过三角带传动；
(7)、蓄电装置内蓄电池的输出端与逆变器相连接，之后与电压调节器连接；(8)、交流发电机输出端与电压调节器连接；
(9)、蓄电池输入端与整流滤波器输出端连接；
(10)、最后把输出连接到张力检测与控制装置；
(11)、安装好设备及连接好所有线路之后，启动管式捻丝机，钢丝绳放线轮围绕轴心旋转，同时整个放线架旋转，阻力能量回收与利用的装置随放线架旋转，同时调试可调负载电阻，根据不同转速使用合适的负载；
(12)、当交流发电机发电量大于张力检测及控制设备的需求电量时，多余的电能以直流电形式进入蓄电池充电回路给蓄电池充电，当阻力发动机发电量小于张力检测及控制设备的需求电量时，不足的电能由蓄电池输出的直流电提供，即使发电机停止工作，蓄电池能够在一定时间内给张力检测及控制装置供电，用电设备仍然能够获得恒定频率和电压的交流电而正常运行；
(13)、完成步骤(1)～(12)后，就完成了管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置的安装与使用过程，使用时如步骤(11)～(12)。

Claims (4)

1.一种管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置，其特征在于：包括发电装置和蓄电装置，所述发电装置包括交流发电机、电压调节器和整流滤波器，所述交流发电机输出端与可调负载电阻和电压调节器连接；所述电压调节器与整流滤波器连接，所述交流发电机转子前端连接主动皮带轮，主动皮带轮与转子转轴固定连接，所述主动皮带轮与放线轮安装轴上被动皮带轮通过三角带传动；
所述蓄电装置上设有蓄电池和逆变器，所述蓄电池输入端与整流滤波器输出端连接，所述蓄电池的输出端与逆变器相连接；
所述逆变器分别与电压调节器、张力检测及控制装置连接，所述交流发电机输出端也与电压调节器连接；两者的输出经过电压调节器的比较，选择其一和张力检测及控制装置输入端连接；
所述电压调节器包括三个继电器，第一个负责调节发电机输出电压，通过继电器触头接通和分离将发电机的磁场激励接于不同的回路上，从而控制发电机的励磁电流，从而使发电机输出的电压稳定；另一个负责防止充电电流过大，当充电电流过大时，电压调节继电器和电流限制继电器同时动作，断开发电机的励磁电路，发电机停止工作；最后一个负责在产生逆流时切断充电电路，在发生逆流时，继电器动作切断充电回路。
2.如权利要求1所述的管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置，其特征在于：所述阻力能量回收与利用的装置还包括可调负载电阻，所述整流滤波器的输出端与所述可调负载电阻连接，所述可调负载电阻与所述蓄电池的输入端连接。
3.如权利要求1所述的管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置，其特征在于：所述交流发电机包括外壳、前后端盖、风扇、定子、转子、滚珠轴承、导电滑环和电刷，该交流发电机的前后端盖和外壳组成的腔体中，通过一对滚珠轴承支撑转子转轴；定子由定子铁心和定子绕组组成；转子内部由爪极、磁场绕组和导电滑环组成；所述交流发电机的导电滑环与电刷相连接，电刷通过导线连接接线柱与整流滤波器连接。
4.如权利要求1所述的管式捻股机钢丝绳放线过程阻力能量回收与利用的装置，其特征在于：所述蓄电装置还包括导线、接线柱及相应的固定壳体，固定壳体上设有螺纹孔。
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