CN105298735A - 一种安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其采用科学合理的开机和停机的顺序控制，优化了开机和停机流程，可实现灯泡贯流式水轮发电机安全合理的运行。本发明采用科学合理的开机和停机的顺序控制，可实现灯泡贯流式水轮发电机安全合理的运行，彻底消除灯泡贯流式水轮发电机在开机和停机中存在安全隐患。

Description

一种安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法

技术领域

本发明公开一种水轮发电机控制方法，特别是一种安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法。

背景技术

由于灯泡贯流式水轮发电机具有结构紧凑、过流能力强、过流通道水力损失小、效率高等优点，是目前开发低水头水力资源首选的发电机组类型；但由于其特殊结构，导致机组开停机时安全风险较大，控制较复杂，需配置较多的辅助设备，如通风冷却系统、润滑油系统、液压油系统、压缩空气系统、技术供水、排水系统等设备。因此开、停机和运行过程中对水轮机及其辅助设备的监视、控制和保护是灯泡贯流式水轮发电机安全、经济、可靠运行的前提条件。

由于灯泡贯流式水轮发电机开停机控制主要是开关量的逻辑顺序控制，因此采用可编程逻辑控制器(PLC)及触摸屏能很好地满足控制、保护、状态监视的要求；采用PLC控制时，控制程序是保证机组开停机过程安全可靠的必要条件。

常规技术中，灯泡贯流式水轮发电机开停机的控制过程安排不合理，存在一定的运行事故隐患。主要问题是开机过程中辅助设备投入顺序不合理、程序条件执行条件判断不完善；停机、事故停机及紧急停机过程如出现被控设备故障时无法安全可靠停机、造成事故扩大或二次事故。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的灯泡贯流式水轮发电机开停机的控制过程安排不合理的缺点，本发明提供一种新的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其采用科学合理的开机和停机的顺序控制，可实现灯泡贯流式水轮发电机安全合理的运行。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，该方法包括开机控制部分和停机控制部分，

开机控制部分包括下述步骤：

步骤SA1：开润滑油电动阀，判断润滑油电动阀是否开全，如收到润滑油阀全开信号，则执行步骤SA2，否则报警及终止开机程序；

步骤SA2：开润滑油泵，如果润滑油泵开启及运行正常，则执行步骤SA3，否则报警及终止开机程序；

步骤SA3：开冷却水电动阀，在设定的时间内，如却水电动阀开启不正常则终止开机并报警，如正常开启，则执行步骤SA4；

步骤SA4：开启冷却水泵，如果冷却水泵开启及运行正常，则执行步骤SA5，否则报警及终止开机程序；

步骤SA5：开启主轴密封水电动阀，如果密封水电动阀开启不正常，则启动报警程序，同时终止开机，如果密封水电动阀开启正常，则执行步骤SA6；

步骤SA6：控制主轴密封围带放气，如果主轴密封围放气操作不成功，则启动报警程序，并终止开机，如密封围带放气操作成功，则执行步骤SA7；

步骤SA7，投入高压顶起泵，如果高压顶起泵投入不正常，则启动报警程序，同时终止开机，如果高压顶起泵投入正常，则执行步骤SA8；

步骤SA8，合上合位灭磁开关，如果合位灭磁开关未合上，则启动报警，同时终止开机，如合位灭磁开关成功合上，则执行步骤SA9；

步骤SA9，投入机组冷却风机，如果机组冷却风机未全部投入，则启动报警，同时终止开机，如果机组冷却风机全部投入，则执行步骤SA10；

步骤SA10，执行退出接力器锁定装置，如果接力器锁定装置未退出，则启动报警并终止开机，如果接力器锁定装置成功退出，则执行步骤SA11；

步骤SA11，执行机械制动松闸，如果机械制动松闸故障，启动报警，并终止开机，如果机械制动松闸成功，则执行步骤SA12；

步骤SA12，执行调速器启动水轮机，如果调速器启动水轮不正常则启动报警，且终止开机，如启动正常后，当机组转速接近额定转速成时，执行步骤SA13；

步骤SA13，执行投励磁和退出高压顶起，如果投励磁起励不成功，则启动报警并终止开机，如果投励磁起励成功，则执行步骤SA14，

步骤SA14，同期并网操作，采用手动或自动同期方式通过控制开关选择；

停机控制部分包括下述步骤：

步骤SB1，减负荷操作，当收到正常停机指令时，程序启动停机计时器，同时发出减有功、无功指令，在设定的时间内有功、无功不能自动减至空载时，启动正常停机减有功、无功故障信号，提醒操作人员处理，当在设定时间内有功、无功减至空载时，执行步骤SB2；当收到事故停机指令时，即启动快速减有功和无功程序，其减负荷的脉宽要大于正常停机减负荷脉，快速将负荷减至空载，若在设定的时间内未减至空载，在启动报警程序的同时，无条件执行步骤SB2；如果收到紧急事故停机令，则不经过步骤SB1，直接跳转至步骤SB2；

步骤SB2，跳发电机出口断路器，若是正常停机跳发电机断路器时，如延时时间内未收到断路器跳闸信号，则启动正常停机断路器未跳报警程序；若是事故或紧急事故跳发电机断路器时，如延时时间内未收到断路器跳闸信号，执行事故停机断路器拒跳程序，输出断路器拒跳指令，跳开与事故机组有电气连接的所以断路器，当收到断路器跳闸信号后，执行步骤SB3；

步骤SB3，调速器操作及励磁停机操作及高压油顶起油泵操作，正常停机时，发出调速器正常停机指令，由调速器执行正常停机指令，机组事故停机时，发出调速器事故停机指令，由调速器执行事故停机指令；停机时高压顶起油泵控制先投入交流油泵，如延时时间内未收到交流油泵运行信号则启动报警程序，同时启动直流油泵，当交流泵投入后延时时间内未收到高压顶起油压正常信号时将发出直流油泵投入的控制指令；励磁控制首先发出励磁逆变灭磁指令，延时时间内未收到励磁逆变失败信号则判断励磁逆变成功，如收到励磁失败信号，则启动报警程序，同时发出灭磁开关跳闸指令，通过灭磁开关灭磁；当执行步骤SB3后，收到导叶全导、灭磁开关跳闸位置、机组转速≤35％Ne时，执行步骤SB4；

步骤SB4，机械制动，当执行机械加闸后，通过延时判断机械制动腔是否存在压力来确定制动加闸是否动功，如果延时时间后制动腔压力不正常则启动报警程序，如压力正常再进行转速判断，如压力正常后延时转速≤10％Ne，则执行步骤SB5；

步骤SB5，关辅助设备，当程序执行这些指令后，通过相关泵的拖动电机接触器辅助触点、相关阀的位置开关及气压来判断指令的执行情况，如延时时间后未收到反馈信号，则执行报警，如果收到所有的反馈信号，则执行步骤SB6；

步骤SB6，复归停机，为开机做准备。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的步骤SA2中，开润滑油泵时，先开启润滑油主用油泵，如主用润滑油泵未启动，则控制执行开启备用泵，如备用泵控制程序无法执行则启动报警程序，同时终止开机程序。

所述的步骤SA2中，开润滑油泵时，判断开启油泵执行情况是采用发出指令后延时是否收被控设备运行信号来实现，在润滑油泵运行后，通过机组各推力轴承和径向轴承进油及回油的流量信号来判断机组润滑油系统循环是否正常。

所述的步骤SA4，开启冷却水泵时，先投入主用冷却水泵，如主用冷却水泵未启动，则执行控制开启备用泵，如备用泵开启无法执行则启动报警程序，同时终止开机。

所述的步骤SA4，开启冷却水泵时，判断主水泵执行情况采用发出指令后延时是否收冷却水泵运行信号来实现；在冷却水泵运行后，通过机组空气冷却器冷却水出水的流量信号和油冷却器冷却水流量信号来判断机组冷却水系统循环是否正常。

所述的步骤SA5：开启主轴密封水电动阀时，通过密封水电动阀的位置信号判断电动阀是否正常开启，通过密封水流量信号判断密封水供水是否正常，两个判断条件需同时满足。

所述的步骤SA6：控制主轴密封围带放气时，执行后通过密封围带的气压来判断放气操作是否成功，如密封围带气压存在，则启动报警程序，并终止开机；如密封围带气压不存在，则判断为密封围带放气成功。

所述的步骤SA7，投入高压顶起泵时，先投入高压顶起交流泵，通过交流泵接触器的辅助接点判断其是否投入，若延时判断交流泵未投入，则启动投高压顶起直流泵，若交流泵成功投入，延时判断高压油泵出口压力是否正常，如不正常则启动直流高压油泵。

所述的步骤SA7，投入高压顶起泵时，通过水轮机径向轴承处的顶起压力和发电机径向轴承处的顶起压力来判断机组高压油顶起是否正常，如以上两顶起压力在高压油泵投入延时后任一压力不正常，则判断为启动高压油顶起故障，同时终止开机。

所述的步骤SA8，合上合位灭磁开关时，发出合位灭磁开关指令后，通过延时检测是否收到灭磁开关合位信号来判断执行情况。

所述的步骤SA9，投入机组冷却风机时，发出投入机组冷却风机指令后，通过延时检测是否收到机组全部风机投入信号来判断指令执行情况。

所述的步骤SA10，执行退出接力器锁定装置时，通过接力器的位置开关判断其锁定装置是否正常退出。

所述的步骤SA11，执行机械制动松闸后，通过全部制动闸松闸状态的位置开关及制动腔的气压来判断其松闸是否成功，如判断机械制动闸未全部退出，则启动报警，如制动闸全部退出后，机械制动腔仍有气压，则判断机械制动松闸故障，启动报警，并终止开机。

所述的步骤SA12，执行调速器启动水轮机时，将机组各轴承润滑油进出油流量是否正常、高压顶起水轮泵和发电机油压正常作为其闭锁条件，上述条件任一不满足时，禁止执行调速器开机令。

所述的步骤SA12，执行调速器启动水轮机时，通过机组导叶在设定时间内是否达到空载开度来判断通过调速器启动水轮机是否正常。

所述的步骤SA13，执行投励磁和退出高压顶起时，当执行投励磁指令后，通过延时检测是否收到励磁起励成功来判断投励磁指令的执行情况。

所述的步骤SA14，同期并网操作时，当同期方式在手动同期控制方式时，开机程序跳转至判断发电机出口断路是否合闸成功；如同期方式在自动同期控制方式时，首先投入微机自动准同期装置辅助电源，随后延时判断同期装置是否有自检故障，若判断无故障则执行启动同期装置指令，启动同期装置进行同期操作，通过发电机出口断路在启动同期装置延时后是否合闸来判断自动同期是否成功，如判断自动同期不成功，则启动报警，并执行手动准同期，如判断自动同期成功，则根据设定的负荷大小，控制机组导叶增、减和励磁增、减使机组带预定负荷，并退出微机同期装置辅助电源。

所述的开机程序执行过程中，只要收到机组停机令、事故停机令或紧急事故停机令时，均无条件的终止开机，并跳转执行停机程序。

所述的事故停机包括：瓦温过高、发电机和水轮径向轴承过高、压油装置事故低油压、高位油箱事故停油位、空气冷却器冷风、热风温度过高和手动事故停机令，所述的紧急事故停机条件包括：机组飞逸转速、事故停机过程拉断销拉断、机组转速上升至115％Ne且调速器主配压阀发卡、调速器事故停机令后延时导叶未全关及手动紧急事故停机。

所述的步骤SB3，调速器操作及励磁停机操作及高压油顶起油泵操作时，采取并行操作控制同时执行调速器操作，高压顶起操作和励磁操作。

所述的步骤SB5，关辅助设备时，同时控制如下操作：关冷水泵、冷却水阀、关主轴密封水电动阀、密封围带充气、关润滑油泵、关润滑油阀、关高压油顶起交直流泵、关冷却风机、接力器锁定投入。

所述的高压油顶起油泵采用一主一备的形式，当油压下降至启主用油泵压力时，根据油压装置的轮换程序判断出哪台压油泵在主用控制方式，投入主用压油泵；当油压下降至启备用油泵压力时，根据油压装置的轮换程序判断出哪台压油泵在备用控制方式，投入备用压油泵；当油压升至停泵压力时，执行停两台油泵指令。

所述的润滑油泵采用运行次数进行轮换，当控制器上电后，对压油泵运行计数器清零后，判断两台压油泵是否均在自动位，如果只有一台在自动位，则程序默认自动位压油泵为主用方式，在此种工作方式下，控制器不管收到启备用油泵信号还时启备用油泵信号均驱动在自动位的压油泵，且两台油泵不轮换、不计数；当两台油泵控制方式均在自动位时，轮换程序默认1#油泵为主用方式，2#油泵为备用方式，同时对1#油泵的运行次数进行计数，如运行次数达到设定的次数，则进行轮换——2#油泵为主用方式，1#油泵为备用方式，同时对2#压油泵的运行次数进行计数，如2#压油泵运行次数达到设定次数，则对两计数器清零，如此反复轮换操作，如在机组运行过程中，有一台油泵因故需退出运行时，将控制方式退出自动方式，控制器收到只有一台压油泵在自动控制方式时，立即对轮换计数器清零，停止轮换，启主、备用压力信号均驱动在自动控制位的压油泵，并执行报警程序。

所述的润滑油泵采用一主用一备用的形式，主用和备用润滑油泵轮换采用时间控制，控制器上电后对润滑油泵运行计时器进行清零，控制器扫描到两台润滑油泵控制方式均在自动位时执行轮换程序，如只有一台在自动控制位，则不执行轮换，将只控制自动位的油泵，执行轮换时，默认1#润滑油泵为主用泵，并开始计时，在计时过程中，如控制器收到启备用泵信号时，则暂时停止计时，执行报警程序，并投入2#润滑油泵，如果计时时间到，则退出1#润滑油泵同时投入2#润滑油泵，并对2#润滑油泵的运行开始计时，在计时过程中，如控制器收到启备用泵信号时，则暂停计时，执行报警，并投入1#润滑油泵，当备用泵信号消失将备用泵退出后，计时器继续计时，当润滑油泵故障或检修退出自动运行方式，轮换不执行。

所述的冷却水泵采用一主用一备用的形式，主用和备用冷却水泵轮换采用时间控制，控制器上电后对冷却水泵运行计时器进行清零，控制器到两台冷却水泵控制方式均在自动位时执行轮换，如只有一台在自动控制位，则不执行轮换，将只控制自动位的冷却水泵，执行轮换时，默认1#冷却水泵为主备泵，并开始计时，在计时过程中，如控制器收到启备用泵信号时，则暂时停止计时，执行报警程序，并投入2#冷却泵，如果计时时间到，则退出1#冷却水泵同时投入2#冷却水泵，并对2#冷却水泵的运行开始计时，在计时过程中，如控制器收到启备用泵信号时，则暂停计时，执行报警程序，并投入1#冷却水泵，当备用泵信号消失程序将备用泵退出后，计时器继续计时，当冷却水泵故障或检修退出自动运行方式，轮换程序不执行。

本发明的有益效果是：本发明采用科学合理的开机和停机的顺序控制，可实现灯泡贯流式水轮发电机安全合理的运行，彻底消除灯泡贯流式水轮发电机在开机和停机中存在安全隐患。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明油水系统自动化元件配置示意图。

图2为本发明压油装置自动化元件配置示意图。

图3为本发明机组气系统自动化元件配置示意图。

图4为本发明机组测温元件配置示意图。

图5为本发明润滑油泵控制电路示意图。

图6为本发明高压顶起交流泵控制电路图。

图7为本发明高压顶起直流泵控制电路图。

图8为本发明漏油泵控制电路图。

图9为本发明压油泵控制电路图。

图10为本发明冷却水泵控制电路图。

图11为本发明冷却风机控制电路图。

图12为本发明主接线电路图。

图13为本发明开机控制程序第一部分流程图。

图14为本发明开机控制程序第二部分流程图。

图15为本发明开机控制程序第三部分流程图。

图16为本发明停机控制程序第一部分流程图。

图17为本发明停机控制程序第二部分流程图。

图18为本发明停机控制程序第三部分流程图。

图19为本发明压油泵轮换操作流程图。

图20为本发明油压装置压油泵控制流程图。

图21为本发明发电状态下润滑油泵轮换程序流程图。

图22为本发明发电状态下冷却水泵定时轮换流程图。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

本发明是一套完整的PLC(本实施例中，以PLC作为系统的控制器)控制的灯泡贯流式水轮发电机开机和停机的控制方法，其硬件部分电路如图1至附图12所示，本发明能够保证机组在开机和停机过程中，实时监视机组及辅助设备的运行状态，根据现场不同状态发出相应的控制指令，使机组能够完全实现一个指令完成开机并网发电，一个指令完成机组与电网解列停机，并且在机组开停机或运行过程中，根据各种故障和事故信号执行相关控制程序，确保机组在各种工况下均能安全、可靠控制。本发明主要由开机部分、停机部分、油压装置控制轮换部分、润滑油泵控制轮换部分、冷却水泵控制轮换部分。

请参看附图13、附图14和附图15，本发明中的一种安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开机PLC控制方法：

开机时，为保证机组调试和手动开机的需要，本实施例中设计了自动顺序开机和分步开机。整个开机程序采用步进状态式的控制指令，主要分14步完成，开机方式通过外部控制方式开关选择，分为自动开机和分步开机，执行自动开机时，按顺序执行相关的指令，在开出相关控制开关量后，根据相关的开入信号进行判断程序指令的执行情况，如正确执行，则进行下一步的操作，如指令未执行到位出现故障，则发出报警信号，有备用控制方式的启动相关备用控制指令，如无备用控制方式或备用指令无法执行时，驱动报警回路并终止自动开机程序，并启动停机程序，将机组相关被控设备恢复到停机备用状态，提醒维护人员对故障处理后再执行开机。分步开机程序的作用是，当机组调试或机组某个自动化元件故障时，可采用分步开机方式，很方便地控制机组。采用分步开机时，程序根据触摸屏设置的按钮进行操作，PLC只开出控制相关设备的指令，不自动判断指令的执行情况，指令执行情况由操作人员根据现场的实际情况和PLC相关输入开关量的状态判断。

由于灯泡贯流式水轮发电机的特殊性，机组辅助设备是机组安全开停机及运行的前提条件，所以开机时，先控制辅助设备，在所有辅助设备正常工作后再启动机组。为节约开机时间，节约厂用电能及水能，将执行指令所需时间长的设备先运行，将功率大的辅助设备后运行，具体流程请参看附图7：

首选PLC上电后，自动判断机组的停机是否复位、是否有事故、是否在停机备用状态，如以上三个“与”的判断为“1”，则综合判断机组开机准备条件具备，当收到自动开机指令后，开始执行自动开机，主要包括下述步骤：

步骤SA1：开润滑油电动阀，判断润滑油电动阀是否开全，如收到润滑油阀全开信号，则执行第二指令“开润滑油泵”，否则应报警及终止开机程序；

步骤SA2：开润滑油泵，本实施例中，先开启润滑油主用油泵，如主用润滑油泵未启动，则控制执行开启备用泵，如备用泵控制程序无法执行则启动报警程序，同时终止开机程序；判断开启油泵执行情况是采用发出指令后延时是否收被控设备运行信号来实现；在润滑油泵运行后，通过机组各推力轴承和径向轴承进油及回油的流量信号来判断机组润滑油系统循环是否正常，由于润滑油系统循环正常是机组启动的必要条件，所以让其最先执行，如不正常则终止开机。如正常则执行步骤SA3；

步骤SA3：开冷却水电动阀，通过延时(根据现场调试时实测时间设定)是否收冷却水电动阀全开信号，来判断电动阀是否正常开启，如不正常则终止开机并报警，如正常开启，则执行步骤SA4，开启冷却水泵。

步骤SA4：开启冷却水泵，先投入主用冷却水泵，如主用冷却水泵未启动，则执行控制开启备用泵，如备用泵开启无法执行则启动报警程序，同时终止开机；判断主水泵执行情况采用发出指令后延时是否收冷却水泵运行信号来实现；在冷却水泵运行后，通过机组空气冷却器冷却水出水的流量信号和油冷却器冷却水流量信号来判断机组冷却水系统循环是否正常，各供水流量正常时执行步骤SA5，若有供水流量不正常时，启动冷却水供水故障，并终止开机。冷却水泵主、备用方式选择由冷却水泵控制、轮换子程序来完成；

步骤SA5，开启主轴密封水电动阀，通过密封水电动阀的位置信号判断电动阀是否正常开启，通过密封水流量信号判断密封水供水是否正常，如以上任一判断条件不满足，则启动报警程序，同时终止开机，如两个判断条件同时满足，则执行步骤SA6；

步骤SA6，控制主轴密封围带放气，执行后通过密封围带的气压来判断放气操作是否成功，如密封围带气压存在，则启动报警程序，并终止开机，如密封围带气压不存在，则判断为密封围带放气成功，执行步骤SA7，投入高压顶起。

步骤SA7，先投入高压顶起交流泵，通过交流泵接触器的辅助接点判断其是否投入，若延时判断交流泵未投入，则启动投高压顶起直流泵，若交流泵成功投入，延时判断高压油泵出口压力是否正常，如不正常则启动直流高压油泵，无论是投入高压顶起交流泵还是直流泵，均通过水轮机径向轴承处的顶起压力和发电机径向轴承处的顶起压力来判断机组高压油顶起是否正常，如以上两顶起压力在高压油泵投入延时后任一压力不正常，则判断为启动高压油顶起故障，同时终止开机，如两顶起压力均正常，则执行步骤SA8。

步骤SA8，发出合位灭磁开关指令后，通过延时检测是否收到灭磁开关合位信号来判断执行情况，如延时灭磁开关未合上，则启动报警，同时终止开机，如操作成功，则执行步骤SA9，投入冷却风机。

步骤SA9，发出投入机组冷却风机指令后，通过延时检测是否收到机组全部风机投入信号来判断指令执行情况，如风机未全部投入，则启动报警，同时终止开机，如投风机执行到位，则判断为机组所有辅助设备已全部正常开启，执行步骤SA10，拨出接力器锁定装置。

步骤SA10，执行退出接力器锁定装置，通过接力器的位置开关判断其锁定装置是否正常退出，如未退出即启动报警并终止开机，如判断其锁定装置已经退出，则执行步骤SA11，退出机械制动装置。

步骤SA11，执行机械制动松闸后，通过全部制动闸松闸状态的位置开关及制动腔的气压来判断其松闸是否成功，如判断机械制动闸未全部退出，则启动报警，如制动闸全部退出后，机械制动腔仍有气压，则判断机械制动松闸故障，启动报警，并终止开机，如制动闸全部退出且制动腔无气压，则判断机械制动闸松闸成功，执行步骤SA12，调速器开机令(启动水轮机组)；

步骤SA12，为了保证机组启动时的安全，必须再次将机组启动必要条件——各轴承润滑油进出油流量是否正常、高压顶起水轮泵和发电机油压正常作为其闭锁条件，上述条件任一不满足时，禁止执行调速器开机令；当机组启动条件均满足时，执行调速器开机令，通过机组导叶在设定时间内是否达到空载开度来判断通过调速器启动水轮机是否正常，如调速器启动水轮不正常则启动报警，且终止开机，如启动正常后，当机组转速接近额定转速成时(达到95％Ne)时，执行步骤SA13，投励磁和退出高压顶起交直油泵。

步骤SA13，执行投励磁和退出高压顶起控制程序：当执行投励磁指令后，通过延时检测是否收到励磁起励成功来判断投励磁指令的执行情况，如未收到起励成功信号，则启动报警并终止开机，如收到起励成功信号，即执行步骤SA14，同期并网操作；

步骤SA14，手、自动同期方式通过控制开关选择，当同期方式在手动同期控制方式时，开机程序跳转至判断发电机出口断路是否合闸成功，如同期方式在自动同期控制方式时，首先投入微机自动准同期装置辅助电源，随后延时判断同期装置是否有自检故障，若判断无故障则执行启动同期装置指令，启动同期装置进行同期操作，通过发电机出口断路在启动同期装置延时后是否合闸来判断自动同期是否成功，如判断自动同期不成功，则启动报警，并提示操作人员执行手动准同期，如判断自动同期成功，则根据设定的负荷大小，通过程序控制机组导叶增、减和励磁增、减使机组带预定负荷，并执行步骤SA15——复位开机程序，退出微机同期装置辅助电源。

为保证机组安全，在自动开机程序执行过程中或是分步开机时，只要收到机组停机令、事故停机令或紧急事故停机令时，均无条件的终止开机，并跳转执行停机程序，确保停机程序具有最高执行权限。

请参看附图16、附图17和附图18，本发明中的一种安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机停机PLC控制方法：

停机程序在机组开机状态过程或运行过程中具有最高执行权限，本实施例中，停机分为正常停机、事故停机和紧急事故停机。事故停机的主要条件有各种推力：如瓦温过高、发电机和水轮径向轴承温度过高、压油装置事故低油压、高位油箱事故停油位、空气冷却器冷风、热风温度过高和手动事故停机令，而紧急事故停机条件有机组飞逸转速、事故停机过程拉断销拉断、机组转速上升至115％Ne且调速器主配压阀发卡、调速器事故停机令后延时导叶未全关及手动紧急事故停机，本实施例中，停机程序主要分六个步骤指令执行。

步骤SB1，减负荷操作，当PLC收到正常停机指令时，程序启动停机计时器，用来监视整个停机程序执行情况，如停机过程超过设计时间时，发出报警信号提醒操作人员。同时发出减有功、无功指令，减有功、无功指令的脉宽按调速器和励磁的调节特性设定，当在设定的时间内有功、无功不能自动减至空载时，启动正常停机减有功、无功故障信号，提醒操作人员处理(或手动减至空载)，当在设定时间内有功、无功减至空载时，执行步骤SB2——跳发电机出口断路器。当PLC收到事故停机指令时，即启动快速减有功和无功程序，其减负荷的脉宽要大于正常停机减负荷脉，快速将负荷减至空载，若在设定的时间内未减至空载，在启动报警程序的同时，无条件执行步骤SB2——跳发电机出口断路。如果PLC收到紧急事故停机令，则不经过减负荷程序，直接跳转至跳发电机出口断路器。

步骤SB2，若是正常停机跳发电机断路器时，如延时时间内未收到断路器跳闸信号，则启动正常停机断路器未跳报警程序，提配操作人员处理(手动跳闸)，若是事故或紧急事故跳发电机断路器时，如延时时间内未收到断路器跳闸信号，为确保事故机组尽快安全停下来，应执行事故停机断路器拒跳程序，输出断路器拒跳指令，跳开与事故机组有电气连接的所以断路器，当收到断路器跳闸信号后，执行步骤SB3——调速器及励磁停机令及投入高压油顶起油泵。

步骤SB3，为保证与系统解列的机组尽快安全可靠地停下来，执行步骤SB3时，采取并行操作控制程序同时执行调速器操作，高压顶起操作和励磁操作——当程序扫描到只是正常停机指令时，发出调速器正常停机指令，由调速器执行正常停机指令，当扫描到机组事故停机指令后，发出调速器事故停机指令，由调速器执行事故停机指令。停机时高压顶起油泵控制先投入交流油泵，如延时时间内未收到交流油泵运行信号则启动报警程序，同时启动直流油泵，当交流泵投入后延时时间内未收到高压顶起油压正常信号时将发出直流油泵投入的控制指令。励磁控制首先发出励磁逆变灭磁令，延时时间内未收到励磁逆变失败信号则判断励磁逆变成功，如收到励磁失败信号，则启动报警程序，同时发出灭磁开关跳闸指令，通过灭磁开关灭磁，为保证机组安全，在励磁逆变成功后仍发出灭磁开关跳闸指令，将灭磁开关跳开。当执行步骤SB3后，PLC收到导叶全导、灭磁开关跳闸位置、机组转速≤35％Ne时，执行步骤SB4——机械制动。

步骤SB4，当程序具备执行机械加闸指令条件后，通过延时判断机械制动腔是否存在压力来确定制动加闸是否动功，如果延时时间后制动腔压力不正常则启动报警程序，如压力正常再进行转速判断，如压力正常后延时转速≤10％Ne，则执行步骤SB5——关辅助设备。

步骤SB5，同时下达以下控制指令：关冷水泵、冷却水阀、关主轴密封水电动阀、密封围带充气、关润滑油泵、关润滑油阀、关高压油顶起交直流泵、关冷却风机、接力器锁定投入，当程序执行这些指令后，通过相关泵的拖动电机接触器辅助触点、相关阀的位置开关、及气压来判断指令的执行情况，如延时时间后未收到相关的反馈信号，则执行相关辅助设备未关闭的报警程序。如果程序收到所有步骤SB5执行指令的反馈信号则执行步骤SB6。

步骤SB6，复归停机，为开机做准备。

本发明中，在开停机程序中，用于判断各个程序指令执行情况的计时器脉宽及数值，应根据现场机组自动化执行元件的实际动作特性及相关反馈元件反馈测量时间进行选择和设定。在满足各执行元件及反馈元件动作时间的前提下，设定的计时器数值尽可能的小，以使机组开停机时间尽可能的缩短。

由于灯泡贯流式水轮发电机辅助设备中的油压装置、润滑油泵及冷却水泵是机组安全开、停机及运行的最重要的辅助设备，因此均按一主用一备用的方式进行配置，为使这些设备均能正常工作，在开、停程序中设置了其控制、轮换程序。

1、油压装置轮换及控制：

请参看附图19和附图20，本实施例中，油压装置控制如下——当油压下降至启主用油泵压力时，程序自动根据油压装置的轮换程序判断出哪台压油泵在主用控制方式，投入主用压油泵。当油压下降至启备用油泵压力时，程序自动根据油压装置的轮换程序判断出哪台压油泵在备用控制方式，投入备用压油泵。当油压升至停泵压力时，程序执行停两台油泵指令。油压装置的轮换程序设计原理如下——由于油压装置是根据油压大小进行短时工作，所以其轮换时采用运行次数进行轮换，当PLC上电后，对压油泵运行计数器清零后，判断两台压油泵是否均在自动位，如果只有一台在自动位，则程序默认自动位压油泵为主用方式，在此种工作方式下，PLC不管收到启备用油泵信号还时启备用油泵信号均驱动在自动位的压油泵，且两台油泵不轮换、不计数。当两台油泵控制方式均在自动位时，轮换程序默认1#油泵为主用方式，2#油泵为备用方式，同时对1#油泵的运行次数进行计数，如运行次数达到设定的次数(可通过触摸屏进行设置)，则进行轮换——2#油泵为主用方式，1#油泵为备用方式，同时对2#压油泵的运行次数进行计数，如2#压油泵运行次数达到设定次数，则对两计数器清零，如此反复轮换操作，如在机组运行过程中，有一台压油泵因故需退出运行时，只需将其控制方式退出自动方式即可，PLC收到只有一台压油泵在自动控制方式时，立即对轮换计数器清零，停止轮换，启主、备用压力信号均驱动在自动控制位的压油泵，并执行报警程序。

2、润滑油泵轮换控制：

请参看附图21，由于润滑油泵机组开停机过程中是程序控制对象，且在机组运行过程需连续运行，且出现备用泵启动信号(高位油箱油位低、润滑油泵本身故障检修)时，需启动备用泵。所以为保证两台设备可靠运行，其轮换采用时间控制，轮换时间的长短可通触摸屏设置，润滑油泵具体控制如下：PLC上电后对润滑油泵运行计时器进行清零，PLC程序扫描到两台润滑油泵控制方式均在自动位时执行轮换程序，如只有一台在自动控制位，则不执行轮换，将只控制自动位的油泵(有主、备用泵启动信号时程序均驱动自动位油泵)，执行轮换时，默认1#润滑油泵为主备泵，并开始计时，在计时过程中，如PLC收到启备用泵信号时，则暂时停止计时，执行报警程序，并投入2#润滑油泵或冷却水泵，如果计时时间到，则退出1#润滑油泵同时投入2#润滑油泵，并对2#润滑油泵的运行开始计时，在计时过程中，如PLC收到启备用泵信号时，则暂停计时，执行报警，并投入1#润滑油泵，当备用泵信号消失将备用泵退出后，计时器继续计时，当润滑油泵故障或检修退出自动运行方式，轮换不执行。

3、冷却水泵轮换控制：

请参看附图22，由于冷却水泵在机组开停机过程中也是程序控制对象，且在机组运行过程需连续运行，且出现备用泵启动信号(冷却水压力低或是水泵本身故障检修)时，需控制启动备用泵。所以为保证两台设备可靠运行，其轮换采用时间控制，轮换时间的长短可通触摸屏设置，冷却水泵控具体控制程序如下：PLC上电后对冷却水泵运行计时器进行清零，PLC程序扫描到两台冷却水泵控制方式均在自动位时执行轮换，如只有一台在自动控制位，则不执行轮换，将只控制自动位的冷却水泵(有主、备用泵启动信号时程序均驱动自动位冷却水泵)，执行轮换时，默认1#冷却水泵为主备泵，并开始计时，在计时过程中，如PLC收到启备用泵信号时，则暂时停止计时，执行报警程序，并投入2#冷却泵，如果计时时间到，则退出1#冷却水泵同时投入2#冷却水泵，并对2#冷却水泵的运行开始计时，在计时过程中，如PLC收到启备用泵信号时，则暂停计时，执行报警程序，并投入1#冷却水泵，当备用泵信号消失程序将备用泵退出后，计时器继续计时，当冷却水泵故障或检修退出自动运行方式，轮换程序不执行。

Claims (10)

1.一种安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的方法包括开机控制部分和停机控制部分，

开机控制部分包括下述步骤：

步骤SA1：开润滑油电动阀，判断润滑油电动阀是否开全，如收到润滑油阀全开信号，则执行步骤SA2，否则报警及终止开机程序；

步骤SA2：开润滑油泵，如果润滑油泵开启及运行正常，则执行步骤SA3，否则报警及终止开机程序；

步骤SA3：开冷却水电动阀，在设定的时间内，如冷却水电动阀开启不正常则终止开机并报警，如正常开启，则执行步骤SA4；

步骤SA4：开启冷却水泵，如果冷却水泵开启及运行正常，则执行步骤SA5，否则报警及终止开机程序；

步骤SA5：开启主轴密封水电动阀，如果密封水电动阀开启不正常，则启动报警程序，同时终止开机，如果密封水电动阀开启正常，则执行步骤SA6；

步骤SA6：控制主轴密封围带放气，如果主轴密封围放气操作不成功，则启动报警程序，并终止开机，如密封围带放气操作成功，则执行步骤SA7；

步骤SA7，投入高压顶起泵，如果高压顶起泵投入不正常，则启动报警程序，同时终止开机，如果高压顶起泵投入正常，则执行步骤SA8；

步骤SA8，合上合位灭磁开关，如果合位灭磁开关未合上，则启动报警，同时终止开机，如合位灭磁开关成功合上，则执行步骤SA9；

步骤SA9，投入机组冷却风机，如果机组冷却风机未全部投入，则启动报警，同时终止开机，如果机组冷却风机全部投入，则执行步骤SA10；

步骤SA10，执行退出接力器锁定装置，如果接力器锁定装置未退出，则启动报警并终止开机，如果接力器锁定装置成功退出，则执行步骤SA11；

步骤SA11，执行机械制动松闸，如果机械制动松闸故障，启动报警，并终止开机，如果机械制动松闸成功，则执行步骤SA12；

步骤SA12，执行调速器启动水轮机，如果调速器启动水轮不正常则启动报警，且终止开机，如启动正常后，当机组转速接近额定转速成时，执行步骤SA13；

步骤SA13，执行投励磁和退出高压顶起，如果投励磁起励不成功，则启动报警并终止开机，如果投励磁起励成功，则执行步骤SA14，

步骤SA14，同期并网操作，采用手动或自动同期方式通过控制开关选择；

停机控制部分包括下述步骤：

步骤SB1，减负荷操作，当收到正常停机指令时，程序启动停机计时器，同时发出减有功、无功指令，在设定的时间内有功、无功不能自动减至空载时，启动正常停机减有功、无功故障信号，提醒操作人员处理，当在设定时间内有功、无功减至空载时，执行步骤SB2；当收到事故停机指令时，即启动快速减有功和无功程序，其减负荷的脉宽要大于正常停机减负荷脉，快速将负荷减至空载，若在设定的时间内未减至空载，在启动报警程序的同时，无条件执行步骤SB2；如果收到紧急事故停机令，则不经过步骤SB1，直接跳转至步骤SB2；

步骤SB2，跳发电机出口断路器，若是正常停机跳发电机断路器时，如延时时间内未收到断路器跳闸信号，则启动正常停机断路器未跳报警程序；若是事故或紧急事故跳发电机断路器时，如延时时间内未收到断路器跳闸信号，执行事故停机断路器拒跳程序，输出断路器拒跳指令，跳开与事故机组有电气连接的所以断路器，当收到断路器跳闸信号后，执行步骤SB3；

步骤SB3，调速器操作及励磁停机操作及高压油顶起油泵操作，正常停机时，发出调速器正常停机指令，由调速器执行正常停机指令，机组事故停机时，发出调速器事故停机指令，由调速器执行事故停机指令；停机时高压顶起油泵控制先投入交流油泵，如延时时间内未收到交流油泵运行信号则启动报警程序，同时启动直流油泵，当交流泵投入后延时时间内未收到高压顶起油压正常信号时将发出直流油泵投入的控制指令；励磁控制首先发出励磁逆变灭磁指令，延时时间内未收到励磁逆变失败信号则判断励磁逆变成功，如收到励磁失败信号，则启动报警程序，同时发出灭磁开关跳闸指令，通过灭磁开关灭磁；当执行步骤SB3后，收到导叶全导、灭磁开关跳闸位置、机组转速≤35％Ne时，执行步骤SB4；

步骤SB4，机械制动，当执行机械加闸后，通过延时判断机械制动腔是否存在压力来确定制动加闸是否动功，如果延时时间后制动腔压力不正常则启动报警程序，如压力正常再进行转速判断，如压力正常后延时转速≤10％Ne，则执行步骤SB5；

步骤SB5，关辅助设备，当程序执行这些指令后，通过相关泵的拖动电机接触器辅助触点、相关阀的位置开关及气压来判断指令的执行情况，如延时时间后未收到反馈信号，则执行报警，如果收到所有的反馈信号，则执行步骤SB6；

步骤SB6，复归停机，为开机做准备。

2.根据权利要求1所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的步骤SA2中，开润滑油泵时，先开启润滑油主用油泵，如主用润滑油泵未启动，则控制执行开启备用泵，如备用泵控制程序无法执行则启动报警程序，同时终止开机程序；开润滑油泵时，判断开启油泵执行情况是采用发出指令后延时是否收被控设备运行信号来实现，在润滑油泵运行后，通过机组各推力轴承和径向轴承进油及回油的流量信号来判断机组润滑油系统循环是否正常。

3.根据权利要求1所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的步骤SA4，开启冷却水泵时，先投入主用冷却水泵，如主用冷却水泵未启动，则执行控制开启备用泵，如备用泵开启无法执行则启动报警程序，同时终止开机，开启冷却水泵时，判断主水泵执行情况采用发出指令后延时是否收冷却水泵运行信号来实现；在冷却水泵运行后，通过机组空气冷却器冷却水出水的流量信号和油冷却器冷却水流量信号来判断机组冷却水系统循环是否正常；

所述的步骤SA5：开启主轴密封水电动阀时，通过密封水电动阀的位置信号判断电动阀是否正常开启，通过密封水流量信号判断密封水供水是否正常，两个判断条件需同时满足；

所述的步骤SA6：控制主轴密封围带放气时，执行后通过密封围带的气压来判断放气操作是否成功，如密封围带气压存在，则启动报警程序，并终止开机；如密封围带气压不存在，则判断为密封围带放气成功。

4.根据权利要求1所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的步骤SB3，调速器操作及励磁停机操作及高压油顶起油泵操作时，采取并行操作控制同时执行调速器操作，高压顶起操作和励磁操作。

5.根据权利要求1所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的步骤SB5，关辅助设备时，同时控制如下操作：关冷水泵、冷却水阀、关主轴密封水电动阀、密封围带充气、关润滑油泵、关润滑油阀、关高压油顶起交直流泵、关冷却风机、接力器锁定投入。

6.根据权利要求1所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的步骤SA14，同期并网操作时，当同期方式在手动同期控制方式时，开机程序跳转至判断发电机出口断路是否合闸成功；如同期方式在自动同期控制方式时，首先投入微机自动准同期装置辅助电源，随后延时判断同期装置是否有自检故障，若判断无故障则执行启动同期装置指令，启动同期装置进行同期操作，通过发电机出口断路在启动同期装置延时后是否合闸来判断自动同期是否成功，如判断自动同期不成功，则启动报警，并执行手动准同期，如判断自动同期成功，则根据设定的负荷大小，控制机组导叶增、减和励磁增、减使机组带预定负荷，并退出微机同期装置辅助电源。

7.根据权利要求1所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的高压油顶起油泵采用一主一备的形式，当油压下降至启主用油泵压力时，根据油压装置的轮换程序判断出哪台压油泵在主用控制方式，投入主用压油泵；当油压下降至启备用油泵压力时，根据油压装置的轮换程序判断出哪台压油泵在备用控制方式，投入备用压油泵；当油压升至停泵压力时，执行停两台油泵指令。

8.根据权利要求7所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的高压油顶起油泵采用运行次数进行轮换，当控制器上电后，对压油泵运行计数器清零后，判断两台压油泵是否均在自动位，如果只有一台在自动位，则程序默认自动位压油泵为主用方式，在此种工作方式下，控制器不管收到启备用油泵信号还时启备用油泵信号均驱动在自动位的压油泵，且两台油泵不轮换、不计数；当两台油泵控制方式均在自动位时，轮换程序默认1#油泵为主用方式，2#油泵为备用方式，同时对1#油泵的运行次数进行计数，如运行次数达到设定的次数，则进行轮换——2#油泵为主用方式，1#油泵为备用方式，同时对2#压油泵的运行次数进行计数，如2#压油泵运行次数达到设定次数，则对两计数器清零，如此反复轮换操作，如在机组运行过程中，有一台油泵因故需退出运行时，将控制方式退出自动方式，控制器收到只有一台压油泵在自动控制方式时，立即对轮换计数器清零，停止轮换，启主、备用压力信号均驱动在自动控制位的压油泵，并执行报警程序。

9.根据权利要求1所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的润滑油泵采用一主用一备用的形式，主用和备用润滑油泵轮换采用时间控制，控制器上电后对润滑油泵运行计时器进行清零，控制器扫描到两台润滑油泵控制方式均在自动位时执行轮换程序，如只有一台在自动控制位，则不执行轮换，将只控制自动位的油泵，执行轮换时，默认1#润滑油泵为主用泵，并开始计时，在计时过程中，如控制器收到启备用泵信号时，则暂时停止计时，执行报警程序，并投入2#润滑油泵，如果计时时间到，则退出1#润滑油泵同时投入2#润滑油泵，并对2#润滑油泵的运行开始计时，在计时过程中，如控制器收到启备用泵信号时，则暂停计时，执行报警，并投入1#润滑油泵，当备用泵信号消失将备用泵退出后，计时器继续计时，当润滑油泵故障或检修退出自动运行方式，轮换不执行。

10.根据权利要求1所述的安全、可靠的灯泡贯流式水轮发电机开、停机控制方法，其特征是：所述的冷却水泵采用一主用一备用的形式，主用和备用冷却水泵轮换采用时间控制，控制器上电后对冷却水泵运行计时器进行清零，控制器到两台冷却水泵控制方式均在自动位时执行轮换，如只有一台在自动控制位，则不执行轮换，将只控制自动位的冷却水泵，执行轮换时，默认1#冷却水泵为主备泵，并开始计时，在计时过程中，如控制器收到启备用泵信号时，则暂时停止计时，执行报警程序，并投入2#冷却泵，如果计时时间到，则退出1#冷却水泵同时投入2#冷却水泵，并对2#冷却水泵的运行开始计时，在计时过程中，如控制器收到启备用泵信号时，则暂停计时，执行报警程序，并投入1#冷却水泵，当备用泵信号消失程序将备用泵退出后，计时器继续计时，当冷却水泵故障或检修退出自动运行方式，轮换程序不执行。